Making Snow and Inflating a Bicycle Tire

製雪與自行車輪胎的充氣

第二組

(課本第 240 頁 )

前言

在日常生活中有很多現象可以說明熱力學第一定律

在此我們討論的兩個例子，與愛好戶外活動者有關。• 製雪• 自行車輪胎的充氣

製雪如果你是個滑雪的愛好者，你可能可以在人造雪上滑雪。有一個東西能製造龐大的數量足以滿足滑雪者在沒有雪的日子中滑雪。那就是製雪機

圖片來源 : http://c.show160.com/316761/other/a23025

製雪機的奧秘在方程式 △Ｕ＝ｑ＋ｗ在２０大氣壓下，一台製雪機器包含混合壓縮空氣和水蒸氣。因為在蓄水池與外界壓力有很大的差異，所以混合物竄入大氣壓力下它會極速膨脹。而會得到一個好的近似值，在此系統和環境下無熱交換的發生，所以ｑ＝０。

因此我們寫△Ｕ＝ｑ＋ｗ＝ｗ

因為此系統對周圍做功，所以ｗ為一負值，而此系統的能量也減少。

動能為此系統總壓的一部份，在 5.7章我們可

以看到氣體平均動能的絕對溫度是成正比的。

因此，△Ｕ的變化為 △Ｕ＝Ｃ△Ｔ

△Ｕ＝Ｃ△Ｔ

而Ｃ為一常數。因此△Ｕ為一負值，所以△Ｔ也必須是負值，此為一散熱效果（或減少水分子的動能）負責構成雪。

雖然我們只需要水形成雪、空氣的存在，但也需要冷卻擴張幫助水蒸氣降低溫度。

圖片來源 :(1)http://www.chem17.com/product/detail/142284.html

(2)http://www.langya.cn/lyxw/zxwtpzx/zzsdly/201012/t20101207_28163.html

(3)http://www.skiequipment.com.cn/PRODUCT/201138135005.html

自行車輪胎的充氣你曾經幫腳踏車充過氣嗎 ?

圖片來源 :(1)http://gazellebicycles.pixnet.net/blog/post/12428983 (2) http://tw.mall.yahoo.com/item/p043519015711

絕熱壓縮發生在氣壓上升時，這時氣體溫度也會上升。

給自行車打氣時，可以感覺到氣筒溫度上升，這正是因為氣體壓強上升得足夠快到可視為絕熱過程的緣故，熱量沒有逃逸，因而溫度上升。

資料來源 :http://zh.m.wikipedia.org/zh-hk/%E7%BB%9D%E7%83%AD%E8%BF%87%E7%A8%8B

這個作用是泵壓縮空氣進入泵和輪胎中，過程因快速而被作為絕熱。因此ｑ＝０、△Ｕ＝ｗ

因為在氣體做功，所以ｗ為正值，能是增加的。所以，在此系統之溫度亦為增加。因此 △Ｕ＝Ｃ△Ｔ

報告結束The End