سوال ۷۵ · فیزیک
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول · سوال ۷۵ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۱ (ریاضی) · فصل ۵: ترمودینامیک
ماشین بنزینی، چرخه‌ای را طی می‌کند که شامل ۶ فرایند است. از این تعداد، چند فرایند همراه با حرکت پیستون است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
گام اول: معیار شمارش را مشخص می‌کنیم. در موتور بنزینی، به هر فرایندی که همراه با جابه‌جایی پیستون باشد، «ضربه» می‌گویند؛ بنابراین تعداد کل فرایندهای چرخه با تعداد ضربه‌ها یکسان نیست (فیزیک ۱ (ریاضی)، صفحه‌های ۱۴۲–۱۴۳).
گام دوم: مراحل همراه با حرکت پیستون را می‌شماریم:
ـ مکش: پیستون پایین می‌آید و مخلوط هوا و بنزین وارد استوانه می‌شود.
ـ تراکم: پیستون بالا می‌رود و مخلوط را متراکم می‌کند.
ـ انبساط یا ضربهٔ توان: گازهای داغ منبسط می‌شوند و پیستون را پایین می‌رانند.
ـ تخلیه: پیستون بالا می‌رود و گازهای حاصل از سوختن را خارج می‌کند.
پس از شش فرایند چرخه، چهار فرایند همراه با حرکت پیستون است. این همان موتور چهارضربه‌ای توصیف‌شده در کتاب است (فیزیک ۱ (ریاضی)، صفحه‌های ۱۴۲–۱۴۳).
پاسخ: گزینهٔ ۳
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است فقط تراکم و انبساط را حرکت پیستون حساب کنید؛ اما در مکش و تخلیه نیز پیستون جابه‌جا می‌شود و نباید این دو ضربه را حذف کرد.
- گزینهٔ ۲: این انتخاب می‌تواند حاصل فراموش‌کردن یکی از ضربه‌های مکش یا تخلیه باشد. هر دو فرایند، مانند تراکم و انبساط، با حرکت پیستون همراه‌اند.
- گزینهٔ ۴: ممکن است یکی از مراحل تغییر فشار در حجم ثابت را نیز همراه با حرکت پیستون در نظر بگیرید؛ اما در مدل کتاب، ثابت‌بودن حجم به معنی جابه‌جانشدن پیستون است.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- در بخش «ماشین‌های گرمایی درون‌سوز» به تفاوت «فرایند» و «ضربه» توجه کنید؛ هر فرایند چرخه لزوماً یک ضربه نیست.
- فقط مراحلی را بشمارید که پیستون در استوانه بالا یا پایین می‌رود؛ تغییر فشار در حجم ثابت، حرکت پیستون محسوب نمی‌شود.
- حرکت پیستون را در مکش، تراکم، انبساط و تخلیه بررسی کنید؛ سپس تعداد این حرکت‌ها را بشمارید.