回到三国当校长(国际)-第48部分

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　　　　他首先利用一个闭合线圈和两块平行放置的条形磁铁，制作了一个发电机原理模型。导体切割磁力线，闭合线圈中就会产生电流。但问题是要怎么证明闭合线圈中产生了电流？这个时期可没有什么灵敏电流表，就算让学生们把手放在闭合线圈上体验“触电的感觉”，多半也没有什么感觉——毕竟这个电流太微弱了。

　　　　党爱国的解决方式，就是又制作了一个相同的发电机原理模型作为电动机，来接着说明电流通过导体会产生磁场。这样再结合前面讲解过的磁场和磁力线方面的知识，便能够通过闭合线圈不依靠人力就可以自己在磁场中转动这点来说明电流的存在。

　　　　因此他从发电机的闭合线圈的轴上引出了两根导线，接在了用作电动机的闭合线圈的轴上。经过多次重复实验，他让学生们确切地认识到了，电动机上原本静止的闭合线圈突然缓缓转动起来，的确不是因为桌子震动或者被风吹动的关系。

　　　　为了让这极其微弱的电流不至于因为导体的电阻而大量损耗，党爱国很奢侈地使用了银制导线。而使用银线的另一个理由，就是银比较柔软，更容易制造成导线。而且能够将金属制造成精细均匀的导线的工匠，多半也是一直从事金银工艺品制造的工匠。

　　　　党爱国在说明了电磁感应原理之后，自然也顺带着说明了无线电的原理。不过在制造电动机方面，起码他在小学时还曾经帮助朋友改造过迷你四驱车的电机——就是打开电机自己缠线圈，让电机的转速更快，而在制造无线电报机方面，他真的就知道个原理而已。

　　　　别说无线电报了，就算是有线电报应该怎么制造他也不知道，只能一点点琢磨应该如何利用电磁学中的那些理论知识发明出有线电报了。说真的，党爱国自己都对此不抱什么希望。也许在几百年之后，哪个科学家会在有意或无意中发明出有线电报吧？

　　　　除了电报之外，党爱国自然还讲到了电话。他在讲解声学的时候，曾经利用铁棒、音叉、土电话来证明声波是一种机械波，并说明了声波的震动传递方式。然后他顺带讲解了声波、电磁波、光波的各自区别和特点，简单说明了各种已经出现或尚未出现的信息传递方式——直接喊话、灯光和火焰信号、有线电报、无线电报、电话、光纤通信的原理。

　　　　在讲解声波的相关知识时，虽然他想借助能喷水的鱼洗——一种用手缓慢有节奏地摩擦盆边两耳，盆内水波就会震动并喷出水柱的特制器皿来说明声波的共振原理，但是他问过蹇硕和毕岚这两个十常侍之后，才知道现在根本没有那种神奇的鱼洗。

　　　　现在的鱼洗，只不过是一种在先秦时期已被普遍使用的古代盥洗用具罢了。党爱国知道的能喷水的铜质鱼洗，其实大约出现在唐代。就算党爱国现在开始让工匠们研究，一时半会也未必能够成功制造出来。

正文　0109　发电的两种方式

　　　　党爱国捣鼓出了发电机和电动机的原理模型之后，也曾经想过制造出实物来。而且它不像内燃机，好像很好制造。内部的结构虽然可能复杂一些，但是党爱国曾经自己缠过小电机，基本构造还是了解的。另外就算缠出来的电机不对了，起码也可以先做更简单的，把许多个线圈叠加在一起的发电机，以后再琢磨慢慢改进。

　　　　但只要能够做出来发电机，党爱国就可以利用手摇、骑自行车、水力、风力或者火力来发电了。虽说在现今这种根本没有电气的条件下，要谈到对电的日常应用方式，大概只有给细铁线通上电流，利用它的巨大电阻来制作电热炉这一种了。

　　　　不过发电机所产生的电，可并不是只能提供给家用电器啊。党爱国都想好了，制造出了发电机之后，他根本不着急去发明什么家用电器，甚至电动机也不着急——话说只要发电机制造成功，电动机自然就没问题了。

