如果内燃机的热机效率达到99.99%，尾气会是什么状态？
一辆汽车，特别是依赖内燃机驱动的汽车，其心脏部分就是发动机。这个心脏的跳动效率，也就是热机效率，决定了它能把多少燃料的能量转化成驱动汽车前进的动力。通常我们说的内燃机效率，指的是燃料燃烧产生的热能中，有多少转化为机械能。这个数字，在咱们日常开的车上，也就百分之三十到四十出头，剩下的大部分都变成热量散失了，其中相当一部分就通过排气管排走了。
现在，咱们脑子里设想一下，如果这台内燃机的热机效率能达到惊人的99.99%。这个数字，简直就是科幻片里的情节了。它意味着燃料燃烧产生的绝大部分能量都被用在了驱动活塞上，只有极微小的一部分能量被浪费掉了。那么，在这种近乎完美的效率下，尾气会是什么样子的呢？
首先，要明白，即使效率达到99.99%，也意味着还有0.01%的能量是以某种形式损失的。在内燃机里，能量损失最主要有几种途径：
未燃烧的燃料： 理论上，燃料会完全燃烧，产生二氧化碳和水。但在实际中，总会有那么一丁点燃料没能反应完全。
热量散失： 即使热能转化效率很高，总会有一些热量无法避免地通过发动机壁、冷却系统等途径散发到环境中，而不是转化为机械功。
排气损失： 剩余的热量，会以高温气体的形式随同废气排出。
但，回到我们设定的99.99%这个极致的效率。这意味着前面提到的“未燃烧的燃料”和“热量散失”这两项损失被降到了最低中的最低。
想象一下，如果燃料几乎百分之百被完美利用，燃烧产生的主要是二氧化碳和水。当效率达到如此之高时，我们可以推断：
1. 尾气温度极低，几乎不含可见烟尘：
正常的内燃机尾气，之所以温度很高，并且可能带有一些黑色的烟尘，是因为燃料没有完全燃烧（不完全燃烧会产生碳烟，也就是黑烟），以及大量的热量随废气排出。
但在99.99%效率的情况下，几乎所有的燃料都被彻底燃烧了，产生的主要产物是二氧化碳（CO2）和水（H2O）。二氧化碳是无色无味的气体。水在高温下是水蒸气，但当它从排气管排出并接触到外界相对低温的空气时，会迅速冷凝成我们看到的白色水雾。
关键是，由于绝大部分能量都被转化为了机械功，那么随废气排出的“剩余”热量就会非常非常少。这就像你把一堆柴火烧得很旺，但最终留下的灰烬和热烟非常少，大部分能量都被用来做了你想要的事情一样。
所以，这种尾气很可能就不会是那种我们常见到的带有灼热感的、带着些许刺鼻气味的气体了。取而代之的，很可能是在环境温度允许的情况下，几乎看不到任何可见的排放物。如果外部环境比较冷，排出的水蒸气可能会在瞬间冷凝，形成一层极淡极淡的白色雾气，但很快就会消散，并且这种雾气几乎不带任何气味。它会比你呼吸时呼出的气体更加“纯净”。
2. 几乎不含有害气体（或者含量极低）：
内燃机工作不完美时，还会产生一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）等有害气体。这些也是效率不高、燃烧不完全的表现。
如果效率达到了99.99%，这意味着燃烧过程的控制、混合气的形成、点火时机的把握等等都达到了近乎完美的境界。燃料几乎完全被转化为目标产物。因此，这些有害气体的产生量会降到可以忽略不计的水平。
你可以想象，那更像是我们呼吸时呼出的气体——主要是氮气（从空气中来的），二氧化碳，还有少量水蒸气。只是在量级上，它可能会比我们呼出的二氧化碳含量更高一些，但依旧是无毒无害的。
3. 组成成分极其简单：
最终，这种超高效率发动机的尾气成分，会非常接近于理想的燃烧产物：大量的二氧化碳和水蒸气。氮气由于不参与燃烧反应，会随着空气一同进入气缸，然后随着废气排出，所以尾气中也会含有大量的氮气。
