作者：亚马逊的蝴蝶（Butterfly_of_Amazon）
生态空调。在孟加拉，夏季气温高达45℃，但因为贫穷，近一半的人用不起电，每年都有很多人因为酷热而死去。为了帮助贫民，孟加拉的一家公司发明了“生态空调”，不需要任何能源，就可以使室内温度降下来。所需材料就是一块木板和一些废旧的可乐、雪碧塑料瓶。
就是这样一个简易装置，可以让室温至少降低5度。
飞机翼尖尾线。很多人见过高空中飞机的机翼尖部后面拉着长长的白线，除了飞行表演时施放彩烟，一般是由于翼尖涡流导致的：下翼面的压强比上翼面高，在上、下翼面压强差的作用下，下方的高压气流循着翼尖往上滚卷流动到较低压的翼面上侧，形成一种螺旋式的漩涡运动，这就是翼尖涡流。空气中的水蒸气在翼尖涡流的作用下凝结，形成白线状水雾。
你大概想不到，这个生态空调和飞机翼尖尾线竟然是基于相同的物理原理。
为了描述清楚，先介绍一个概念：理想气体内能。
- 内能是指物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和。其中分子势能指的是由于分子之间的斥力或引力（可以把它看作两个分子间的弹簧）而储存的能量。因为分子之间的斥力或引力较微弱，分子势能可以忽略不计，因此理想气体的内能可以简化认为是气体所有分子热运动动能的总和，它只与气体的分子数和温度有关。
再讨论两个问题：
- 假设有一个气体压缩装置，装置本身不吸收任何热量，对内部气体和外界完全隔热，任何时候不发生形变，不产生因摩擦等原因造成的能量损耗，用此装置对理想气体进行压缩，请问理想气体温度怎么变化？答案是：压缩时活塞对气体做功，做的功都转化成了气体内能，也就是说气体温度升高了。
- 当压缩装置的活塞后退，气体膨胀，气体温度怎么变化？由于装置内气体对活塞存在压力，活塞后退时气体对活塞做功，做功的能量只能来自气体内能，因此在气体膨胀过程中气体内能是在减少的，也就是说气体温度下降了。
有了这两个结论，就可以解释前面提到的生态空调和翼尖尾线的物理原理。
生态空调。当炎炎夏日的热风吹入可乐瓶中，空气由大瓶身向小瓶口运动的过程中受到挤压，内能增加，造成了气体温度升高。由于可乐瓶不具备良好的隔热特性，当瓶内气温高于外部时，热量会迅速传导出去，因此压缩气体进入屋内前温度与外部气温基本相同。随后气体经过瓶口进到屋内，压力降低，气体膨胀对外做功，导致气体内能减少，温度降低，为屋内带来了些许清凉。
翼尖尾线。飞机翼尖涡流形成过程中，局部也存在气体先压缩后膨胀的物理过程，翼尖部位气体温度降低，当温度和湿度均处于适合条件时，空气中的水蒸气凝结成水雾，飞机尾线就产生了。
其实生活中同样原理的例子也很多，比如：夏天，当打足气的车胎突然被拔掉气门芯，车胎内气体急速喷出后，往往能在车胎气嘴处发现水滴。这就是因为夏天一般空气比较潮湿，气体喷出温度下降，导致空气中的水蒸气凝结。
延伸阅读 ：理想气体状态方程 和 克拉伯龙方程
-
理想气体状态方程： pV = nRT。这个方程有4个变量，p是指理想气体的压强，V为理想气体的体积，n表示气体物质的量（即分子个数，一般用摩尔(mol）表示，1摩尔=6.02*10^23），而T则表示理想气体的热力学温度；R为理想气体常数。
-
克拉伯龙方程：
方程描述的是单物质在一阶相变相平衡时候物理量的变化方程，即定量分析单物质在摩尔数相同时物质体积（V）、温度（T）、压强（P）的关系。
看完说点儿什么吧，要不点一下赞或踩一脚也行。您的任何一点儿反馈都能给我帮助，谢谢！
网友评论