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Under the hood: The chemistry of cars - Cynthia Chubbuck

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    如今世界上有十亿辆车，
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    它们可以把人们带到需要去的地方
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    但是车子并不只是一种交通工具
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    它们本身也是一门需要去学习的化学课
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    车子的启动过程从发动机气缸开始，
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    汽油从喷油器中喷出
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    然后大量的空气进入进气阀
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    在被火花点燃之前混合在一起
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    以此形成气体,扩大和推动活塞
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    但燃烧是一个放热反应,这意味着释放热量。
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    而且是很多热量
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    然而当这些热量从排气尾管释放的时候，
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    剩余在引擎的热量需要吸收、运输和释放
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    来避免金属部件变形甚至融化。
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    这就是冷却系统的由来。
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    让一种液体在整个引擎边上流通,
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    但是哪一种液体可以吸收那样的热量呢？
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    显然水会是第一选择。
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    毕竟，它的比热容，
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    也就是一定质量的物质每提高一摄氏度所需的能量
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    比任何其他的常见物质的比热容都高
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    而且我们有很多需要吸收的能量
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    但是用水来冷却会带来更大的麻烦
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    首先，水的冰点是零摄氏度
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    由于水在结冰的时候会扩大体积，
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    一个寒冷冬天的夜晚也就意味着
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    一个破碎的散热器和一个损坏的引擎
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    这是一个令人心寒的前景
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    考虑到引擎可以承受的热量
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    相对100摄氏度较低的沸点
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    会导致一种后果，那就是人们会被蒸熟
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    所以，我们用了一种溶液取代了水
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    一种由溶质和溶剂组成的均匀的混合物。
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    其中一些溶质的特性是根据溶剂的量而改变的。
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    这些特性被称为溶液的依数性，
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    幸运的是它们可以降低凝固点和提高沸点。
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    因此，溶液相对于纯溶剂有着较低的凝固点以及较高的沸点，
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    而且溶质越多，差别越大。
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    那么为什么这些特性会改变呢？
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    首先，我们需要理解，温度是测量粒子的平均动能。
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    液体温度越低，这种能量越少，
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    而且水分子的运动速度也会变慢。
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    当液体结冰时，分子运动速度减慢，
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    速度慢到足以让它们的引力来进行相互作用
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    自行地排成一个晶体结构
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    但溶质粒子的存在阻碍了这些引力,
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    需要一种溶液在自行排列前冷却下来。
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    至于沸点,在液体沸腾时,
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    它产生气泡并充满了蒸汽,
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    但要形成气泡 蒸汽压必须要变得很强
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    因为大气不断压低表面的液体。
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    随着液体加热,蒸汽压会增强,
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    然后当蒸汽压和大气压是一样的时候
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    就会产生气泡 发生沸腾的现象。
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    溶液的蒸汽压比纯溶剂要低,
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    所以溶液必须 加热到一个更高的温度
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    以此来和大气压强抗衡
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    还有一个额外的好处,在散热器的压力
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    一直保持比大气压强的状态
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    再高25摄氏度就可以达到沸点。
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    通常在冷却系统中采取的溶液是
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    用一种50/50的乙二醇和水的混合物,
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    这种混合物的凝固点是零下37摄氏度，沸点是106摄氏度。
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    在最受推崇的70/30的比例当中,
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    凝固点比零下55摄氏度还低，
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    沸点将提高到113摄氏度。
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    由此看来，添加的乙二醇越多，
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    保护的能力越强， 所以为什么不用更多的乙二醇呢？
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    好吧，结果是你不可能有太多的好东西
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    因为在很高的比例中，
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    凝固点的温度实际上又会升高。
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    溶液的属性和乙二醇的属性相对应,
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    都在零下12.9摄氏度结冰，
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    比我们获得的溶液的温度高。
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    该溶液流过发动机，在这过程中吸收热量。
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    当溶液流到散热器的时候，溶液被风扇冷却下来，
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    还有从车头吹过来的风也使得溶液冷却下来
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    这些都是在溶液返回到热的引擎室之前发生的。
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    所以，一个高效安全的发动机冷却液
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    必须要有一个高的比热容，
    低的凝固点，还有一个高的沸点。
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    但是我们不需要满世界去找那种完美的液体来解决问题，
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    我们自己可以创造溶液。
Title:
Under the hood: The chemistry of cars - Cynthia Chubbuck
Description:

引擎罩下的真理： 汽车的化学原理 -辛西娅 -查巴克
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:34

Chinese, Simplified subtitles

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