气门芯与高压气筒的奥秘

安徽省灵璧县黄湾中学 华兴恒

许多交通工具都离不开轮胎，如汽车、摩托车、电动车、自行车等。这些交通工具的轮胎上都装有气门芯，以便顺利、快速地充气。充气时常常需要使用高压气筒，以达到既能省力、又能快速充气的目的。那么，气门芯这个不起眼的小物件，究竟有什么秘密呢？高压气筒为什么能省力呢？下面我们就一起来探究其中的奥秘，揭开它们神秘的面纱。

一、气门芯的奥秘

骑过自行车的同学都知道，几乎所有的自行车都毫无例外地在轮胎上装有一个气门芯，以确保在使用气筒给自行车胎打气时，车胎是只能进气不能出气的，这是何故呢？

原来，气门芯的设计是非常巧妙的，它的主体是一段上端稍粗且中空、下端稍细且实心的柱体，在其下端的侧面开有一个小孔，小孔与气门芯中空部分相通。在柱体上面紧紧地套上一小段富有弹性的细橡胶管，这样就构成了气门芯的总体。其实，气门芯就是一个单向阀门。当我们给自行车胎打气时，气筒中的压缩空气大部分进入气门芯，从而把富有弹性的橡胶管“顶”起来，使得这部分空气可以顺利地进入车胎之中；当停止打气时，弹性橡胶管又会立即收缩，紧紧地盖压住气门芯侧面的小孔，从而保证车胎内的空气不能通过气门芯回流。这样，只要我们不停地向车胎内打气，车胎内的空气就会越来越多，从而使得气压越来越大，以满足我们骑行的需要。

不过，需要请大家注意的是，车胎内的气压是有一定要求的，既不能太小，这样骑行会很费力，也不能太大，这样容易引发爆胎。

二、高压气筒为什么会省力

仔细观察大家就会发现，高压气筒在结构上只是比普通气筒多了一个储气罐。由此看来，它之所以能够省力，肯定与该储气罐密切相关。事实也确实如此，但究其根本原因，是因为套在气门芯上的橡胶管的劲度系数随形变的增大而减小。

在使用普通气筒打气时，每次压进车胎的空气都必须使橡胶管从无形变时鼓起，因此都要用很大的力。但在使用高压气筒打气时，在每次气筒吸气的同时，因储气罐里还贮有一部分空气，因此它可以持续不断地向轮胎里输入气体，这样就使得橡胶管始终处于形变状态，所以每次打气只要使用较小的力即可。

为了更为直观地感受这一原理，我们可以取两个相同的气球，一个充气多一些，一个充气少一些，再用塑料管把它们口对口地对接起来，并将接口扎紧，结果我们就会发现，大的气球会变得更大，而小的气球则会进一步变小。当我们给气球吹气时，同样也会感觉到，开始吹气时很费力，但随着气球被吹大，则越吹越省力。据此，大家就不难理解高压气筒为什么会省力了。