弹幕还在飘——【水力只可置河边】【离河则不可用】【奈何】——雁非切出一张图。一口锅,水烧开,盖子顶起,白汽噗噗往外冒。
“英国人用了一百多年想明白一件事:此力,可驱机器。”
【锅盖之力?戏言耳。】
“非戏言。诸位家中烧水,壶盖被顶起,便是蒸汽之力。”
她切出纽科门蒸汽机图。
“康熙五十一年,英人纽科门造出一机,用于煤矿抽水。诸位看这图:底下锅炉烧水,蒸汽进气缸,然后往气缸里喷冷水,蒸汽一冷就缩回去,气缸里头变真空。外面的大气压就把活塞往下推。一推一拉,带动水泵,把矿井里的水抽上来。”
【此法甚巧。】
【有何不足?】
“两个毛病。第一,气缸每抽一次水,先要加热进蒸汽,再要喷水冷却,再加热,再冷却。大半热量都浪费在反复加热上了。第二,因此极费煤炭,只合放在煤矿边上用——煤便宜,费得起。换个没煤的地方,根本烧不起。”
【那瓦特做了何事?】
“瓦特干的事,就是把这个毛病改了。”
雁非切出瓦特蒸汽机剖面图,指着那个多出来的部件。
“乾隆三十年,瓦特在格拉斯哥大学修理一台纽科门机器。他盯着那个气缸想了很久——热量都浪费在反复加热上了,能不能让气缸一直热着?他想了个法子:加一个单独的冷凝器,跟气缸分开。蒸汽做完功,被抽到冷凝器里去冷却,气缸始终保持高温。只此一改,煤炭省了四分之三。”
雁非自己第一次看到这个数字时也愣了一下——四分之三,一家工厂换台机器,煤钱就省掉大半。她顿了顿,让弹幕消化一下。
【一器之变,功效如此。】
【此改难在何处?】
“难在想得到。瓦特从1765年开始试,到1776年才卖出第一台。中间没钱,差点去当测绘员。后来跟博尔顿合伙,博尔顿借钱撑了他好几年。瓦特后来说:没有博尔顿,我这辈子就完了。”
【发明须人出资,专利法不能使其不贫。】
雁非没接话,继续切图。
“瓦特机跟纽科门机最大的不同,就在这个冷凝器。纽科门机是气缸里冷凝,瓦特机是单独冷凝。就这么一个改动,煤炭省了四分之三。”
弹幕安静了一瞬。
【四分之三?所省极多。】
【一器之变,功效如此。】
“但这只是开始。瓦特后来又做了两个改进。”
雁非切出双作用气缸示意图。
“第一,双作用气缸。纽科门机的蒸汽只推活塞一侧,另一侧靠大气压推回来。瓦特让蒸汽轮流推活塞两侧——左边进蒸汽,活塞往右推;右边进蒸汽,活塞往左推。一推一拉,都使上劲儿了。动力更匀,转速更稳。”
她用手指在图上比划了一个来回。
【如此,活塞进退皆有力。】
【比纽科门机高一倍。】
“第二,离心调速器。”
雁非先切出离心调速器的构造图,又换了一张绳拴石头的示意图。
“诸位拿根绳拴块石头,抡起来转。转得快,绳子绷得紧,石头往外甩的劲儿就大。蒸汽机上的钢球就是这个理。转速快了,钢球甩起来,连动一个阀门,把进汽关小一点;转速慢了,钢球落下去,阀门开大一点。机器自己调节转速,不用人守着。这在咱们今天叫‘自动控制’,当年瓦特管它叫‘自调速’。”
【绳石之喻,晓矣。】
【然钢球如何连动阀门?】
雁非切出一张连杆机构的简图,上面用箭头标出了运动方向。
“诸位看这个图。钢球甩起来的时候,连着一根杆子往上顶;杆子上头有个支点,另一边往下压,压住一个阀门。钢球落下去,弹簧把阀门顶开。就这么一套东西。各家蒸汽机设计不同,但原理差不多。”
【图甚明晰。】
【如此一说,便懂了。】
【此物甚巧,但造起来怕是不易。】
雁非心里松了口气。这图她画了三遍才画对。
她切出对比图。
“纽科门机也好,瓦特机也好,原理都一样:煤烧水,水变汽,汽推活塞。区别在于,纽科门机费煤、劲儿小、只能放煤矿边;瓦特机省煤、劲儿匀、不用靠河。这一改,工厂就能从河边搬到城边上、矿门口、铁厂旁边,任意所在。”
【不依河?移入城中,招工易,出货便。】
【此乃根本之变。】
“正是。瓦特机之后,蒸汽机才真正变成工业的动力。”
雁非切出一张英国工业城市分布图,曼彻斯特、伯明翰、利物浦等城市被重点标出。
“诸位看这些红点,全是靠蒸汽机长起来的城市。瓦特机出来之前,这些地方大多是几千人的小镇,工厂沿河而建,散落在乡间。瓦特机出来之后,工厂搬进城,人跟着进城。曼彻斯特原来是个万把人的集镇,到十九世纪中叶,人口突破了三十万,成了世界著名的‘棉都’。”
【以厂聚人,以人成邑。】
【三十年从一万到三十万?那得多少房子。】
“不光是人。工厂进城之后,煤从矿上运来,布从厂里运出去,中间全靠马车。马车拉不动的时候,英国人又琢磨了——能不能让蒸汽机自己跑?”
她切出史蒂芬森“火箭号”机车图,白烟升腾。
“瓦特之后,又有人改进。有人把蒸汽机装在了车上。道光五年,世界第一条铁路通车,自斯托克顿至达灵顿,四十余公里,拉煤的。五年后,利物浦至曼彻斯特铁路开通,专运客货。这条铁路通车前搞了个选拔赛,好几台机车比试,看谁跑得快、拉得多。‘火箭号’以时速四十六公里赢了,拿了五百英镑奖金。”
【选拔赛?比马跑得快,还比马省草料。】
【铁轨之上,行稳不颠。】
【此车可载几人?】
“‘火箭号’那天拉了一节客车厢,里头坐着四十多人,还挂着十几节货车。从那以后,铁路在英国疯长。到十九世纪中期,英国铁路总里程超过一万公里。诸位想想,一万公里是什么概念?从北
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