　　　　党爱国的打算是用它来电解饱和食盐水，还要利用电解法将水分解成氢气和氧气……就算还不能用于大规模生产，起码也得在实验室条件下能利用电解法制造各种实验原料。

　　　　只要能够使用电解法，党爱国起码就能够制备出氢氧化钠、氯气、氢气和氧气，然后可以进一步给氢氧化钠溶液中通入大量二氧化碳来制造碳酸氢钠和碳酸钠——氧化钠和碳酸钠就是工业上常用的“三酸二碱”中的烧碱及纯碱。

　　　　而有了氯气，就可以制造毒气弹……不，是可以制造盐酸和漂白用的次氯酸钙了，而且氯气自身也有漂白的作用。只要有了这种强效的漂白剂，别的不说，起码现在生产的纸张质量就能够更上一层楼了。而且次氯酸钙还是一种有效的杀菌消毒剂，可以用在医院里净水消毒。

　　　　另外有了氢气和氧气，就算没有什么加压技术来储存，也还是比较有用的。氢氧混合气体本身，就是一种可以用作火箭推进剂的气体燃料。分开利用的话，氢气可以充入氢气球，这比热气球可好用多了，只要不进入积雨云中也不会有太大危险；而氧气除了可以充当助燃剂给冶铁高炉鼓风之外，还可以用在医疗方面，只要注意浓度避免氧中毒就可以了。

　　　　不过悲催的是，党爱国在实践之后发现，发电机不是那么好做的啊。只是一个闭合线圈还行，但他就算将银线缠成了最简单的，多个并排在一起的闭合线圈，电流也几乎没有增大……或者说可能根本没有变化！

　　　　绞尽脑汁地琢磨了一番之后，党爱国才惊觉：他小学时替朋友缠电机用的导线，未必就像表面上看到的那样，是普通的铜线！

　　　　所谓的闭合线圈，不是绕出一个两个圈并排在一起就可以的。要问为什么，如果并排在一起，那么紧密相连的多个金属圈，不就等于一个较厚的金属圈而已了么？这样的话，计算圈数时还应该按照一圈来算。

　　　　党爱国考虑到了这一点之后，一度也十分困惑。接着他又想到了实验室经常用来绕成许多螺旋圈的导线，突然反应过来，那些导线上面不是有橡胶的绝缘皮么？正是因为有着绝缘皮将每一圈相互隔离开来，计算圈数的时候才能分开来数。

　　　　至于为什么电机的线没有橡胶绝缘皮这点，党爱国推测大概它采用的是其它绝缘方式。毕竟橡胶不耐热又容易老化，还相当厚，根本不适合在电机里使用。事实上也的确如此，党爱国所不知道的就是，电机中看似普通的导线，其实已经漆上了一层又薄又透明的绝缘漆。

　　　　因为不知道绝缘漆的存在，而橡胶这种东西现在还只存在于美洲大陆，党爱国暂时也找不到什么绝缘的好办法，所以发电机和电动机就只能够停留在理论模型的阶段了。不过党爱国已经对学生们和相关“研究人员”说明了绝缘的问题，或许什么时候就有人能够找到解决绝缘的好办法。

　　　　而且党爱国还特地叮嘱了华佗、张仲景等医生们，让他们留意某些能够分泌或者提取出乳液或胶液的植物——毕竟这个时代也只有医生们有机会也有必要接触各种野生植物。

　　　　不过党爱国的脑子里根本就不知道“漆”这种古代就有的东西也可以用来绝缘，何况绝缘漆也根本不是天然漆。他叮嘱医生们留意某些植物，只是希望能够找到橡胶的替代品罢了。因为除了绝缘之外，橡胶还有减振、密封等多种作用，是一种用途很广泛的天然材料。

　　　　尽管在制造发电机这上面严重受阻，但是在这期间，党爱国的思路经常集中在电和化学这方面，所以当他认定发电机估计是没戏了之后，思维立即从电磁发电跳跃到了化学发电——电池这方面。

　　　　当然干电池他大概是做不出来的，他只知道干电池阳极是石墨，阴极好像是锌，但是中间填充的电解液是什么物质他就不知道了。但是“湿电池”的电解液他却知道一种，就是铅蓄电池，使用稀硫酸充当电解液——其实还有一种最简单的电解液他却没有想起来，那便是氯化钠溶液，也就是盐水。

　　　　著名物理学家伏特曾经把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。这就是世界上的第一个电池——“伏特电堆”。

