4.1.2 早期的探索2在线视频

同学们大家好 随着时间流逝

希罗的汽转球逐渐被世人所淡忘

直到一千多年之后的1577年

奥斯曼帝国著名科学家达兹艾丁

才再次制作出原始蒸汽机

其工作原理与希罗的汽转球相似

达兹艾丁被誉为全能天才

并公认为是那个时代最伟大的人

他写过90多本书

涉及天文 机械 时钟 工程

数学 光学等领域

他最出名的发明之一

是在1559年发明的机械闹钟

西班牙无敌舰队的一名军官

布拉斯科 加雷在1543年

制造出了另一种原始蒸汽机

用以驱动战船

为提升战舰的动力和战斗力

进行了有益的尝试

欧洲文艺复兴时期的天才科学家达芬奇

曾在其手稿中提出过一种

蒸汽大炮的武器装置

据他介绍是这由

阿基米德于公元前214年所发明当年

马塞洛将军

带领着罗马海军舰队正面进攻西西里市

而他的副司令则从陆地入侵

然而强大的罗马军团发现他们四处碰壁

陆上 城墙上的投石机撕裂了前进的军队

海边 阿基米德之爪

类似于如今的起重机

将战舰整只吊起然后撞向海面

残木碎板满天飞溅

军士的惨叫不绝于耳

更可怕的是阿基米德

还发明了一种威力超强的蒸汽武器

这种装置看起来非常简单

在煤上加热的铜质炮管

当铜管达到一定的温度时

往发射器底下的铜管注入少量水

水立马蒸发 产生的蒸汽压力

便将子弹射向敌军

泥制炮弹在冲击力的作用下炸裂

包含其中的易燃化学物质

随即洒满整只木船

仅用几滴水

就能把150米外的船只化为灰烬

不过人们对于达芬奇的这种说法

将信将疑 猜测不断

1601年 意大利物理学家包尔塔

设计和研制了一种

利用蒸汽提水的实验装置

把水从低水位通过管子吸上来

在1606年其出版的著作《灵学三书》中

详细描述了这一装置

从书中 我们了解到该装置的基本结构

与原理如下

在一个盛水的封闭容器中插入两根管

其中一根管一端与蒸汽室相连

另一端位于封闭容器内部上方的空气

而另一根管子的一端浸入水中

另一端则与外面的空气相通

当蒸汽从接通蒸汽的管子进入瓶中时

密闭容器内的水

即从另一根管子喷射出来

这种蒸汽压力提水装置虽然比较简单

但它利用蒸汽对水面的压力

和蒸汽冷凝产生的真空

可以把水从较低位置

通过管子吸引到较高的位置

为后来的蒸汽动力技术发展

奠定了最初的实验基础

1615年 法国的一位花匠萨洛蒙德考斯

描述了一座用蒸汽驱动的观赏喷泉

在锅炉上装有一根一端开口的管子

向下延伸到几乎贴近底部

管子外部端口

是一只装有龙头的喷嘴

当蒸汽压力升到足够高的程度时

龙头被打开

一股水就向上喷射出去

为了下一次喷水

锅炉需要被重新加水并使压力再次升高

考斯著有《动力与各种机器的关系》

在该书中详细说明了蒸汽的工作原理

1629年 意大利著名建筑师工程师

乔凡尼 布兰卡

可能是第一个认识到

作用在轮子四周叶片的喷射蒸汽气流

可以使轮子转动的人

1629年 他描述了根据这一原理

工作的冲击式汽轮机

如图所示

加热锅炉产生蒸汽蒸汽气流喷射到叶片上

从而推动叶轮

再通过一级锥形轮传动

和两级圆柱齿形轮传动

带动双连杆机构

进行一对落锤的往复直线运动

这一设计非常巧妙

当然由于过于粗糙

在实际应用中无法达到工作要求

这一概念直到19世纪才得到实际应用

布兰卡还提出将蒸汽动力机械装置

应用在马车上的建议

从而指明了无马之车的发展方向

蒸汽机发明的重要步骤

是大气压力的发现

对于水会升高并进入采用抽吸

或其他方法创造的真空空间的

一种被认可的解释是所谓的自然界讨厌真空

但是这不能给出水的升高

为什么会受到限制的原因

据说托斯卡纳大公的工程师们

在制造从50英尺深处抽水的

抽吸泵时没有取得成功

于是便向大师伽利略求助

伽利略开始对此问题进行实验研究

在他逝世后由他的学生

托里拆利继续进行

托里拆利 意大利物理学家 数学家

1608年10月15日出生于贵族家庭

幼年时表现出杰出的数学才能

20岁时到罗马在伽利略早年的学生

卡斯提利指导下学习数学

毕业后成为他的秘书

托里拆利深刻研究了伽利略的

《两种新科学的对话》一书

从中获得了有关力学原理的

发展的很多启发

1641年写了第一篇论文

《论自由坠落物体的运动》

发展了伽利略关于运动的想法

经卡斯提利推荐做了伽利略的助手

1641年伽利略已双目失明

终日卧在病床上

在他生命的最后三个月内

托里拆利和他的学生维维安尼

担任了伽利略口述的笔记者

成了伽利略的最后的学生

其中的维维安尼撰写了

伽利略的最初传记

编造了比萨斜塔实验的神话

伽利略去世后

由托里拆利接替伽利略作了宫廷数学家

1643年 托里拆利与维维安尼

一起在佛罗伦萨做了著名的

托里拆利实验

宣称大气施加的压力

等于约30英寸长的垂直水银柱的压力

而且正是这一压力

决定了通过抽吸液体可以被提升的高度

托里拆利还首次预言

压力将随海拔的增高而降低

这一论点被帕斯卡

提出的一个实验所证实

他在1647年将一只气压表

带到一座4800英尺高的山顶上

在登高过程中水银柱下降了约3英寸

这一发现表明 利用大气压力

在下面可以产生真空的活塞上

做功的可能性

由此导致了许多发明家开始进行实验工作

并最终使蒸汽机的发明成为现实