1700046886
1700046887
汽车是怎样跑起来的 [:1700046465]
1700046888
汽车是怎样跑起来的 1.2 使汽车发动的物理原理
1700046889
1700046890
汽车是怎样跑起来的 [:1700046466]
1700046891
1.2.1 汽车因热而动、因热而停
1700046892
1700046893
为了实现这五大要素，一台汽车需要由大约2万个零件组成。搭载着复杂的装置，通过各装置间的密切协作，汽车才能行驶、转向和停车。在详细讲解各个装置之前，我想先谈一谈我常常思考的“汽车究竟是什么”这一问题。
1700046894
1700046895
汽车是与物理密切相关的交通工具。说到这儿，大家可能会排斥道：“讲什么物理呀？我又不是理科生。”先别急。虽说汽车行驶遵循的是物理原理，但我会以日常生活中谁都会经历的事情为例来解释。我讲的这些连孩子们都懂，所以不要搞得像是在学校学习课本一样。
1700046896
1700046897
首先，我常常觉得“汽车因热而动、因热而停”是一件很有意思的事情。转动汽车钥匙，首先会启动发动机。这里我先简单介绍一下发动机的结构（图1.2）。
1700046898
1700046899
1700046900
1700046901
1700046902
图1.2 发动机的结构※由气缸和活塞组成，燃烧汽油和空气混合而成的混合气体，利用混合气体的膨胀产生旋转力。
1700046903
1700046904
发动机中有气缸和活塞，汽油在气缸中的燃烧室内进行燃烧。由汽油和空气混合而成的混合气体被送入燃烧室内，燃烧发热后膨胀。
1700046905
1700046906
气体（混合气体）膨胀下压活塞，从而带动活塞下的轴转动。发动机输出的旋转力传递到轮胎，使轮胎转动。这样一来，汽车便“因热而动”了。
1700046907
1700046908
那么停车时又是怎样的呢？是用制动器使轮胎停止转动的。制动时，制动垫夹住与轮胎一起转动的制动盘。接着，盘和垫之间就会产生摩擦，摩擦产生热量（图1.3）。
1700046909
1700046910
1700046911
1700046912
1700046913
图1.3 制动器将摩擦热释放到空气中，汽车停止行驶※踩下制动踏板，附着在制动卡钳里侧的制动垫夹住与轮胎一起转动的制动盘。两者摩擦产生热量，进而被释放到空气中。
1700046914
1700046915
这与天冷的时候摩擦双手就会暖和是一样的道理，因为双手摩擦会产生热量。制动盘与制动垫相互摩擦，生成的热量被释放到空气中。
1700046916
1700046917
这样一来，通过将旋转轮胎转化成的热量释放到空气中，使汽车减速直至停止。不只是汽车，自行车等的制动原理也是一样，即“因热而停”。
1700046918
1700046919
汽车的确是“因热而动、因热而停”的交通工具，是通过反复进行热交换来实现行驶和停车的。电动汽车等不使用发动机的汽车不是因热而动，但与发动机汽车一样，是“因热而停”。
1700046920
1700046921
汽车是怎样跑起来的 [:1700046467]
1700046922
1.2.2 轮胎也受“热”的影响
1700046923
1700046924
具备行驶、转向、停车这三大要素的汽车，其轮胎也与“热”有着密切的联系。轮胎是汽车与路面的唯一接触点，是解释“热”对汽车的重要性的关键所在。
1700046925
1700046926
轮胎由黑色橡胶制成。这种橡胶受热时会产生黏性，冷却时会变硬。受热时会变软，更容易紧贴地面，即处于所谓的“抓地力强”的状态。相反，冷却时变硬，不容易紧贴地面，抓地力就弱。汽车行驶时轮胎与地面接触产生弹性变形，橡胶因摩擦而生热，从而使得轮胎的抓地力变强。在高速公路上行驶时，你不妨中途在服务区停车，亲手摸一下轮胎的触地面，会感觉有点儿烫。
1700046927
1700046928
比赛用胎是轮胎橡胶受热影响的极端例子。当轮胎触地面的橡胶温度达到大约80度时抓地力（黏着力）最强。在汽车行驶过程中，轮胎与地面频繁接触，橡胶温度极速升高，抓地力也不断增强。相反，由于在升温的过程中前轮胎抓地力是很弱的，便催生出了在赛前使用类似电热毯等布罩包裹轮胎以提高其温度的策略。
1700046929
1700046930
另外，冬天使用的无钉防滑轮胎采用了一种特殊的橡胶，即使在冰上也能保持柔软性。轮胎与地面接触时，柔软性好的橡胶易产生弹性变形，从而更容易摩擦生热，增强轮胎的抓地力。用手指按一下无钉防滑轮胎触地面的橡胶就会发现它非常柔软，手指很容易陷进去并且留下指痕。相反，用手指按一下买车时配备的标准轮胎（业界称为夏季轮胎）的触地面，就很难留下指痕。
1700046931
1700046932
无钉防滑轮胎采用的是质地柔软的橡胶，在炎炎夏日的柏油路上会因过于柔软而绵软无力，很难行驶。之所以区别春夏秋时使用的标准轮胎（即夏季轮胎）和在冬天（特别是在下雪和结冰时）使用的无钉防滑轮胎，原因就在于此。
1700046933
1700046934
总之，只有充分利用轮胎所用橡胶的特性和热量，汽车才能正常行驶。
1700046935