可以想象成，排出的气体成分极其单一且稳定，主要是N2、CO2和H2O。没有黑烟，没有刺鼻气味，没有刺激性的酸性气体（如硫氧化物，如果燃油中含硫的话，不过在如此高的效率下，硫化物也极有可能被完全氧化或被前置的净化系统处理）。
总结一下，如果一台内燃机的热机效率能达到99.99%：
它的尾气将不再是我们熟悉的、高温灼热、可能带有黑色烟尘和刺激性气味的样子。取而代之的，那将是接近于“空气”的物质，由极高比例的氮气、二氧化碳和水蒸气组成。在适宜的温度下，你甚至可能看不到任何可见排放。即使有，也只是极淡的、瞬间消散的白色水雾。它不会对环境造成污染，也没有我们现在汽车尾气那种令人担忧的排放问题。
这几乎是将“零排放”的概念，从纯电动汽车的机械层面，“移植”到了内燃机本身。当然，这仅仅是一个理论上的概念，在现实中，受制于材料、物理极限以及经济性等等因素，要实现这样的效率几乎是不可能的。但从科学推演的角度来看，99.99%的效率下的尾气，绝对会是令人惊叹的“纯净”。
现在，咱们脑子里设想一下，如果这台内燃机的热机效率能达到惊人的99.99%。这个数字，简直就是科幻片里的情节了。它意味着燃料燃烧产生的绝大部分能量都被用在了驱动活塞上，只有极微小的一部分能量被浪费掉了。那么，在这种近乎完美的效率下，尾气会是什么样子的呢？
首先，要明白，即使效率达到99.99%，也意味着还有0.01%的能量是以某种形式损失的。在内燃机里，能量损失最主要有几种途径：
未燃烧的燃料： 理论上，燃料会完全燃烧，产生二氧化碳和水。但在实际中，总会有那么一丁点燃料没能反应完全。
热量散失： 即使热能转化效率很高，总会有一些热量无法避免地通过发动机壁、冷却系统等途径散发到环境中，而不是转化为机械功。
排气损失： 剩余的热量，会以高温气体的形式随同废气排出。
但，回到我们设定的99.99%这个极致的效率。这意味着前面提到的“未燃烧的燃料”和“热量散失”这两项损失被降到了最低中的最低。
想象一下，如果燃料几乎百分之百被完美利用，燃烧产生的主要是二氧化碳和水。当效率达到如此之高时，我们可以推断：
1. 尾气温度极低，几乎不含可见烟尘：
正常的内燃机尾气，之所以温度很高，并且可能带有一些黑色的烟尘，是因为燃料没有完全燃烧（不完全燃烧会产生碳烟，也就是黑烟），以及大量的热量随废气排出。
但在99.99%效率的情况下，几乎所有的燃料都被彻底燃烧了，产生的主要产物是二氧化碳（CO2）和水（H2O）。二氧化碳是无色无味的气体。水在高温下是水蒸气，但当它从排气管排出并接触到外界相对低温的空气时，会迅速冷凝成我们看到的白色水雾。
关键是，由于绝大部分能量都被转化为了机械功，那么随废气排出的“剩余”热量就会非常非常少。这就像你把一堆柴火烧得很旺，但最终留下的灰烬和热烟非常少，大部分能量都被用来做了你想要的事情一样。
所以，这种尾气很可能就不会是那种我们常见到的带有灼热感的、带着些许刺鼻气味的气体了。取而代之的，很可能是在环境温度允许的情况下，几乎看不到任何可见的排放物。如果外部环境比较冷，排出的水蒸气可能会在瞬间冷凝，形成一层极淡极淡的白色雾气，但很快就会消散，并且这种雾气几乎不带任何气味。它会比你呼吸时呼出的气体更加“纯净”。
2. 几乎不含有害气体（或者含量极低）：
内燃机工作不完美时，还会产生一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）等有害气体。这些也是效率不高、燃烧不完全的表现。
如果效率达到了99.99%，这意味着燃烧过程的控制、混合气的形成、点火时机的把握等等都达到了近乎完美的境界。燃料几乎完全被转化为目标产物。因此，这些有害气体的产生量会降到可以忽略不计的水平。
