Qual è l’influenza della pressione atmosferica?

Qual è l'influenza della pressione atmosferica?

Influenza della pressione e della temperatura sulle prestazioni di un motore ad aspirazione naturale.

La legge del gas ideale è l’equazione di stato di un ipotetico gas ideale. È una buona approssimazione al comportamento di molti gas in molte condizioni, inclusa l’aria. Questa legge è espressa come:

$ PV = nRT $

Dove $ n $ è la quantità di sostanza di gas, $ R $ è la costante di gas ideale, $ P $ è la pressione assoluta, $ V $ è il volume e T è la temperatura. Nelle unità SI, $ n $ viene misurato in moli. $ R $ ha il valore 8.314 J · K − 1 · mol − 1. La temperatura utilizzata nell’equazione di stato è una temperatura assoluta: nel sistema SI delle unità Kelvin (K).
Poiché la quantità di sostanza potrebbe essere data in massa anziché in moli, è utile una forma alternativa della legge del gas ideale. Il numero di moli ($ n $) è uguale alla massa ($ m $) divisa per la massa molare ($ M $):

$ n = {m \ over M} $

Sostituendo $ n $ e con densità $ ρ = m / V $, otteniamo:

$ PV = {m \ over M} RT $

$ P = ρ {R \ over M} T $

Quindi la densità dell’aria è proporzionale a P / T.

Influenza della pressione

Con l’ipotesi di un indice di riempimento costante, la massa d’aria che entra nel cilindro durante la corsa di aspirazione è proporzionale alla densità dell’aria, poiché il volume rimane lo stesso. La densità è a sua volta proporzionale alla pressione assoluta che porta alla seguente conclusione a temperatura ambiente costante:

Potenza a $ P_1 = {P_1 \ over P_0} $ * Potenza a $ P_0 $

Influenza della temperatura

Con l’ipotesi di un indice di riempimento costante, la massa d’aria che entra nel cilindro durante la corsa di aspirazione è proporzionale alla densità dell’aria, poiché il volume rimane lo stesso. La densità è a sua volta proporzionale alla temperatura assoluta (K) che porta alla seguente conclusione a una pressione costante:

Potenza a $ P_1 = {T_0 \ over T_1} $ * Potenza a $ P_0 $

Tuttavia, questa equazione dovrebbe essere modificata per gli effetti del riscaldamento dell’aria. Man mano che l’aria circola nel cilindro, la sua temperatura aumenta a causa del trasferimento di calore dalle pareti del cilindro all’aria. All’aumentare della temperatura dell’aria, questo trasferimento di calore diminuirà. Ciò significa che la densità dell’aria nel cilindro non diminuirà proporzionalmente a T ma diminuirà di meno. Una formula comunemente usata è la seguente:

Potenza a $ P_1 = \ sqrt {T_0 \ over T_1} $ * Potenza a $ P_0 $

 

Curve di coppia / potenza sperimentali a diverse pressioni atmosferiche a 35 ° C di temperatura atmosferica: