在觀賞金魚缸中的金魚,看它們悠閑的游姿會(huì)令人心曠神怡,此時(shí)大家只要稍加注意,就會(huì)看到小金魚吐出的小氣泡在升至水面的過(guò)程中,體積會(huì)逐漸變大。這是什么原因呢?原來(lái),這里面包含了一個(gè)物理原理——在溫度不變時(shí),一定質(zhì)量的氣體,壓強(qiáng)越大,體積越??;壓強(qiáng)越小,體積越大。壓縮空氣就是上述原理在現(xiàn)實(shí)生活及科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用。
所謂壓縮空氣,即被外界壓縮的空氣,它是個(gè)“大力士”。例如,向籃球、排球、足球以及各種車胎里充進(jìn)的空氣,由于受到各種球及輪胎容器的限制,因此里面的空氣也就成了壓縮空氣。充進(jìn)球與輪胎內(nèi)的空氣越多,皮球也就越硬,輪胎也就越鼓。由于壓縮空氣是個(gè)“大力士”,因此充氣時(shí)不宜充得過(guò)多,否則這個(gè)“大力士”就會(huì)怒氣沖天,奮力一搏沖破“牢籠”而爭(zhēng)取自由了,其結(jié)果就是球破胎裂。
啤酒桶里的啤酒之所以能夠從管子中噴出,靠的就是壓縮空氣的作用。用打氣筒向裝啤酒的鋼桶中打進(jìn)許多空氣后,空氣擠在如此狹小的空間里,因而會(huì)產(chǎn)生比較大的壓強(qiáng),在強(qiáng)大的壓力作用下,啤酒桶中的啤酒便會(huì)從管子里噴射而出。各種各樣的噴霧器之所以能夠噴出霧狀藥液。也是根據(jù)上述原理。
說(shuō)起來(lái)也許有的同學(xué)不相信,壓縮空氣還可以用來(lái)為我們?cè)旆孔幽?!既然輪胎、皮球里充入足量的空氣后,?huì)變得硬邦邦的、剛強(qiáng)有力。于是人們不禁會(huì)想到:若是把氣管做成房架狀的,然后向房架狀的氣管里充入足量的空氣,不就可以“吹”出一個(gè)房屋的框架了嗎?“蓋”這種房子不僅省時(shí)省力,而且十分輕便,整個(gè)建筑只有幾千克左右,同時(shí)造價(jià)也很低廉。而且,房子的拆除也十分簡(jiǎn)單。只要把氣門輕輕地一拔,放掉里面的壓縮空氣,把薄膜折疊好,一個(gè)小孩也可以背走。
用上述方法可以在短時(shí)間內(nèi)建造面積達(dá)500平方米以上的大房子。這種房子叫作“構(gòu)架式充氣建筑”,是野外科學(xué)考察和流動(dòng)工作人員的好住處。還有一種用柔軟的薄膜塑料,像吹氣泡那樣直接吹出來(lái)的大房子。這種則是“承接式充氣建筑”。用這種方法建造的大型體育場(chǎng)建筑面積可達(dá)35000平方米,可容納80000名左右的觀眾。
在1866年夏天,美國(guó)的工程師喬治根據(jù)上述原理,制造出了第一臺(tái)壓縮空氣制動(dòng)器,并于1868年10月進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),制動(dòng)效果非常好。因此在1871年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了一項(xiàng)法案,規(guī)定所有的火車必須安裝壓縮空氣閘。壓縮空氣閘的原理就是,當(dāng)司機(jī)把閘門打開以后,儲(chǔ)存在氣缸里的壓縮空氣便會(huì)涌出,有力地推動(dòng)車閘,使車閘緊緊地抱住車輪,從而使車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng),這樣也就達(dá)到剎車的目的。目前在大型汽車上也往往采用這種方法來(lái)剎車。
此外,在工廠里,利用壓縮空氣能開動(dòng)空氣錘打鐵,能給萬(wàn)噸水壓機(jī)加壓;在礦山中,能利用壓縮空氣開動(dòng)風(fēng)鎬鉆眼,裝炸藥開礦;在軍事上,潛水艇則是利用壓縮空氣控制水艙中的儲(chǔ)水量。來(lái)實(shí)現(xiàn)潛水艇的上浮與下沉。
充氣式降落傘現(xiàn)在已比較流行。它可以在空氣中飄行。前不久,科學(xué)家們已開始研究一種“柔翼飛行架”,亦即充氣式飛機(jī)??茖W(xué)家們?cè)O(shè)想把壓縮空氣充進(jìn)用一種柔軟材料制成的飛機(jī)翅膀里,使用這種既輕便又堅(jiān)硬的機(jī)翼飛起來(lái),一定是既輕巧靈活,又方便廉價(jià)。此外,近年來(lái)出現(xiàn)的氣墊船、空氣軸承等。也都是利用了壓縮空氣。
編輯/張婷 梁宇清