压缩空气的应用

赵秀荣

鱼缸中的小金鱼吐出的小气泡,在升至水面的过程中,它的体积会逐渐变大,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,就是把许多空气压进容器中而成,可以说压缩空气是个“大力士”。例如:向篮球、排球、足球以及各种车胎里充进的就是压缩空气,充进的气体越多,皮球就越硬,车胎也就越鼓。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。

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。在装啤酒的钢筒里,用打气筒打进许多空气后,这么多的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。各种喷雾器也是根据上述原理,利用了压缩空气的作用而工作的。

压缩空气还可以用来为我们造房子。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。于是人们设想: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压缩空气,不就可以“吹”出一个房屋的框架了吗?如果再在这种框架上盖上一层薄膜,这样“盖”出的房子即大功告成。“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,同时造价低廉。并且房子的拆除也十分简单、方便、易行,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。

用上述方法还可以在短时间内建造面积达500m2以上的大房子,这种建房方式叫做“构架式充气建筑”,它是野外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“建筑”方式叫做“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35000m2,可容纳80000名左右的观众。

在1866年夏天,美观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,储存在汽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,使车轮停止转动,从而达到刹车的目的。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。

作者单位:江苏省连云港市新浦中学