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冒白气,我首先想到的是起雾——空气中的水汽冷凝。
冷凝需要降温,怎么降温呢?
绝热膨胀
气体在膨胀过程中向环境做功,将内能(表现为温度)转化为机械能,同时自身温度下降。下降到一定程度,使得此温度下水蒸气的饱和蒸汽压低于实际空气中水蒸气的分压,那多余的水汽就会冷凝,起雾。这个是热力学的经典内容。
讲真,我天天见这个场景。真空室里面,空气从常压突然被抽成真空,就会有短暂的几秒钟起雾。仔细看,还能够看到小雾滴飞舞。我有照片的:
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这是我用的真空室的照片。这张照片就是利用开启真空泵前几秒中的起雾瞬间,来显示激光通路的。我很喜欢这张照片,拍了好几次才成功,因为雾和激光都很弱,也没法测光,试了好几次才试对曝光。
不过电影里好像并没有出现真空,因为主角们进出舱门都没有带氧气面罩。
那么,另一种情况就是高压空气膨胀到常压。
---- 下面做一点粗略计算,不想看可跳过 ----
空气主要是双原子分子的氮气和氧气,Image may be NSFW.
Clik here to view. 我用理想气体状态方程来估算一下,多高气压的空气绝热膨胀到大气压能够降温足够多。Image may be NSFW.
Clik here to view. 是常数,不变。也就是说 Image may be NSFW.
Clik here to view. 也是常数。
根据 Image may be NSFW.
Clik here to view. ,有 Image may be NSFW.
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我们设 T1 是常温 300 K,T2 需要降到 270 K (低于 0 摄氏度);p1 是高压,p2 是大气压。
那么 p1 至少要达到 1.16 个大气压,哎好像要求不是很高嘛!
- 计算到此结束 -
实际肯定需要高得多的气压,因为我上面的计算忽略了一个重要的问题:空气膨胀到空气,存在热交换,它不是一个绝热膨胀。但是,如果高压空气压强足够高,那么这个膨胀速度会非常快,一下子喷出来,因为膨胀做功的降温速度可能会快过环境给这团膨胀中的气体回温的速度,那我想温度还是会下降的。温度下降了,就会起雾。
想找图片的,很抱歉没有找到,大概是没人闲着没事去放高压气吧。
有一种阀门的启动器,就是气动启动器(pneumatic actuator),把压缩空气的压强转变成机械推动力。气动启动器广泛应用在各种阀门控制中。比如奥运会项目气枪,顾名思义就是用气动启动器
推动弹丸的嘛。电影里舱门的启动器,应该就是气动的。
当然,或许制片确实只是为了更有效果,如《星球大战》的飞船开舱门为什么有蒸汽? - Kenneth Pan 的回答 - 知乎所说
【警告读者】请勿自行尝试测试、使用任何真空系统和高压气体系统。未经专业培训,错误使用这些系统将可能导致物理破坏或身体受伤等严重后果!!!