　　　　至于阴极和阳极方面，党爱国知道只要使用两种不同的金属就可以，他的第一反应是使用锌和铅。过去他在化学课上还背过“钾钙钠镁铝，锌铁锡铅氢，铜汞银铂金”什么的，锌和铅这两种金属的活跃性相差比较大，在现有条件下应该是比较合适的电极板选择。

　　　　如果这两种金属的冶炼和提纯实际上很困难的话，党爱国就只能考虑选用不同的金属一组组地实验，从中选出相对最合适的一组或几组了。但是不管怎么样，他都没有放弃研究电池的打算。何况在现有条件下也的确可以开始研究电池，并利用电池尝试着进行电学方面的科学研究了。

　　　　为了制备稀硫酸，党爱国需要燃烧硫磺，并将产生的二氧化硫气体通入水中产生亚硫酸，然后再静待亚硫酸和空气中的氧气反应形成稀硫酸。只要有了稀硫酸，就可以通过蒸发水分的方式来获得任意浓度的硫酸。

　　　　尽管这一方法费时费力，但比起制造“三酸二碱”中的盐酸和硝酸要简单多了。而且起码得制造出了电池，党爱国才能通过电解饱和食盐水的方法制造盐酸。而如何制造硝酸，他就一点也不记得了。

　　　　经过了一番实验之后，党爱国还真的制造出来了一种酸性电池，只不过阴极和阳极暂时使用的是锡和金。他之前打算使用的阴极材料虽然是锌，但在询问了“相关技术人员”——即冶金工匠和丹鼎派道士一番之后，却得知现在的人还根本就不知道锌是什么东西。而要问党爱国自己的话，他也不知道锌到底是什么样子的金属。

　　　　在古代，铜、锡、铅、金、银、汞、锌这七种有色金属中，锌是提炼最晚的一种。虽然世界上最早发现并使用锌的是中国，但是在十至十一世纪，中国才首先大规模生产锌。明朝末年宋应星所著的《天工开物》一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。

　　　　因此东汉末年的时候，金属锌还没有出现呢。而锌矿石这时候虽然已经被开采出来了，并和铜熔化制得合金——黄铜，但此时的锌矿石被称为“连锡”。党爱国又不知道锌矿石具体是怎么样子，或者有什么性状，所以就算将“连锡”放在他眼前，他也认不出来这就是锌矿石。

　　　　除了锌矿石之外，党爱国对其它元素的单质和混合物的辨识，也都存在这一问题。毕竟古代的名称和现代的化学元素名有时完全对不上号，党爱国又没有特地去记这些元素的古代名或者别名、俗称。

　　　　其实党爱国一开始使用的是铁和银作两极的，但在实验中他发现，这样的电池，其中的负极上的铁被腐蚀消耗得太快了，短时间内就会产生大量铁锈。所以最终他选择了锡和金这两种现在能够找到的，活动性相差最大的两种金属。

　　　　这种电池上所需要的金子当然是贵金属，而锡也是一种比较稀少的金属，制造稀硫酸更是耗时耗力的工作，所以它的成本还是很昂贵的。

　　　　不过作为电池来说，它却是一种很成功的电池。虽然单个电池产生的电流可能不大，但是将许多个电池使用较粗的金制导线并联起来，也可以产生满足电解法需要的电流，按照党爱国最初的设想制备出各种化学物质来。而且有了氧气，他还可以在亚硫酸溶液中通入氧气，来加速亚硫酸转化成硫酸的反应。

　　　　另外说一句，一开始下意识地疏忽了金这种贵金属的党爱国，现在已经反应了过来，改用金来代替银制造各种导线。他这时候认为之所以后世最好的导线是银线，仅仅是由于金比银要贵重，不划算的关系。

　　　　但实际上他却犯了个错误，银和铜的导电性能其实都比金要好。如果真是需要最好的导线的话，那么就算金子再怎么贵也不可能用不起。不过金的导电性能并不如银，它的优点是化学性质比银和铜更稳定。所以只有在需要利用金的“稳定”这个特性的仪器上，才会使用金导线。

　　　　不过党爱国因为“不差钱”，反而可以毫不犹豫地大量使用金子做导线。结果导致了这个错误在很长一段时间之后，才被突然想起来要做个实验对比一下各种金属的导电性能的他给重新纠正了过来。

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正文　0110　钢铁是怎样炼成的

　　　　出了缑氏的造纸工厂和动力机械研究所之后，党爱国又领着中央大学校外教学团转了转洛阳周围的其它小工厂。虽然对党爱国来说是小工厂而已，但是对三国时的人们来说，党神仙好像格外喜欢“大场面”。

