Question

为什么空气压缩后会发热?多大压力下空气会发热?能发热多长时间?求解

Answer 1

温度其实是分子热运动的剧烈程度。根据热力学第二定律与环境会保持相同的温度。空气遇热会膨胀，遇冷也会收缩。反过来，当空气被压缩时，空间变小，空气分子间的距离减少，气体分子的平动能没有改变之前，分子的热运动剧烈程度增加。这个时候分子与分子之间的碰撞和摩擦增加，同时与容器也发生激烈的碰撞。分子的热运动剧烈程度就转移到容器上。根据热力学第二定律。热量不能自发的从低温物体转移到高温物体。也就是说热量总是从高温物体自发的转移到低温物体，最终以环境温度保持一致。因此，转移到压缩容器的物质分子热运动程度又转移给了压力容器外的空气。分子的平动能就这样扩散掉了。如果压力容器外部是绝对真空的，那么压力容器内的被压缩的空气温度永远不会改变。
只要改变空气的压力，空气的温度都会改变。压力越大，温度越高。反之减小容器内的空气压力，温度就会降低。

Answer 2

压缩生热是一种物理学上很基本的能量转换现象，现在来看看两种物质受压缩时的能量转换过程:
气云塌缩成恒星:引力势能-》气体热能
压缩机压缩空气:机械能(例如趋势机器运转的电能或者燃料能)-》气体热能
不仅是气体，任何物体受压缩都会升温，只不过日常生活中很少见到压缩固体的现象而已。压力可以将趋势它挤压的能量(如电能)转换成受压物体的热能并注入到受压物体中，所以受压的物质会升温变热。
至于你问的多大的压力会发热，首先要看你怎么理解“发热”这个现象，任何高于绝对零度的物质都会发热，所以准确的说多大的压力下受压物体会升温。答案就是只要施加新的压力物质就会升温，而如果压力没有比原先的压力更大，物质就不会继续升温。
例如白矮星星体内的物质承受了数百亿倍大气压的超高压，但如果没有外力继续对其施加新的压力，那白矮星就不会继续升温。至于能发热多久取决于物质的散热速度，不同的物质有不同的散热速度，不过温度越高，散热越快。白矮星的物质承受了极大的压力，但如果没有新外力施加的话，它大概会在数十亿年的世界内完全冷却，成为极其冰冷的一颗星体(即便它此时依旧承受着数百亿倍的大气压)。
所以压力的“大小”与温度没有任何关系，重要的是压力前后的“变化”。