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解析液氮是如何推動汽車的

作者:天馳液氮罐 來源: 日期:2013-07-17 15:52:59 人氣:82 加入收藏 標簽:

今年夏天真是太熱了。想來想去,實在搞不明白是為什么。說是二氧化碳增多,導致溫室效應,但那是大氣層的問題,影響的應該是全世界,不應該僅僅是中國的城市呀。忽然想到,人對熱的感覺和濕度有關。當濕度接近或達到飽和濕度時,人體很難通過汗液揮發來調節體溫,那種汗流浹背的感覺是非常難受的?,F在的城市面積擴大,人口密度增高,車輛增多。煮飯時燃燒液化氣,要釋放出水分,汽車尾氣也含大量的水分。當氣溫升高,氣流不暢的時候,整個城市就在一個大蒸籠里,能不熱嗎?

液氮是液化的氮氣。以液氮作為動力,每公斤液氮能產生約600千焦耳的能量。每6公斤液氮可以推動載滿乘客的公共汽車行走1公里。液氮對空氣的污染為零,水分的排放也為零。液氮車可以對車廂直接降溫,免去了空調的安裝和耗電,因為車廂里的熱氣被液氮發動機拿去生產動力,推動汽車前進了。同時降低大氣的溫度,抵消城市的熱島效應。液氮是如何推動汽車的呢,讓我們一步一步來理解。

首先我們來了解一下氮氣??諝庵?8% 的氣體是氮氣。在增大壓力,將氣溫降到零下196度時,氮氣就會變成液體,形成液氮。當壓力回到大氣壓時,液氮仍是液態。液氮可以用普通的保溫瓶儲存。液氮在儲存過程中,會吸收熱量變成氣體,這一過程稱為汽化。汽化過程吸收的熱量,稱為汽化潛熱。液氮的汽化潛熱是47.4千卡/公斤,即198千焦耳/公斤。液氮的汽化是在零下196度發生的。在從這一溫度升高至大氣溫度的過程中也要吸收熱量。氮氣每升高一攝氏度所需的熱量基本上是一樣的,這個熱量值稱為定壓比熱容,是1.04千焦耳/公斤/度。溫度升到27攝氏度時吸收熱量232千焦耳。

接下來的問題是那超Cool的液氮為什么能推動汽車行走,它的力量有多大。熱力學在一百多年前就已經成熟了。它有一個理論,在任何兩個有溫度差別物體之間可以制造一個機器,從高溫的物體吸收熱量,傳送部分熱量至低溫的物體,將剩余的熱量轉變為機械能,推動其他物體運動。這種機器稱為熱機。在大氣和液氮這兩個物體之間也可以有一個熱機,從大氣中吸收熱量,傳送一部分到低溫的液氮中,剩余的熱量轉換為機械能。熱機產生機械能有限度的,就是最大機械能量=吸收熱量X(高溫物體溫度 - 低溫物體溫度)/高溫物體溫度。

現在假設我們的熱機可以最大限度地轉換機械能,我們來計算一公斤液氮汽化能夠產生多少機械能。設大氣溫度為27攝氏度,也就是絕對溫度300K,液氮的絕對溫度是77K,從大氣中吸收的熱量為Q,輸出的機械能是W,Q – W是液氮的汽化熱,=198。于是我們有了第一方程式:Q – W=198。最大機械能的計算公式給出了第二方程式:W=Q(300-77)/300. 解方程得W=573,Q= 771。汽化后的氮氣也可以靠著與大氣的溫差輸出機械能,其計算比較復雜,對于27攝氏度的大氣,輸出的機械能最多165千焦耳。因此,1公斤液氮最多可以產生738千焦耳的機械能。這是一個臨界值,說明制造1公斤液氮所需要的能量一定大于738千焦耳。

本文網址:http://www.thomastrials.com/Industry/110.html
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