　　　　洛阳周围转遍了，党爱国最后带着学生们到了荥阳的河一工坊参观了一天，让他们算是了解了钢铁是怎样炼成的之后，便宣布这次校外教学活动圆满结束。大家就地解散，都该干嘛干嘛去吧，想要回老家结婚的也可以回了——女学生当然是不可以的。

　　　　在荥阳的河一工坊处，学生们只是走马观花地见识了一番河一工坊原有的炼铁高炉等设备，以及在其附近新建的炼焦工坊、机械锻造工坊、机械加工工坊等新设备。当然“工坊”只是在这里干了一辈子活的老匠师的习惯叫法了，按照党爱国一贯大气的命令方式，这些新工坊全部被称之为“厂”。

　　　　但实际上，这些新工厂的规模甚至还只是勉强算作“车间”，基本上就和后世的个体小作坊差不多。不过饭要一口口吃，在党爱国的心中，还真是打算以这些小作坊为中心，将它们都发展成独立的工厂。现在看来，前景还可以算是乐观。

　　　　炼铁高炉方面，党爱国其实提不出什么太有建设性的意见来，唯一能做的也只是拨款鼓励改良冶铁工艺方面的实验创新。至于冶铁方法，现在河一工坊正在使用的“炒钢”之法已经十分先进了，他也只能尝试着设计出机械来代替人力搅拌被加热到液态或半液态生铁。

　　　　要说在冶铁方面党爱国最大的成就，其实是“发明”了风箱、提供了冶铁的化学理论依据、“发明”了锻造机械，以及提出了利用焦炭炼铁。此外他还“发现”了多种金属元素——虽然只知道一些元素名，根本没有什么作用就是了。

　　　　其实焦炭炼铁现在有什么作用也还看不太出来，毕竟这等于是大幅度改进生产工艺，不可能贸然行事。所以党爱国也只是先从河一工坊调拨了一座小高炉，用来实验焦炭炼铁，并总结技术经验。或许，过个两三年，焦炭炼铁才可以投入使用；等过个五年十年，焦炭炼铁技术才算是初步成熟？

　　　　不过要说起自己最大的贡献——不只是在冶铁，而是在各行业上的最大贡献，党爱国认为是建立了各行业的研究所。比如在冶铁这个堪称国家命脉的重要行业中，党爱国建立了材料研究所、冶金工艺研究所、合金研究所、锻造研究所、铸造研究所、机械加工研究所等多个科研机构。

　　　　有许多人对此表示很不理解，尤其是那些世家大族们，认为党神仙这是花钱打水漂，属于极其脑残的败家之举。反倒是百姓们对此却没有太大疑义，只不过在他们的认识中凡是党神仙说的都是对的，凡是党神仙的指示他们必须坚决执行。因为党神仙是不会犯错的，他们不理解只是因为党神仙的意图太过高深莫测，不是凡人能够揣摩的。

　　　　反正不管怎么样，从结果上来看，党爱国建立的各个工厂，还有以缑氏的造纸工坊、荥阳的河一工坊为基础进行改建的两大工厂，生产效率和能力的确都有了明显的提高——虽然这的确和只会“烧钱”的研究所没有半点关系就是了。

　　　　河一工坊这里因为时间尚短，所以新的炼铁高炉还没有建起来，但是原有的生产设备因为稍微控制了一下生产工艺，所以钢产量和稳定性有了一定程度的提高。而且因为机械的锻造能力比人力要有效得多，所以浇铸出来的钢锭经过巨大的机械锻锤的锻造之后，机械性能也比过去好得多了。

　　　　河一工坊新建的锻造厂和炼焦厂是紧挨在一起的，而且锻造厂中用来举起重达千斤甚至几千斤的巨大锻锤的蒸汽锅炉，一种是烧煤和焦炭的，另一种是烧煤气的。这煤气的来源，自然就是炼焦过程中所产生的焦炉煤气。

　　　　不光是焦炭炼铁，其实用煤炭炼焦的技术，现在也还在不断的实验和改进之中。但是党爱国上马炼焦项目，却比让高炉改用焦炭炼铁技术大胆得多。因为焦炭炼得不好，大不了就当木炭烧呗，反正旁边的锻造厂和不远处的机械加工厂的蒸汽机械都需要大量燃料。

