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Termodinâmica e calorimetria · GCSE Physics Topic 3 (Energy & Heating)

Simulador de motor de combustão de quatro tempos

Simulador de motor de combustão interna de quatro tempos: admissão, compressão, expansão e escape

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  • Folha de exercícios A4
Cálculo local · Privado
Laboratório interativo de ciências Cálculos matemáticos e físicos puramente locais no navegador sem coleta de dados pessoais.
Janela de simulação 3D● 60 FPS
Predefinições e armadilhas comuns:

Variáveis de controle do experimento

RPM
°

Deduções e métricas em tempo real

Válvula de admissão
--
Válvula de escape
--
Sentido do pistão
--
Tempos de expansão por segundo
--
Dedução de fórmulas em tempo real
Fórmula fundamental: --
Substituição de valores: --
Estado físico: --

Exemplos clássicos e armadilhas de exame

Worked Problem

Problema: A 4-stroke engine runs at 1800 RPM. Find: 1) flywheel revs/s; 2) cycles/s; 3) power strokes/s and total strokes/s.
Derivação passo a passo:
  1. 1) 1800/60 = 30 rev/s. 2) 30/2 = 15 cycles/s. 3) 15 power strokes/s and 15*4 = 60 strokes/s.

Worked Problem

Problema: What are 3 main distinctions between gasoline and diesel engines in structure, intake, and ignition?
Derivação passo a passo:
  1. 1) Cylinder top: spark plug (gasoline) vs fuel injector (diesel). 2) Intake: fuel-air mix vs pure air. 3) Ignition: spark-ignited vs compression-ignited.

Folha de investigação em aula e exercícios

Q1. Variant 1: If only the power stroke outputs mechanical energy, what powers the other three strokes?
Q2. Variant 2: Detail energy conversions and internal energy changes in compression and power strokes.
Q3. Variant 3: Why do diesel engines achieve higher thermal efficiency than gasoline engines?

Perguntas frequentes e erros comuns

What do white smoke and black smoke from an exhaust pipe indicate?
White smoke: condensing water vapor or coolant leak into cylinder. Black smoke: incomplete fuel combustion (rich mixture or air starvation, ejecting soot particles).
Why do car engines require antifreeze coolant and radiator loops?
Peak combustion temperatures exceed 2000°C. Coolant circulation prevents thermal seizure ("cylinder scoring") and oil breakdown.
Why can't a car engine start on its own if the 12V battery is completely dead?
An engine cannot self-start from standstill. The electric starter motor draws huge battery current to turn the flywheel through initial intake and compression strokes.
Can any heat engine achieve 100% thermal efficiency? What is the theoretical ceiling?
Never! The Second Law of Thermodynamics dictates wasted heat rejection. Efficiency is bounded strictly by the Carnot limit: η = 1 - T_cold / T_hot < 100%.