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Thermodynamique et énergie · Thème 3 de la physique GCSE (énergie et chauffage)

Simulateur de moteur à combustion interne à quatre temps

Simuler les moteurs à combustion interne à quatre temps: séquençage de la valve, mouvement du piston, travail de compression (mécanique à interne) vs course de puissance (interne à mécanique) et rapport de cycle de vilebrequin à puissance de 2:1.

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  • Pas d'inscription
  • Dérivés vivants
  • Mode projecteur
  • Imprimer la feuille de travail
Calcul local · Privé
Laboratoire scientifique interactif Physique pure côté client et calcul mathématique. Les entrées sont traitées localement sans stockage de données personnelles.
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Préréglages et pièges communs :

Contrôles des paramètres

RPM
°

Dérivations et métriques en direct

Valve d'admission
--
Robinet d ' échappement
--
Direction de Piston
--
Coups de pouvoir par seconde
--
Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul: --
Substitution: --
Régime : --

Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde

Problème travaillé

Problème : Un moteur à 4 temps tourne à 1800 RPM. Trouver : 1) les tours/s du volant; 2) les cycles/s; 3) les courses/s de puissance et les courses/s totales.
Dérivation étape par étape :
  1. 1) 1800/60 = 30 rev/s. 2) 30/2 = 15 cycles/s. 3) 15 courses de puissance/s et 15*4 = 60 courses/s.

Problème travaillé

Problème : Quelles sont les 3 mdes distinctions entre les moteurs à essence et les moteurs diesel dans la structure, l'admission et l'allumage?
Dérivation étape par étape :
  1. 1) Cylindrée: bougie d'allumage (essence) vs injecteur de carburant (diesel). 2) Prise d'air: mélange carburant-air vs air pur. 3) Allumage: allumage par étincelles vs allumage par compression.

Feuille de travail et problèmes de pratique

Q1. Variante 1: Si seulement la course de puissance produit de l'énergie mécanique, quel est le pouvoir des trois autres courses?
Q2. Variante 2: Conversions d'énergie détaillées et changements d'énergie interne dans la compression et les coups de puissance.
Q3. Variante 3 : Pourquoi les moteurs diesel obtiennent-ils un rendement thermique plus élevé que les moteurs à essence?

Foire aux questions et idées fausses

Qu'indiquent la fumée blanche et la fumée noire d'un tuyau d'échappement?
Fumée blanche: vapeur d'eau condensante ou fuite de liquide de refroidissement dans le cylindre. Fumée noire : combustion incomplète du combustible (mélange riche ou faim d'air, éjection de particules de suie).
Pourquoi les moteurs de voiture nécessitent-ils des boucles antigel et radiateur ?
Les températures maximales de combustion dépassent 2000°C. La circulation du liquide de refroidissement empêche la saisie thermique (« marqueur de cylindre ») et la dégradation de l'huile.
Pourquoi un moteur de voiture ne peut-il pas démarrer seul si la batterie 12V est complètement morte ?
Un moteur ne peut pas s'autodémarrer de l'arrêt. Le moteur de démarrage électrique tire un énorme courant de batterie pour tourner le volant à travers l'admission initiale et les coups de compression.
Un moteur thermique peut-il atteindre une efficacité thermique à 100 %? Quel est le plafond théorique?
Jamais ! La deuxième loi de la thermodynamique dicte le rejet de chaleur gaspillée. L'efficacité est strictement limitée par la limite de Carnot : η = 1 - T_froid / T_hot < 100%.