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        改變世界的“蒸汽”

        2020-09-14 11:58:48
        科普童話·百科探秘 2020年5期
        關鍵詞:銅球希羅蒸汽機

        在“壺蓋的故事”里,小瓦特看見水蒸汽把壺蓋頂了起來,受到啟發(fā),長大后發(fā)明了蒸汽機。我們都被小瓦特的聰明所吸引,卻忽略了故事的本身——蒸汽,是怎樣改變世界的,它的傳奇故事又是如何書寫的呢?

        神奇的“蒸汽戲法”

        兩千多年前的一天,在古埃及的濱海城市亞歷山大的大街上,圍著一群看熱鬧的人。一位名叫希羅的“魔術(shù)師”正在變“戲法”:地上擺著一個裝在架子上的活動銅球,銅球在沸騰的蒸汽里飛快地旋轉(zhuǎn)著。銅球下面裝著兩根管子,管子下端連著一個密封的鍋,鍋下爐火熊熊。鍋里的水翻滾著,發(fā)出“嗤嗤”的響聲。這并不是魔術(shù),而是希羅在做使用蒸汽力的實驗。后來,希羅把使用蒸汽力的方法記載了下來。可惜,他的著作失傳了一千多年,一直到文藝復興時期才被重新發(fā)現(xiàn)。

        十七世紀末,英國德封郡的紳士托馬斯·塞維利第一個制成了有使用價值的蒸汽抽水機。不久,鍛工托馬斯·紐克曼和玻璃工康利共同研制了一臺能夠從深井里抽水的蒸汽機,叫作“紐克曼蒸汽機”。

        蒸汽機

        蒸汽機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機械功的往復式動力機械。它需要一個使水沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽的鍋爐,這個鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至可燃垃圾作為熱源。蒸汽膨脹推動活塞做功。

        “蒸汽大咖”——瓦特

        紐克曼賦予了蒸汽機生命,瓦特則是為蒸汽機注入靈魂的人。

        1736年,瓦特生于英國造船業(yè)發(fā)達的格拉斯哥城附近的格里諾克鎮(zhèn)。因為家里窮,瓦特幾乎沒上過學,但在家庭的影響下,從小就懂得了不少機械制造的知識,培養(yǎng)了制造機械的興趣。瓦特18歲那年到倫敦學習手藝,后來又專門學習了機械制造。

        1763年,一臺紐克曼式蒸汽機需要修理,瓦特和另外幾個人詳細地研究起來。經(jīng)過認真研究,瓦特發(fā)現(xiàn)紐克曼蒸汽機有許多缺陷,燃料耗費太大、笨拙,只能用于礦井抽水和灌溉,瓦特決心造一臺比它更好的蒸汽機。

        一年后,瓦特自己制造的蒸汽機開始點火了。但水沸騰之后,蒸汽機卻一動不動,水汽從里面冒了出來,屋子里搞得霧氣騰騰,原來是蒸汽機漏汽,瓦特的第一次實驗失敗了?!拔乙欢艹晒Γ 蓖咛叵嘈抛约旱哪芰?。經(jīng)過反復實踐,瓦特終于在1769年制成了有分離冷凝器的單動式蒸汽機。這種蒸汽機比紐克曼的蒸汽機有顯著的優(yōu)點,可節(jié)省75%的燃料。

        1782年,瓦特又成功地制造了聯(lián)協(xié)式蒸汽機。后來,瓦特又進行了改進,為它增加了一種自動調(diào)節(jié)蒸汽機速率的裝置,使它能適用于各種機械的運動。從此之后,紡織業(yè)、采礦業(yè)、冶金業(yè)、陶瓷業(yè)等工業(yè)部門,都先后采用蒸汽機作為動力了。

        熱效率

        發(fā)動機中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的熱量與所消耗的熱量的比值。比值越高,就說明熱能的利用率越高。

        偉大的蒸汽時代來臨

        萬能的蒸汽機就像巨靈神之手一樣,在工廠里推動著笨重的機器飛快地運轉(zhuǎn)。它的效率遠遠超過了畜力和水力,而且不受地區(qū)和季節(jié)的限制。

        那么,蒸汽機真的這么“?!眴??

        失敗者打敗了優(yōu)勝者

        在蒸汽機發(fā)明之前,亞洲的棉紡手藝一直強于歐洲。許多國家政府為了保護古老的歐洲紡織工業(yè),干脆直接禁止亞洲棉織品進口。

        但自從有了蒸汽機,原來依靠水力和人力的紡織機都可以采用蒸汽機來做動力了,這比水力不知要強多少倍。水力雖然廉價,但它有個致命的毛病,一到旱季就不能用了,而且非得把工廠建在靠近河流且水流湍急的地方。這些地方大都在偏僻鄉(xiāng)村甚至深山老林,交通不便,大大增加了難度,提高了產(chǎn)品成本。有了蒸汽機之后,這兩個問題都迎刃而解了。以前按季節(jié)運行的水力紡紗機和織布機現(xiàn)在能一年到頭不停地織出質(zhì)優(yōu)價廉的布匹,銷往世界各地,擊敗了亞洲在世界上的紡織地位。

        最早的“地球村”

        19世紀以前,距離一直限制著商品的流動。衣服、食品、電器,不管生產(chǎn)效率有多高,通過漫長又昂貴的運輸后,價格都貴得離譜。而因為蒸汽機興起的輪船、火車,徹底改變了這一現(xiàn)狀。運送貨物的速度和數(shù)量不但提高了,還降低了成本,而且一年到頭都可以在海上航行。從1815~1900年,要橫越大西洋的大部分貨物,平均運費下降了95%。

        鐵路、蒸汽輪船的發(fā)展點燃了繁榮的引線。在當時的歐洲,可以見到來自世界各地的特色:阿根廷、烏拉圭的牛、羊肉:美國、印度的小麥;中國的茶葉……蒸汽推動了交通工具的革命,滿足了人們對食品和必需品的需要,“縮短”了世界的距離。全球貿(mào)易讓整個地球真正地連接在了一起。

        現(xiàn)在,你相信蒸汽改變了我們的世界嗎?

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