当空气挤在一起时

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  在观赏金鱼缸中的金鱼,看它们悠闲的游姿会令人心旷神怡,此时大家只要稍加注意,就会看到小金鱼吐出的小气泡在升至水面的过程中,体积会逐渐变大。这是什么原因呢?原来,这里面包含了一个物理原理——在温度不变时,一定质量的气体,压强越大,体积越小;压强越小,体积越大。压缩空气就是上述原理在现实生活及科学技术上的应用。
  所谓压缩空气,即被外界压缩的空气,它是个“大力士”。例如,向篮球、排球、足球以及各种车胎里充进的空气,由于受到各种球及轮胎容器的限制,因此里面的空气也就成了压缩空气。充进球与轮胎内的空气越多,皮球也就越硬,轮胎也就越鼓。由于压缩空气是个“大力士”,因此充气时不宜充得过多,否则这个“大力士”就会怒气冲天,奋力一搏冲破“牢笼”而争取自由了,其结果就是球破胎裂。
  啤酒桶里的啤酒之所以能够从管子中喷出,靠的就是压缩空气的作用。用打气筒向装啤酒的钢桶中打进许多空气后,空气挤在如此狭小的空间里,因而会产生比较大的压强,在强大的压力作用下,啤酒桶中的啤酒便会从管子里喷射而出。各种各样的喷雾器之所以能够喷出雾状药液。也是根据上述原理。
  说起来也许有的同学不相信,压缩空气还可以用来为我们造房子呢!既然轮胎、皮球里充入足量的空气后,会变得硬邦邦的、刚强有力。于是人们不禁会想到:若是把气管做成房架状的,然后向房架状的气管里充入足量的空气,不就可以“吹”出一个房屋的框架了吗?“盖”这种房子不仅省时省力,而且十分轻便,整个建筑只有几千克左右,同时造价也很低廉。而且,房子的拆除也十分简单。只要把气门轻轻地一拔,放掉里面的压缩空气,把薄膜折叠好,一个小孩也可以背走。
  用上述方法可以在短时间内建造面积达500平方米以上的大房子。这种房子叫作“构架式充气建筑”,是野外科学考察和流动工作人员的好住处。还有一种用柔软的薄膜塑料,像吹气泡那样直接吹出来的大房子。这种则是“承接式充气建筑”。用这种方法建造的大型体育场建筑面积可达35000平方米,可容纳80000名左右的观众。
  在1866年夏天,美国的工程师乔治根据上述原理,制造出了第一台压缩空气制动器,并于1868年10月进行了实验,制动效果非常好。因此在1871年美国国会通过了一项法案,规定所有的火车必须安装压缩空气闸。压缩空气闸的原理就是,当司机把闸门打开以后,储存在气缸里的压缩空气便会涌出,有力地推动车闸,使车闸紧紧地抱住车轮,从而使车轮停止转动,这样也就达到刹车的目的。目前在大型汽车上也往往采用这种方法来刹车。
  此外,在工厂里,利用压缩空气能开动空气锤打铁,能给万吨水压机加压;在矿山中,能利用压缩空气开动风镐钻眼,装炸药开矿;在军事上,潜水艇则是利用压缩空气控制水舱中的储水量。来实现潜水艇的上浮与下沉。
  充气式降落伞现在已比较流行。它可以在空气中飘行。前不久,科学家们已开始研究一种“柔翼飞行架”,亦即充气式飞机。科学家们设想把压缩空气充进用一种柔软材料制成的飞机翅膀里,使用这种既轻便又坚硬的机翼飞起来,一定是既轻巧灵活,又方便廉价。此外,近年来出现的气垫船、空气轴承等。也都是利用了压缩空气。
  编辑/张婷 梁宇清
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