由于柴油机具有高压缩比(通常在16-22之间),在压缩结束时,气缸内的空气压力能够达到3-5MPa,同时温度飙升至750-1000K(相比之下,汽油机在相同阶段的混合气压力仅为0.6-2MPa,温度为600-700K),这一温度远超柴油的自燃点。
在柴油机的压缩阶段,压力和温度都会急剧上升,这是一个复杂多变的过程。当压缩达到极限时,喷入燃油,混合气体在已有的高热量环境中燃烧,这不仅提升了系统的内能,也增加了其势能。
根据热力学第一定律,即内能的变化等于外界对系统做的功与系统与外界交换的热量之和(△U=W+Q),在压缩气体过程中,外界对系统做正功,从而导致系统的内能增加。随着气体内能的增加,根据热量公式Q=cm△t,气体温度也会随之上升。
在柴油机的高压作用下,气体会被压缩。尽管空气的体积在自然状态下是保持不变的,但由于柴油机内部有一根压缩管道,这使得空气体积不断减小,压强持续增大,进而向外挤压并释放热量。
在压缩气体的过程中,内能肯定会增加,因为有外部力量对其做功。这种内能的改变是通过做功实现的,而非热传递,因此不存在热量的释放或吸收问题。
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