第313章 理论科学(1 / 2)

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这个结论解释了蒸汽机效率的瓶颈 —— 燃料燃烧产生的热能,只有一部分能转化为机械功,其余部分必然以其他形式耗散。

基于此,詹铁娃提出了提高效率的具体路径:增加锅炉压力(从原来的 8 大气压提升至 12 大气压),减少气缸散热(采用石棉保温层),改进冷凝器设计(降低排气温度)。

这些措施在新型蒸汽机上应用后,热效率从 8% 提升至 14%,虽然仍远低于后世水平,但在当时已是革命性的进步。同泽钢铁厂的动力车间采用新机型后,每月节省的煤炭足以供应三个中型农庄的全年用度。

詹铁娃并未止步于此。他进一步研究了不同温度下的能量转化规律,提出了 “热力学第二定律” 的雏形:“热量不能自发地从低温物体转移到高温物体,而不引起其他变化。”

这条规律直接指导了制冷机的研发 —— 虞国的食品加工厂首次实现了肉类的低温储存,保质期从 3 天延长至 20 天。

在他的推动下,蒸汽机的标准化生产成为可能。詹铁娃主持制定的《蒸汽机制造标准》,详细规定了 37 项核心参数:气缸直径的允许误差(±0.05 毫米)、活塞与缸壁的配合间隙(0.12-0.15 毫米)、阀门开启的时间精度(误差不超过 0.02 秒)。

这些标准的推行,使蒸汽机的故障率从 23% 降至 5% 以下,为工业化的铺开奠定了基础。

与刘敦、詹铁娃的研究相呼应,刘希望在化学领域的突破,彻底终结了 武洲学者们提出的“燃素说” 的统治。

作为蒸汽机项目组的副总工程师,他的工作聚焦于锅炉燃料的燃烧效率,却在实验中发现了一个与传统理论相悖的现象:煤炭燃烧后,剩余灰烬的质量远小于原煤,但若将燃烧产生的气体收集起来,总质量反而增加了。

这个发现促使他重新审视 “燃素说”,该理论认为,燃烧是物质释放 “燃素” 的过程,质量减少是因为燃素逸出。刘希望设计了密闭燃烧实验:将定量的木炭放入密封容器,加热至燃烧,同时测量容器内气体的变化。

结果显示,容器内的 “固定空气”(即二氧化碳)含量显着增加,且增加的质量恰好等于木炭减少的质量与消耗的 “活空气”(即氧气)质量之和。

基于此,他提出了 “燃烧的氧化理论”:“燃烧并非释放燃素,而是物质与空气中的氧气发生化学反应,生成氧化物的过程。” 这个理论不仅解释了质量变化的原因,更重要的是,为冶金和化工生产提供了科学指导。

在炼铁领域,传统的 “木炭还原法” 被重新优化。根据氧化理论,刘希望计算出 “铁矿石与焦炭的最佳配比”:每百公斤铁矿石需搭配 28 公斤焦炭,才能确保氧化铁被充分还原,同时避免碳过量导致生铁含碳量过高。

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