中国古代物理学-与热有关的发明创造
来源：物理ok网
编辑：未知
时间：2015-01-29
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西汉《淮南万毕术》中记载了鸡蛋壳在大风中飞扬的事：“艾火令鸡子飞”。东汉高诱注释说： “取鸡子去其汁，燃艾火，纳空卵中，疾风因举之飞。”(《太平御览》卷九二八)据此推知，将鸡蛋内蛋汁吸尽(大概尚需烘干蛋壳)，通过其一端小孔将燃烧着的艾草插入壳内，在疾风下高举蛋壳，蛋壳将自行飞扬。这可能是燃烧着的艾草使壳内温度升高，加热壳内气体，并将气体从小孔排出，整个蛋壳比重减小，加之疾风影响，因而在空中飞扬。可以说，这是热气球升空的一个最古老的游戏。
有人认为，即使蛋壳内全部空气排净，所获得的浮力也不可能使蛋壳上升；甚至仅有壳衣，也不能自行上升。这可能是他们没有注意到文献记载的“疾风”的影响，大概也没有烘干蛋壳。研究中国科学技术史的英国学者李约瑟博士就此有关的问题说：17世纪的欧洲人，欢度复活节时，曾作过蛋壳升空的游戏。其方法极简单，但要有点诀窍。吸尽蛋汁，烘干蛋壳，然后由小孔注入少许水，并以蜡封小孔。这样的蛋壳在炎日下逐渐呈不稳状态，逐渐变轻，并终于飘浮起来，飘浮极短时间后即行落下。这是因为壳内水份蒸发，气体膨胀。待小孔封蜡经日晒融化，小孔成为排气孔，壳内蒸气适足使壳体升空一个短时间。待蒸气排尽，空气再渗入，蛋壳即落下。
如果加热空气，造成气流，并以此气流推动轮轴旋转，古代人按此原理制造的玩具称为“走马灯”。
图6-2 走马灯
上元节玩灯笼，可能起于隋唐时期。其中，“走马灯者，剪纸为轮，以烛嘘之，则车驰马骤、团团不休。烛 灭则顿止矣”(《燕京岁时记》)。(图6-2)它的制作方法是，在一个方形或圆形灯笼中，插一根铁丝当立轴，轴上方装一纸质叶轮。立轴中央装二根交叉细铁丝，在铁丝每一端贴上人、马一类剪纸。当灯笼内点燃灯烛后，热气上升，形成气流，推动叶轮旋转，于是剪纸随立轴旋转。剪纸的影子投射在灯笼纸罩上。从外表看，就成“车驰马骤、团团不休”。
走马灯又称“马骑灯”，在宋代盛行。宋代市上有专卖灯笼的店铺。宋代的小说笔记对此描述甚多。周密说：“沙戏影灯，马骑人物，旋转如飞”(《武林旧事》卷二《灯品》)。姜夔作诗道：“纷纷铁骑小回旋，幻出曹公大战年；若使英雄知底事，不教儿女戏灯前。”(《白石道人诗集》卷下《观灯口号十首之七》)从原理上看，走马灯是现代燃气轮机的始祖。
与走马灯相类似的发明物还有宋代“仙音烛”，秦汉年间的“青玉灯”。
据宋代陶谷记载，仙音烛“其状如高层露台，杂宝为之，花鸟皆玲珑。台上安烛。烛既燃矣，乃玲珑皆动，丁当清妙。烛尽响绝，莫测其理”(《清异录》卷下《器具》)。陶谷记载不够详备。仙音烛大概是，一个高层蜡烛台，内装有各种小巧玲珑的玩器，其间必装有似走马灯一样的轮轴、叶轮、铁丝。烛火燃烧时，铁丝拨动轻小玲珑玩物，发出叮噹响声。烛火灭，就没有热气流推动叶轮旋轴，于是音响停止。
青玉灯首次记载于《西京杂记》：“高祖初入咸阳宫，周行库府，金玉珍宝，不可称言。其尤惊异者有青玉五枝灯，高七尺五寸，作蟠螭〔panchi盘吃〕以口衔灯。灯燃鳞甲皆动，焕炳若列星而盈室。”(《西京杂记》卷三)这显然是，由于热气流推动了作为灯台用的蟠螭的鳞甲，晃动的鳞甲在灯光下闪闪发亮。可能正是这些较早的发明物，启发了宋代人制作各式各样的走马灯。
宋代诗人陆游(公元1125—1210年)曾记述一种“省油灯”，颇有意义。省油灯原是“夹灯盏也。一端作小窍注清冷水于其中，每夕一易之。寻常灯盏为火所灼而燥，故速干。此灯不然，其省油几半”(《老学庵笔记》卷十)。
