高二物理：柴油机为什么不用火花塞点火也能工作呢？

cesifu • 2019年4月8日 am2:00 • 资讯

在我们生活中，现在拥有汽车的人不在少数，而汽车的发动机在工作时，就必须用火花塞持续的点燃缸体内的混合气体，从而推动活塞工作。但是在柴油发动机时代，柴油发动机里面是没有火花塞，那么，混合气体是如何被点燃的呢？其实，柴油机的这一工作原理，在高二的物理课本上就给出了答案。

我们知道，温度是连接宏观世界与微观世界的桥梁，在热气球下面点燃一支蜡烛，热气球就会膨胀而升空，这只是它的宏观表现罢了，如果要从微观上来解释的话，分子在高温下发生剧烈的运动，使热空气分子不断的进入到热气球中，从而保证热气球不会从空气中掉下来。分子剧烈的运动过程中，就会像宏观里的物体一样具有动能。那么，分子的动能又是怎样的呢？

由于分子很小，要描述一个分子的动能就显得相当困难，毕竟分子无时无刻都在做不规则的热运动，因此，在这里人们就不去研究单个分子的动能了，而是将物体内所有分子的动能进行取平均值，这个值就是分子的平均动能。定量的计算分子的平均动能是没有多大的实际意义，因此，分子的平均动能在定性的分析问题中占比更大。

人们通过不断的研究发现，物体内的分子平均动能跟温度有关，当物体的温度升高时，分子的平均动能就会增加，当温度降低时，分子的平均动能就会减少，因此，温度是分子热运动的平均动能的标志。

在前面已经介绍了，分子之间的作用力与平衡点的关系，当两个分子间的距离大于r0时，分子间的作用力表现为引力，但两个分子靠近时，那么两个分子就必须克服引力做功，分子间的距离小于r0时，在减小分子距离时，分子就会克服斥力做功。分子在从一个位置移到到另一个位置克服分子力所做的功，我们称之为分子势能。

判断分子势能大小的标度为物体的体积，当物体的体积发生变化时，分子的势能也随之发生变化。我们把物体内分子的动能于势能总称为物体的内能，因此，不管物体处于社么状态，物体都是有内能的。温度升高，物体的内能增加，反之，物体的内能增加，物体的温度也随之升高；物体的体积减少，物体的内能也随之增加。

在高二的物理课本中有这么一个实验，在一个厚壁的玻璃筒内放置着一个火柴头，这时，我们迅速的将活塞压下，使活塞对空气做功。不一会儿就可以观察到，空气被压缩后火柴头燃烧起来。

这个实验说明活塞对空气做功，空气的内能瞬间增大，空气的温度也急剧上升，从而将火柴头点燃。柴油机的工作原理跟这是一样的。由于柴油的燃点比较低，当活塞对空气做功后，就能瞬间将雾化的柴油点燃，从而将内能转化为机械能使车子开动。

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