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这一配比使高炉的出铁率提升了 15%,焦炭消耗降低了 12%。
在制碱工业中,氧化理论的应用更为直接。刘希望指导化工厂用 “氯碱法” 生产纯碱:通过电解食盐水,生成氢氧化钠、氯气和氢气,再用氢氧化钠与二氧化碳反应制取碳酸钠。
这套工艺相比传统的 “草木灰提取法”,产量提升了近百倍,且纯度达到 99%,为玻璃、肥皂等工业提供了充足原料。
同属项目组的薄希儿,则在气体研究方面填补了理论空白。他的工作始于解决一个实际问题:蒸汽机的气缸内,蒸汽压力的变化与温度、体积的关系总是难以预测,导致活塞运动不稳定。
为了找到规律,薄希儿设计了一套气体实验装置:用一个带有活塞的玻璃气缸,精确控制温度和体积,测量不同状态下的气体压力。经过上千次实验,他总结出三条基本定律:
“薄希儿第一定律”:在温度不变时,气体的压力与体积成反比。这条规律直接应用于蒸汽机的气缸设计,工程师们据此计算出最佳压缩比,使蒸汽的膨胀效率最大化。
“薄希儿第二定律”:在体积不变时,气体的压力与温度成正比。基于此,锅炉的安全阀设定被重新校准,避免了因温度骤升导致的超压爆炸。
“薄希儿第三定律”:在压力不变时,气体的体积与温度成正比。这条定律指导了蒸汽管道的铺设,根据环境温度变化,预留出管道伸缩的空间,减少了冬季冻裂、夏季膨胀的故障。
这三条定律后来被合并为理想气体状态方程,或者被称为薄希儿三定律,用数学公式表达为 PV=nRT(压力 × 体积 = 物质的量 × 常数 × 温度)。
这个方程的出现,使蒸汽动力的计算从 “经验估算” 转变为 “精确推导”,为汽轮机、内燃机的后续研发埋下了伏笔。
在电学与磁学领域,兰克林的 “电荷理论” 和吴拉弟的 “电磁感应理论”,则为电力应用扫清了障碍。兰克林通过一系列实验(包括着名的 “风筝引电” 模拟实验),提出 “电荷有两种,同种相斥,异种相吸,总量守恒”。
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