Emelt szintű érettségi 2008. május 14., 3. tesztfeladat

Az ábrán egy négyütemű belsőégésű motor idealizált $p\thinspace \unicode{x2013} \thinspace V$ diagramját láthatjuk. Mi történhet a $\mathrm{b}$ szakaszon? 
 

 A)  A levegő-benzingőz keveréket berobbantja egy elektromos szikra. 

 B)  A levegő-benzingőz keveréket hirtelen összenyomja a dugattyú.

 C)  A levegő-benzingőz keverék munkát végez. 

 A)  A levegő-benzingőz keveréket berobbantja egy elektromos szikra. 

 B)  A levegő-benzingőz keveréket hirtelen összenyomja a dugattyú.

 C)  A levegő-benzingőz keverék munkát végez. 

Igazából egyik megfogalmazás sem helyes, hacsak a "berobbantja" szóba bele nem képzeljük, hogy azt akarja jelenteni, hogy "begyújtja, aminek következtében a benzin-levegő keverék olyan gyorsan ég el, amit robbanásnak is nevezhetünk".

A helyes válasszal ellentétben a szikra csak abban a kis (pár $\mathrm{mm}$‑es szakaszon) indítja el az égést, ahol átpattan. Ezután az égéskor felszabaduló hő felmelegíti a benzin-levegő keverék szomszédos zónáit, ezáltal megteremti ott is az égéshez szükséges, de addig még hiányzó feltételt, a kellően magas hőmérsékletet. Tehát valójában a gázkeverék rétegei "egymást gyújtják be".

A "berobbantás" (szikragyújtás) a \(\mathrm{b}\) szakasz elején (vagy másképp fogalmazva az \(a\) szakasz legvégén) történik. Maga a \(\mathrm{b}\) szakasz pedig az üzemanyag hirtelen zajló elégését jelenti, melynek során a kémiai reakcióból felszabaduló energia megnöveli a gázmolekulák hőmozgásának energiáját, amitől megnő a gáz nyomása és hőmérséklete. Ez a \(\mathrm{b}\) "üzemanyagégető" szakasz amiatt közel függőleges, mert a finoman eloszlatott (porlasztott) benzinnek nagy az összfelülete, emiatt a levegő oxigénjével zajló a kémiai reakció (égés) olyan gyorsan lejátszódik, hogy ezalatt a dugattyúnak nincs ideje érdemben elmozdulni. Vagyis grafikusan elképzelve a folyamatot, a $p\thinspace \unicode{x2013} \thinspace V$ diagram \(\mathrm{b}\) szakaszán a gáz "gyorsan suhan át".