如图所示，弹簧一端固定于水平面上，另一端与质量为m的活塞拴接在一起，一开口向下、质量为M的气缸与活塞一起封闭了一定质量的气体，气缸和活塞均是热的良导体．若外界环境的温度缓慢降低，则活塞将 {#blank#}1{#/blank#}；气缸将 {#blank#}2{#/blank#}（两空均选填“向上移动”、“静止不动”或“向下移动”）． 

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火车到火箭

17世纪，人类发明了热机 . 最早的热机是蒸汽机，在锅炉里把水烧成水蒸汽，水蒸气在汽缸里推动活塞做功 . 英国人瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机在之后100多年里对工业的发展起了极其重要的作用 . 蒸汽机不仅笨重，效率又很低，只有25％-30％，交通运输的发展迫切需要比较轻便和效率更高的热机 . 于是，内燃机应运而生 . 内燃机有汽油机、柴油机两大类 . 汽油机的效率为26％-45％，柴油机的效率为34％-45％，内燃机运行时不需要携带水和煤，不但轻便，效率也提高了 .

早期的飞机是由内燃机提供动力的，从上世纪40年代开始，飞机上日益普遍使用喷气式发动机，它依靠向后高速喷出的气体而前进 . 在功率相同时，喷气式发动机比内燃机更轻便，这就使生产高速的大型飞机成为可能 .

喷气式发动机有两种：需要用大气中的氧气助燃的，叫空气式发动机，在飞机上使用：自带燃料和氧化剂的叫火箭喷气发动机，它工作的时候不需要空气中的氧气，可以在大气层外工作，能够用来发射人造卫星和宇宙飞船 .

热机的效率是热机问世以来科学家、发明家和工程师们一直研究的重要问题 . 现在的内燃机和喷气机跟最初的蒸汽机相比，效率虽然提高了很多，但从节约能源的要求来看，热机的效率还不能令人满意 . 最好的空气喷气发动机，在比较理想的情况下其效率也只有60％ . 应用最广的内燃机，其效率只能达到40％，大部分能量被浪费掉了 .

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