發布時間:2024-01-24閱讀(12)
在我們生活中,現在擁有汽車的人不在少數,而汽車的發動機在工作時,就必須用火花塞持續的點燃缸體內的混合氣體,從而推動活塞工作。但是在柴油發動機時代,柴油發動機里面是沒有火花塞,那么,混合氣體是如何被點燃的呢?其實,柴油機的這一工作原理,在高二的物理課本上就給出了答案。

我們知道,溫度是連接宏觀世界與微觀世界的橋梁,在熱氣球下面點燃一支蠟燭,熱氣球就會膨脹而升空,這只是它的宏觀表現罷了,如果要從微觀上來解釋的話,分子在高溫下發生劇烈的運動,使熱空氣分子不斷的進入到熱氣球中,從而保證熱氣球不會從空氣中掉下來。分子劇烈的運動過程中,就會像宏觀里的物體一樣具有動能。那么,分子的動能又是怎樣的呢?

由于分子很小,要描述一個分子的動能就顯得相當困難,畢竟分子無時無刻都在做不規則的熱運動,因此,在這里人們就不去研究單個分子的動能了,而是將物體內所有分子的動能進行取平均值,這個值就是分子的平均動能。定量的計算分子的平均動能是沒有多大的實際意義,因此,分子的平均動能在定性的分析問題中占比更大。

人們通過不斷的研究發現,物體內的分子平均動能跟溫度有關,當物體的溫度升高時,分子的平均動能就會增加,當溫度降低時,分子的平均動能就會減少,因此,溫度是分子熱運動的平均動能的標志。
在前面已經介紹了,分子之間的作用力與平衡點的關系,當兩個分子間的距離大于r0時,分子間的作用力表現為引力,但兩個分子靠近時,那么兩個分子就必須克服引力做功,分子間的距離小于r0時,在減小分子距離時,分子就會克服斥力做功。分子在從一個位置移到到另一個位置克服分子力所做的功,我們稱之為分子勢能。

判斷分子勢能大小的標度為物體的體積,當物體的體積發生變化時,分子的勢能也隨之發生變化。我們把物體內分子的動能于勢能總稱為物體的內能,因此,不管物體處于社么狀態,物體都是有內能的。溫度升高,物體的內能增加,反之,物體的內能增加,物體的溫度也隨之升高;物體的體積減少,物體的內能也隨之增加。

在高二的物理課本中有這么一個實驗,在一個厚壁的玻璃筒內放置著一個火柴頭,這時,我們迅速的將活塞壓下,使活塞對空氣做功。不一會兒就可以觀察到,空氣被壓縮后火柴頭燃燒起來。
這個實驗說明活塞對空氣做功,空氣的內能瞬間增大,空氣的溫度也急劇上升,從而將火柴頭點燃。柴油機的工作原理跟這是一樣的。由于柴油的燃點比較低,當活塞對空氣做功后,就能瞬間將霧化的柴油點燃,從而將內能轉化為機械能使車子開動。
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