你可以想象，那更像是我们呼吸时呼出的气体——主要是氮气（从空气中来的），二氧化碳，还有少量水蒸气。只是在量级上，它可能会比我们呼出的二氧化碳含量更高一些，但依旧是无毒无害的。
3. 组成成分极其简单：
最终，这种超高效率发动机的尾气成分，会非常接近于理想的燃烧产物：大量的二氧化碳和水蒸气。氮气由于不参与燃烧反应，会随着空气一同进入气缸，然后随着废气排出，所以尾气中也会含有大量的氮气。
可以想象成，排出的气体成分极其单一且稳定，主要是N2、CO2和H2O。没有黑烟，没有刺鼻气味，没有刺激性的酸性气体（如硫氧化物，如果燃油中含硫的话，不过在如此高的效率下，硫化物也极有可能被完全氧化或被前置的净化系统处理）。
总结一下，如果一台内燃机的热机效率能达到99.99%：
它的尾气将不再是我们熟悉的、高温灼热、可能带有黑色烟尘和刺激性气味的样子。取而代之的，那将是接近于“空气”的物质，由极高比例的氮气、二氧化碳和水蒸气组成。在适宜的温度下，你甚至可能看不到任何可见排放。即使有，也只是极淡的、瞬间消散的白色水雾。它不会对环境造成污染，也没有我们现在汽车尾气那种令人担忧的排放问题。
这几乎是将“零排放”的概念，从纯电动汽车的机械层面，“移植”到了内燃机本身。当然，这仅仅是一个理论上的概念，在现实中，受制于材料、物理极限以及经济性等等因素，要实现这样的效率几乎是不可能的。但从科学推演的角度来看，99.99%的效率下的尾气，绝对会是令人惊叹的“纯净”。
网友意见
奥托循环的理论热效率
极度不严谨地大致算了一下，效率99.99%的奥托循环你得先弄个压缩比为12位数（注意是12位数，不是12）的怪物出来（所以说算得极度不严谨）。有这个能耐造聚变反应堆多好。
即便是理想的卡诺循环，
极度不严谨地大致算了一下，取低温为300K（室温），高温热源温度就是300后面加上个万连起来念K。有这个能耐……聚变可能够不到，但是不管怎样，在关注尾气问题之前，先救救发动机 吧，它估计已经……
好吧跑题了……假设一个奥托内燃机，氪星制造，压缩比还真就是12位数而且发动机缸体能撑得住这种压缩而且燃料有氪石能量加成被极致压缩之后不会有什么奇奇怪怪的变化而且能嘣出百万K级别的温度而且这种温度不会烧穿氪星发动机的缸体而且氪星发动机的缸体看了一眼开尔文等人的棺材板后能做到在百万K温差下几乎完全绝热而且氪星发动机的缸体材料在看了一眼牛顿库伦等人的棺材板后做到内壁丝般顺滑，那么尾气会极度接近环境温度，而且往外排的时候可以说是“清风徐来水波不兴”，完全不会有现在站在排气管后面汽车放屁嘣脚脖子那种感觉。
想要感受一下很简单，打开一瓶快乐水，吨吨吨喝光，把盖子盖上再打开，是不是什么都没有发生？99.99%效率的内燃机的尾气排出的时候，就很接近这种“什么都没有发生”的状态。而且最牛的是——瓶口其实有气流，因为这台气缸长度得用千公里或者万公里计量单位的神器还是有吸气和排气冲程的，但是这是氪星科技加持的气流——接近只存在于理论中的“等压吸气”和“等压排气”，我能想到的只有气体分子的质量接近0或者进排气速度接近0这种假设了，考虑到这个逆天压缩比是拿空气的绝热系数瞎J2算出来的而不是拿某个接近0质量的氪星气流瞎J2算出来的话，唯一的可能性就是从秦始皇头七到现在这货还没转满一圈（妈耶编不下去了。。。）
马自达Skyactiv-X 发动机，在压燃工况区间，尾气能量就很小了，厂家说明是无法推动涡轮。
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