第1287章 热的性质和冰鉴

伽利略拿上来了一台魔轮,这台魔轮等距安装着不同长度的短杆,短杆的另一端放着铁球,他开始演示,施加了一个力后,魔轮开始转动。

而克卜勒拿出了一个装有滑槽和铁球的圆形轮盘,轻轻转动。

张嗣文拿出来一个流水落差装置,上面的蓄水槽流水驱动螺旋汲水器,将下方蓄水槽的水运输到上方,理论来讲,这个封闭的系统可以实现永动,因为水在重力作用下下落释放了能量,而这股能量驱动下方蓄水槽的水上行。

李开芳、焦竑、徐光启、邢云路、王征、周建侯等等格物博士们,全都拿出不同的设计。

这些不同的装置放在一起开始转动,而后随着时间的流逝,慢慢都停滞了转动。

「这些实验证实了,热,既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一种形式转化为另一种形式,但总量不会发生改变,无论是摩擦,还是制造震动发出声响都需要热。」

「永恒运动的幻想破灭,但并非全无意义,我们在制作过程中,尽量减少摩擦,减少额外的损耗,让这些装置运行了更多的时间。」张嗣文总结了这类永恒运动失败后的教训。

热,不会凭空产生或消失,只能转化或转移。

「比如驱动曲轴和飞轮旋转的热来自于煤炭的燃烧,而一旦煤炭不再燃烧,热量不再持续产生,气缸消耗掉蒸汽后,气压不足,铁马就会停车。」张嗣文结合实例,讲解了这一发现,这是万物无穷之理的基础。

他在讲解的过程中,随手写下了一个公式,这个公式是格物院的最终总结,但他没有讲解这个公式,他不是上课,而是展示成果,不用那么深入。

「而这个转换的过程中,必然会出现损耗,不能完全转化或者转移,进而,我们就发现,不加干涉的情况下,热的转换,总是从热向冷的地方流动,如果需要从冷向热的地方流动,就需要额外付费,也就是消耗热,或者说能量来驱动。」张嗣文解释了下能量这个概念。

能,驱动,量,数量、力量。能量,意思是驱动事物发展改变的力量。

之所以要引入这个概念,是因为张嗣文发现,他们格物博士能听懂的话,跟别人讲就很拗口。

比如就他讲的这句,热从热向冷流动,要从冷流向热,就需要消耗热,热在这句中有两个含义,这过于拗口了,而换成能量,就简单易懂了。

「嗯,能量,总是从热的地方流向冷的地方,而想要改变这一变化过程,就需要付出额外的能量。」朱翊钧听明白了张嗣文在讲什么,示意他继续讲解。

「这就有了我们今天的机器,冰鉴。」

张嗣文作揖下台,换上了周建侯,周建侯是火器博士,也是黄子复的嫡传弟子,擅长制造器械,他擅长钻研,却不太擅长表达,本来定好的,他要讲解这套机械的运作方式,但他太紧张了。

李开芳一看这个架势,立刻拉着周建侯一起上台,有个熟悉的人在旁边,周建侯的紧张情绪立刻得到了缓解,二人侃侃而谈。

「当活塞推动压缩气体的时候,气体因为压缩,产生能量,也就是变热。」李开芳开始拿着一个打气筒一样的东西开始打气,被打入气体的中空铜锭,开始变热。

「陛下,臣吃了饭,饭产生了能量,让臣可以打气,而这股能量不会凭空消失,就转为了空气压缩的温度。」李开芳简单解释了下能量的转移。

李佑恭上前摸了摸铜球,果然变热了很多,李如松是个好热闹的性子,他带着武勋挨个摸了摸,果然如此。

周建侯特意等了一会儿,等中空的铜锭变凉后,打开了一个阀门,让中空铜锭里的压缩空气,喷入了另外一个铜管,开口说道:「当空气开始膨胀,为了维持体积,它就需要从周围吸收能量。」

周建侯介绍了一个概念,叫内能,格物院初步解释为:物质为维持自身状态所需要的能量。

一样都是水,冰块、液态水、蒸汽,维持自身状态需要的能量并不相同。

空气压缩放热和空气膨胀吸热,都是维持自身状态的能量变化。

「这一个铜球开始变凉了,因为能量被吸收了。」周建侯摸了摸第二个中空铜锭,也让众人都触碰了一下,所有人都是啧啧称奇。

李开芳吃的饭,变成了压缩空气的内能,静置的时间能量散逸,压缩空气膨胀的时候,要补充内能,就需要吸热。

「我们根据这个原理,发明了冰鉴。」周建侯退了一步,他看大家看明白了原理,长松了一口气,至于如何做到工程实践,那就是格物博士们的事儿了。

一个长宽高大约为两尺的冰鉴,被四个壮汉擡到了御前,鉴体四面饰蟠螭纹,附龙形耳钮与兽面衔环,看起来格外的精美。

原理是原理,工程实现是工程实现,这个过程并没有那么容易。

比如隔热材料就发生了许多的变迁,金属的导热性实在是太好了,全铜全钢根本不足以维持热量的隔绝,在反复上千次的实验中,找到了隔热最好的材料是石棉、木炭、软木等物;

箱体最内是一层锡板,取其不易锈蚀;锡板之外是硬木板;硬木板之外是石绒,由石棉制作;石绒之外再一层硬木板;最外层才是雕花铜面。

总共五层,层层阻隔,便是炎夏酷暑,箱外热气亦极难侵入,隔绝内外能量交换。

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