生活中的初中物理（8）——高空中的客机舱内需要加热吗

你听说过“高度太冷”这句话吗？这意味着高山上的温度低于平地。事实上，在大气层的不同高度，它的温度是不同的，并且会随着高度而变化。海拔3000米时，温度约为-2℃；海拔约6000米时，温度约为-4℃；当海拔接近10000米时，温度会降到-50℃以下。当一架客机在10000米高的高空飞行时，机舱外面的温度低于-50℃。然而，由于飞机上的空调，机舱总是温暖如春。那么，当一架客机在10000米高的高空飞行时，飞机上的空调需要加热机舱内的空气吗？

我们知道地球被厚厚的大气层包围着。大气密度随高度而变化，随高度而降低，但这种降低是不均匀的。众所周知，大气压力与大气密度密切相关。大气密度越低，气压越低。因此，大气压力将随着海拔的增加而降低。

当客机在高空飞行时，不仅机舱外部的空气温度比机舱内部的空气温度低得多，而且机舱外部的空气压力也比机舱内部的空气压力低得多。出于安全原因，飞机的机舱是关闭的。然而，为了确保客舱内乘客的安全，客舱内的空气必须保持新鲜并处于一定的温度，以使乘客感到舒适。由于飞机机舱外的气压比机舱内的气压低得多，所以机舱外的新鲜空气不能直接进入机舱。它们必须用空气压缩机压缩，使其压力高于舱内的大气压力，并根据两者之间的压力差进入舱内。被压缩机压缩的空气的温度变化是多少？这和用气泵给自行车轮胎充气时一样。

说到用打气筒给自行车轮胎打气，我真的需要多说几句。

当每个人都给自己的自行车轮胎充气后，在清理水泵时，如果你不小心让手碰到了水泵的壁，你会感觉到水泵的壁越来越热，有时非常热。这是怎么回事？

有些人认为，当用气泵给自行车充气时，气泵的壁会变热，因为当给自行车轮胎充气时，人们必须克服气泵活塞和气泵壁之间的摩擦来做功，从而增加气泵壁的内能并提高温度。这种观点是错误的。你可以用泵做实验。

首先，打开泵的橡胶出口管，使泵的活塞在泵内往复运动20次。然后，密封气泵的橡胶出气管的开口，在相同的强度下，让气泵的活塞在气泵中往复运动20次。你会发现，在相同的力下，活塞在气缸内往复运动20次，但是气缸壁的温升不同。当排气口密封时，气缸壁的温度比排气口打开时升高得多。

由此可见，当人们给自行车轮胎充气时，气缸壁的温度上升，并不是因为人们在充气时克服活塞和气缸壁之间的摩擦做功，使气缸壁的内能增加而温度上升，而是当人们用力向下压气缸内的活塞时，活塞压缩气缸内的空气， 人们通过压缩气缸中的空气对空气做功，因此气缸中空气的内能增加，温度升高。

同样，当飞机上的压缩机在压缩空气的过程中对空气做功时，压缩机中空气的内能大大增加，温度也大大升高。即使是空气温度高、空气温度很低的空气，经过压缩机压缩后也能达到较高的温度。实际测量表明，高空空气经压缩机压缩后，温度可达50℃以上。如果允许如此高温的热空气进入机舱而不冷却，飞机上的乘客将无法忍受。因此，当飞机升到高空时，飞机的空调系统不仅不需要加热机舱内的空气，还必须冷却压缩空气，使其温度达到人们感觉最舒适的温度值，即大约22℃。

嘿，这是现实生活中有趣的情况。它最初是温度很低的空气，需要冷却。这似乎不可思议，但事实上这是合理的。冷空气通过空气压缩机变成了非常热的空气！