省油灯不是普通的灯，而是夹层的。在夹层中空处，注入清凉水，就避免了灯盏本身被灯火加热后而灯油急速蒸发的缺点，从而达到“省油几半”的目的。这种冷却法在现代工业中常被称为水套冷却。省油灯是水套冷却的鼻祖。据陆游说，省油灯的发明“已三百年”。可见，中国人在公元9世纪初期就发现了这种冷却法并制造了具有现代工业意义的发明物。
与热学有关的发明或发现还有许多。我们不一一列举了。
有人认为，即使蛋壳内全部空气排净，所获得的浮力也不可能使蛋壳上升；甚至仅有壳衣，也不能自行上升。这可能是他们没有注意到文献记载的“疾风”的影响，大概也没有烘干蛋壳。研究中国科学技术史的英国学者李约瑟博士就此有关的问题说：17世纪的欧洲人，欢度复活节时，曾作过蛋壳升空的游戏。其方法极简单，但要有点诀窍。吸尽蛋汁，烘干蛋壳，然后由小孔注入少许水，并以蜡封小孔。这样的蛋壳在炎日下逐渐呈不稳状态，逐渐变轻，并终于飘浮起来，飘浮极短时间后即行落下。这是因为壳内水份蒸发，气体膨胀。待小孔封蜡经日晒融化，小孔成为排气孔，壳内蒸气适足使壳体升空一个短时间。待蒸气排尽，空气再渗入，蛋壳即落下。
如果加热空气，造成气流，并以此气流推动轮轴旋转，古代人按此原理制造的玩具称为“走马灯”。
图6-2 走马灯
上元节玩灯笼，可能起于隋唐时期。其中，“走马灯者，剪纸为轮，以烛嘘之，则车驰马骤、团团不休。烛 灭则顿止矣”(《燕京岁时记》)。(图6-2)它的制作方法是，在一个方形或圆形灯笼中，插一根铁丝当立轴，轴上方装一纸质叶轮。立轴中央装二根交叉细铁丝，在铁丝每一端贴上人、马一类剪纸。当灯笼内点燃灯烛后，热气上升，形成气流，推动叶轮旋转，于是剪纸随立轴旋转。剪纸的影子投射在灯笼纸罩上。从外表看，就成“车驰马骤、团团不休”。
走马灯又称“马骑灯”，在宋代盛行。宋代市上有专卖灯笼的店铺。宋代的小说笔记对此描述甚多。周密说：“沙戏影灯，马骑人物，旋转如飞”(《武林旧事》卷二《灯品》)。姜夔作诗道：“纷纷铁骑小回旋，幻出曹公大战年；若使英雄知底事，不教儿女戏灯前。”(《白石道人诗集》卷下《观灯口号十首之七》)从原理上看，走马灯是现代燃气轮机的始祖。
与走马灯相类似的发明物还有宋代“仙音烛”，秦汉年间的“青玉灯”。
据宋代陶谷记载，仙音烛“其状如高层露台，杂宝为之，花鸟皆玲珑。台上安烛。烛既燃矣，乃玲珑皆动，丁当清妙。烛尽响绝，莫测其理”(《清异录》卷下《器具》)。陶谷记载不够详备。仙音烛大概是，一个高层蜡烛台，内装有各种小巧玲珑的玩器，其间必装有似走马灯一样的轮轴、叶轮、铁丝。烛火燃烧时，铁丝拨动轻小玲珑玩物，发出叮噹响声。烛火灭，就没有热气流推动叶轮旋轴，于是音响停止。
青玉灯首次记载于《西京杂记》：“高祖初入咸阳宫，周行库府，金玉珍宝，不可称言。其尤惊异者有青玉五枝灯，高七尺五寸，作蟠螭〔panchi盘吃〕以口衔灯。灯燃鳞甲皆动，焕炳若列星而盈室。”(《西京杂记》卷三)这显然是，由于热气流推动了作为灯台用的蟠螭的鳞甲，晃动的鳞甲在灯光下闪闪发亮。可能正是这些较早的发明物，启发了宋代人制作各式各样的走马灯。
宋代诗人陆游(公元1125—1210年)曾记述一种“省油灯”，颇有意义。省油灯原是“夹灯盏也。一端作小窍注清冷水于其中，每夕一易之。寻常灯盏为火所灼而燥，故速干。此灯不然，其省油几半”(《老学庵笔记》卷十)。
省油灯不是普通的灯，而是夹层的。在夹层中空处，注入清凉水，就避免了灯盏本身被灯火加热后而灯油急速蒸发的缺点，从而达到“省油几半”的目的。这种冷却法在现代工业中常被称为水套冷却。省油灯是水套冷却的鼻祖。据陆游说，省油灯的发明“已三百年”。可见，中国人在公元9世纪初期就发现了这种冷却法并制造了具有现代工业意义的发明物。
与热学有关的发明或发现还有许多。我们不一一列举了。
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