你是否看过这个实验？在配有活塞的玻璃瓶里塞进纸屑，然后用力把活塞迅速下压，神奇的一幕发生了！在没有火源的情况下，纸张竟然燃烧起来。为什么会发生这种情况？这背后的科学原理是什么？今天我们就一起来从科学的角度对这一现象进行解释。

其实这个过程被称为“绝热压缩”。绝热压缩是指气体在和外界没有热交换的情况下进行的压缩过程。

根据牛顿力学第一定律可以证明，这是一个等熵过程。当活塞快速压下去的时候，它的动能会被转化为内能，由于容器内为密闭环境，不能及时散热，瓶内就会形成高温，高温超过纸张的燃点时，纸张就会燃烧。

这个现象在生活中也较为常见，我们在给自行车打气时，会发现打气筒的筒壁温度很高，这就是因为活塞不断压缩气筒中的气体对它们做功，使其内部能量增多导致了温度升高。

人们在发现这一原理后，还用此原理研制出了柴油发动机。我们都知道，柴油发动机可以不靠电火花实现点火。其实它的工作过程和汽油发动机并无差别，都是由进气、压缩、做功和排气这四个行程构成每个工作循环。

但柴油机选择用绝热压缩的原理实现点火，是因为柴油作为燃料，粘度要高于汽油。不易蒸发，相比之下更容易自燃。因此无论是混合气体的形成，还是点火方式都和汽油机存在一定差别。

在柴油机的进气过程中，吸入的是纯空气。压缩接近尾声时，喷油泵使柴油的油压提高，随后柴油会通过喷油器被喷入气缸。在极短时间内和压缩后的高温空气混合，形成了可燃混合气。在压缩即将结束时，气缸内空气温度远超柴油自燃温度，所以可以实现自行发火燃烧。这时缸内的气压和温度继续升高，带动活塞向下运动的同时，还能带动曲轴旋转做功，废气也随之被排入大气。

但这种方式却不适用于汽油发动机，这是为什么？原来在一般大气压下汽油的燃点为427摄氏度，而柴油燃点为220摄氏度。柴油虽然燃点低，但在生活中不易被点燃。这是因为柴油不易挥发成气体。当我们用火柴去点燃柴油时，被点燃的柴油燃烧的也只是是表面的微量挥发物，而且不容易持续燃烧。汽油容易被点燃，也更适合外部引火，如果强行增加压缩比使其燃烧，很容易因为汽油过快的燃烧速度发生爆炸。与柴油相比燃烧过程更加不可控。

其实生活中常出现的压缩机、鼓风机等化工生产中常见的压气机，也属于绝热压缩在工业中的应用。虽然他们借助于机械能或电能完成气体由低压到高压的转化，结构和工作原理也各不相同。但是我们从热力学观点分析，气体状态发生变化过程在本质上没有区别，都是通过消耗外功来使气体压缩升压的过程。

现在知道“绝热压缩”是怎么一回事了吗？生活处处是科学，以后我会带着大家科普更多有趣的科学现象。

来源：至说聊科普