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公元1720年代:蒸汽机与工业革命(2)

  • 时间:2021-08-09 12:31  来源:未知   作者:admin   点击:

  行走在18世纪20年代的英国原野上,人们会对眼前的景色大吃一惊:中世纪英国乡村那种一望无垠的田园风光已然一去不返,大地上出现了无数大大小小的挖煤矿坑。

  一些煤矿还使用一种冒黑烟、吐白气的奇怪机器,推动着形状像跷跷板的抽水机日夜不停地上下做功,把矿坑里的积水抽出地面,使得原先碧绿平坦的原野变成一个到处污泥浊水、坑坑洼洼的大工地。

  这种变化是从16世纪早期开始的。从那时起,英国经历了长达二百余年的经济增长,人口不断增加,海外贸易和战争规模不断扩大,整个国家欣欣向荣。

  然而,木材不足的阴影始终威胁着这一片繁荣景象:人口和制造业的增长需要越来越多的木材作为生产、生活的原料和燃料,迅速消耗了原先遍布英国各地的大片森林。到16世纪晚期英国已经出现了“木材危机”。

  木材短缺造成木头价格高涨,严重影响了英国人的日常生活,他们不得不寻找一种替代的燃料做饭取暖,冶铁煮盐。

  在英国,替代木材的燃料是现成的:煤炭。英国是世界上煤炭储量最丰富的国家之一,它的煤不仅质量好,而且埋藏较浅、易于开采;八大矿区遍布英国各地,到处都能以便宜的价格买到煤炭。英国人很早以前就发现了煤炭可以作为燃料使用,但是煤炭燃烧时会发出刺鼻的气味,留下难以清扫的粉尘,严重破坏室内环境、影响人体健康,人们对它敬而远之。

  16世纪以后随着木材稀缺、价格高涨,人们已经顾不得烧煤禁令,纷纷改用便宜的煤炭生火,同时烟囱的应用大大改善了室内烧煤的条件,把煤炼成焦炭用于冶炼金属的技术也逐渐成熟,使得煤炭迅速成为英国人生产、生活的主要燃料,普及开来。煤炭需求的迅猛增长推动了英国采煤业蓬勃发展。

  《鲁滨逊漂流记》的作者笛福在伦敦看到煤炭已经堆积成山,运煤船在泰晤士河上来回穿梭运送不停,不禁感慨“他们不会是掏空了整个国家吧”“哪里的人能用完这么多煤呢?”

  煤矿挖过地下水位之后,地下水不断涌入矿坑造成矿内积水,甚至会淹没整个矿坑,导致停工停产。九龙六合论坛,17世纪初,英国盛产煤炭的纽卡斯尔地区的矿主惊慌地向国会报告说,由于煤矿渗水问题越来越严重,纽卡斯尔的煤矿再过20年就会被地下水完全淹没。

  为了解决排水问题,人们绞尽脑汁想出各种办法。17世纪早期,人们把原先浇灌农田用的工具链式水车拿来给矿坑排水,使得采煤作业的深度能够超过地下1000多米,于是开始大规模应用。但问题是:使用成本太高。使用人力驱动水车,需要支付的工资将是一笔天文数字,使用畜力进行驱动同样花费不菲。

  如何才能让水车不分季节、不分气候地有效运转呢?有人指望发明一种能够不借助外力连续运转的“万能机”解决这一难题,但这是徒劳的,解决矿坑排水难题需要线年,伽利略的学生托里拆利用水银代替水进行试验,成功地在玻璃管中造出真空,由此证实空气有重量,发现了气压。

  托里拆利的试验结果翻越阿尔卑斯山传播到北欧,引起各国科学家的浓厚兴趣。www.23009yy.com。在英国,科学家波义耳对空气压力进行了科学的分析,1662年提出了著名的波义耳定律:理想气体的压力与体积成反比。至此,人们对于空气乃至一切气体的压力性质已经具备了比较科学的认识。

  法国科学家帕潘曾经担任波义耳的助手,他利用液体沸点随气压升高而升高的原理,于1679年发明出世界上第一台高压锅。

  帕潘由此构思出蒸汽机的工作原理,并于1690年发表。之后帕潘试想了多种在实践中运用蒸汽机的方式,比如推动船只、发射炮弹等,都没有获得成功,他本人于1712年在穷困潦倒中去世。

  英国军队工程师萨弗里是把气压原理与矿坑抽水联系在一起的第一人。萨弗里注意到家乡德文郡煤矿的排水难题,于是借鉴帕潘的蒸汽机原理发明了一种抽水机,取名为“矿工之友”,1698年取得专利。但是这种抽水机控制阀门全靠手工,操作复杂、使用不便,抽水高度有限,安全性堪忧,只能作为自然力抽水机的补充,没有获得推广。

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