　　　　因为炼焦工作几乎是日夜不断的，而锻造厂却不可能让工人没日没夜地干活，所以炼焦厂的煤气根本消耗不完。除了就近供应给锻造厂的蒸汽机锅炉之外，还建立了一个大澡堂子，24小时提供热水，让河一工坊的工匠们可以随时洗澡。

　　　　但即使是这样，还有不少煤气不得不被白白烧掉——就像在油田上会将没有开采价值的伴生气给燃烧掉一样。之所以这么浪费，就是因为现在的煤气储存技术约等于零。这主要是气体加压技术和储存材料强度、加工技术不过关的原因。而且气体的运输技术也很成问题，锻造厂和大澡堂之所以建在炼焦厂旁边，就是因为现在的技术还只能做到短距离安全运输。

　　　　虽然说现在也的确可以制造出储存煤气的笨重钢罐，利用蒸汽机也可以推动活塞给煤气加压，将它填充进钢罐里，但是这么麻烦地储存煤气这种高热值燃料，反而相当不划算。而且还有一个问题，就是现在的钢铁机械加工能力很弱，像这种钢罐还只能靠铸造直接成型——就像党爱国的大炮一样。

　　　　可铸造也同样是一门高深的学问，就算是后世也不可能完全避免铸造缺陷，现在的铸造件质量如何就更不好说了。像是党爱国的铸造大炮就用得心惊胆战的，每开完一炮都得检查一下炮体有没有裂缝，并总结归纳一下大炮在铸造时容易出现的问题，何况是储存高压气体的钢罐呢。

　　　　因此现在党爱国只做了几个大概合格的钢罐，在需要临时储存电解法产生的氢气和氧气的时候使用。至于氯气这种东西他根本不敢储存，都是直接通入水中转化成亚硫酸。开什么玩笑，用现在这种不靠谱的钢罐储存氯气，那不是等于储存着说不准什么时候就泄露了的毒气弹了么。

　　　　虽然党爱国自己并不怕毒气，但是他的学生们都中毒死掉了的话，他大概也连死的心都有了。“辛辛苦苦几十年，一夜回到解放前”的重大打击，他觉得自己大概是HOLD不住的。也正是因为如此，党爱国才一直强调人的性命——尤其是最宝贵的人才的性命，比什么都重要。这不是什么人本主义，纯粹是因为稀缺人才真是死不起啊死不起！

　　　　在主持制造了相对大型的机械锻造设备之后，全国的钢产量为什么会是制约发展的一个重要指标这点，党爱国已经有了相当深刻的认识了。进入了机械的时代之后，甚至说还没有进入机械时代，只是他想制造出一批大点的机械时，他就发现高强度的大型钢铁材料真的是太缺乏了。

　　　　因为钢材上被卡了脖子，所以现在他的各种机械上，大部分材料竟然都是木头！也只有在锻造厂的机械锻造设备上，他才十分奢侈地大量使用了那些偶尔才能生产成功的优质钢材。而且这些钢材还都经过了铁匠们的手工锻打，虽然不是按照打造宝刀的标准来锻造的，但也大大提高了机械性能。

　　　　党爱国也想做出全部由钢铁制造的锻造机来，但是现在的焊接技术等于零，就算是铆接技术，也仅仅是党爱国提出来之后，才开始试着应用的，因此他也只是将锻造设备中可以换成钢材的地方给换了而已。

　　　　由于现在钢铁的机械加工能力太弱，所以党爱国的机械锻造设备设计很有苏联“老大哥”傻大黑粗的风范。这点他也没办法，因为机械锻造设备的大部分零件都只能通过铸造来完成，所以设计时也只能设计成最简单平直的几何形状，哪怕要为此牺牲一些性能。而且铸造之后，还要让铁匠们拿着小锤子把表面锻造一番，并敲打成合格的尺寸，才能勉强装配到一起去。

　　　　正因为加工能力的限制，所以古代的机械基本上才一直是木头的。偶尔出现的一些利用金、银等易加工的金属制造的机械，多半也只是小型的精巧玩物。毕竟金和银易加工也就是机械强度不高，这么软的东西做出来也没办法在工厂中使用。

　　　　何况如果哪个工厂里真的用金银来做设备，说不定几天之后就被工人们你挖一块我挖一块，给挖得千疮百孔了。就算有人严加看管，也扛不住工人