活塞快,风力猛。
他从没有把这些现象提炼成一个公式。
这个的皇帝,用一行符号,概括了他半生的观察。
“原来是这样。”
他低声说:“原来气箱和蒸汽机,是同一种气理。气体压强的规律...可以统一描述所有用气的东西。”
他放下笔,再次抬起头的时候,朱友俭已经让王承恩推来一辆小铜车。
小铜车不大,约莫两尺长,下面装了四个木轮子。
车上固定着一个铜壶,壶嘴对准一个铜制小风车。
风车的叶片很薄,轴心处装了微型轴承,转动时几乎没有摩擦声。
王承恩将铜车推到七人面前停下,退到一旁。
朱友俭走到铜车前,从案上拿过一支蜡烛,点燃,放在铜壶下方的燃烧室里。
火苗舔着铜壶的底部,没过多久,能听见壶里传来咕嘟咕嘟的水声。
水沸腾了。
蒸汽从壶嘴喷出来,吹动风车。
风车开始转动,先是慢悠悠的,然后越来越快,叶片在烛光中旋成一片金色的虚影,发出呼啦啦的声响。
“你们看到了什么?”
王徵先开口:“烛火烧水,水化为汽,汽吹动风车。”
“说得很对。”
朱友俭点头:“但你们漏了一样东西,蜡烛的蜡去哪了?水从哪来的力?风车转动的力道又是从哪来的?”
七人同时沉默了。
这个问题,从来没有人问过他们。
蜡去哪了?
蜡烧完了,变成烟和灰,就没了。
水从哪来的力?
水烧开了变成汽,汽就有力了,这不是天经地义的吗?
风车的转动从汽来,汽从水来,水从火来,这有什么好问的?
朱友俭看着七人迷茫的表情,转过身,在白板上写下第二组公式:“Δu=q+w”
“热,不是凭空消失的。”
他用炭笔点着那几个符号:“烛火烧掉后,蜡的化学能首先变成热量,传递给了水。水吸收热量,温度升高变成蒸汽,水从液态变为气态时,内能增大了很大一部分。”
“蒸汽从壶嘴喷出,膨胀时内能释放、转化为速度,于是吹动风车,内能变成了机械能。”
他转过脸,看向七人:“每一步都有定量关系。蜡烛、水、蒸汽、风车,四者之间走了一趟完整的能量转移。”
“没有任何一步可以无中生有。蜡烛烧光之后,你不可能指望风车还能因为同一批水而转得更久。”
“你们将来设计蒸汽机,需要精确计算从燃料到蒸汽、从蒸汽到活塞、从活塞到飞轮的每一步能量转化,以及中间损失了多少。”
薄珏的瞳孔微微收缩,脱口而出:“陛下,那汽吹活塞后还有余力吗?”
朱友俭点头:“有。做完工的蒸汽还有余热,这部分废汽可以从排汽口排出。”
“余力能不能再推一次?”
薄珏追问,语速越来越快:“能不能循环用?”
“可以。多级膨胀,高压蒸汽做完第一遍功后,不直接排出,而是导入下一个气缸继续膨胀做功。这叫复式蒸汽机。效率比单缸高得多。”
“那如果能量走一路丢一路,最浪费的在什么地方?”
朱友俭看了他一眼,目光里带着一丝赞许:“这个问题问得好。最大的浪费不在活塞,不在飞轮,而是在排汽。”
“废汽带走了大量的热量,这部分热量没有做任何功,直接散入了空气。”
王徵的笔悬停在纸上,久久没有落下。
朱友俭也没有因此打乱自己节凑,将自己还记载脑海的高中物理知识一一的讲解了出来。
这一讲,就是七天七夜,从力学到热学,再到能量守恒。
其中他们的问题很刁钻,朱友俭也一时无法解答,只能让他们日后试验的时候自行解决。
毕竟他自己只是一个文科生,能记住这些知识点,已经是他的极限。_c