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2.课文注释 蒸汽机的早期历史 人们很早就注意到了蒸汽的动力，文艺复兴时期的达·芬奇据说曾设计过一种利用蒸汽开动大炮的图样。后来，很多人都曾做过利用蒸汽作动力的实验。17世纪后期，法国工程师巴本(1647—1712)开始把蒸汽动力技术的设想付诸实施。1680年，他在英国试验成功了第一台可以把热能转变为机械能的实验型的蒸汽泵。1695年，英国工程师塞维利制造出了几台蒸汽泵，已能用于抽水，并含有最初的蒸汽动力机的雏形，特别是他首次把蒸汽技术用于生产。塞维利把他发明的蒸汽泵称为蒸汽机，实际上它仍然只是一种把动力装置和排水装置结合在一起的蒸汽泵。此后，纽可门等人继续研制蒸汽机，并在1705年试制出了第一台真正可用作动力的蒸汽机。这种蒸汽机被称为纽可门蒸汽机。纽可门蒸汽机发明以后，作为一种能够带动水泵的引擎，被用到采煤场与采矿场的矿井排水之中。用于实际生产之后，人们除了发现它的热效率仍然较低之外，还有许多其他缺陷，无法广泛使用，仍需要继续改进。半个多世纪之后，瓦特经过不懈努力，终于改进成功。 瓦特改进蒸汽机 从1766年开始，在三年多的时间内，瓦特解决了材料和工艺等方面的种种困难，终于在1769年生产了改进型的蒸汽机。这一年，瓦特以发明分离冷凝器，获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一个专利。但这种蒸汽机仍不够理想，主要问题是无法克服纽可门蒸汽机只能作往返运动的缺点，这就不能使蒸汽机变成能带动各种工作机的原动机。1781年，瓦特研制出了一套齿轮联动装置，凭借这套装置他终于把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动，他也因此获得了第二个专利。接着，为了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的动力，瓦特对汽缸本身进行了分析和研究。1782年，瓦特试制出了一种带有双向装置的新汽缸，把原来的单向汽缸组装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽改为高压蒸汽，他也因此取得第三个专利。真正意义上的瓦特蒸汽机终于制成，并在1785年运用于工厂生产。 伏特电池 伏特(1745—1827)是意大利科学家，18世纪末，伏特发现导电体可以分为两大类。第一类是金属，它们接触时会产生电势差;第二类是液体(在现代语言中称为电解质)，它们与浸在里面的金属之间没有很大的电差。而且第二类导体互相接触时也不会产生明显的电势差，第一类导体可依次排列起来，使其中第一种相对于后面的一种是正的，例如锌对铜是正的，在一个金属链中，一种金属和最后一种金属之间的电势差是一样的，仿佛其中不存在任何中间接触，而第一种金属和最后一种金属直接接触似的。伏特最后得到了一种思想，他把一些第一种导体和第二种导体连接得使每一个接触点上产生的电势差可以相加。他把这种装置称为“电堆”，因为它是由浸在酸溶液中的锌板、铜板和布片重复许多层而构成的。1796年，他宣布了自己的发现，用的标题是《论不同导电物质接触产生的电》。电堆能产生连续的电流，它的强度的数量级比从静电起电机能得到的电流大，由此开始了一场真正的科学革命。伏特发明的电堆就是电池的始祖。后来人们称之为伏特电池，为了纪念伏特的贡献，人们把电压的计量单位命名为伏特。但是，由于伏特电池电极的极化损耗，电池所能提供的电流越来越小，这一点制约了伏特电池的更广泛应用，后来人们研制成了更先进的电池。 富兰克林与避雷针 本杰明·富兰克林(1706—1790)是美国独立战争时期著名的思想家，同时也是一名杰出的科学家。18世纪以前，人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。富兰克林经过反复思考，认为雷电可能是一种放电现象，它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是，他写了一篇名叫《论天空闪电和我们的电气相同》的论文，但没被认同。他决心用事实来证明一切。1752年6月的一天，阴云密布，电闪雷鸣，一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子一道，带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝，他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大，风筝很快就被放上高空。刹那，雷电交加，大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，父子俩焦急的期待着，此时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝上的铁丝，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：“我被电击了!”后来，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。为了防止雷电的危害，他制成了一根实用的避雷针。他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶，杆上紧拴着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。1754年，避雷针开始应用。 莫尔斯发明电报 美国人莫尔斯曾经是一名出色的画家。19世纪上半叶，电和电气新产品的发明和研制深深吸引了他，他开始研制电报。尽管他对电学一窍不通，但他决定一切从零开始，他搜集有关电学研究方面的书，读了一本又一本，写了一本又一本的学习笔记，很快便掌握了电磁学有关理论。他把画室变为实验室，一次次的实验，一次次的失败，但毫不气馁。1937年的一天，莫尔斯接通电流后，望着“啪啪”作响的电火花，陷入了沉思。突然产生了灵感：电火花是一种信号，没有电火花也是一种信号，没有电火花的时间间隔长，这又是一种信号。三种信号有各种不同的组合，每一种组合代表一个数字或一个字母。这样只要用一根电线，通过接通或切断电流，就可以把信息传到另一端。这样，终于找到解决如何用电信号表示数字和字母这一关键问题的方法，为此他激动不已。莫尔斯的这一构思是这样的，只用两根导线(电报电流从一根导线流出，再从另一根流回来)，靠“接通”或“断开”电路的方法，借助于“点”(接通电路的时间短)、“划”(接通电路的时间长)和“空白”(断开电路)的不同组合，来表示各种字母、数字和标点符号(简称“字符”)。例如，用一点一划表示英文字母“A”，用五个点表示阿拉伯数字“5”等。这就是至今还在沿用的“莫尔斯电码”。这一年，莫尔斯成功地制造了世界上第一台传送“点”、“划”符号的机器，并起名为“电报机”。尽管这台机器设备简陋，通报距离只有13米远，但它是人类通信史上一台前所未有的电气通信工具。1843年，在莫尔斯的组织领导下，从华盛顿到巴尔的摩之间建成了美国第一条电报线路(架空明线)，全长64.37公里。1844年5月24日，莫尔斯心情激动地坐在华盛顿国会大厦联邦最高法庭会议厅中，右手紧握电键，当着众人的面，用他改进后的电报机──“莫尔斯电报机”向40英里外的巴尔的摩发出了历史上第一份长途电报：“上帝创造了何等的奇迹!” 爱迪生 托马斯·阿尔瓦·爱迪生(1847—1931)，于1847年2月11日诞生于美国中西部的俄亥俄州的米兰小市镇。爱迪生8岁上学，但仅仅读了三个月的书，就被老师斥为“低能儿”而撵出校门。从此以后，他的母亲是他的“家庭教师”。由于母亲的良好的教育方法，使得他对读书发生了浓厚的兴趣。为了赚钱购买化学药品和设备，他12岁时就开始工作。他卖过报纸、蔬菜和水果，出版过周刊《先驱报》，担任过报务员，开过公司，后来成为举世闻名的美国电学家和发明家，他除了在留声机、电灯、电话、电报、电影等方面的发明和贡献以外，在矿业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。爱迪生一生共有一千多项创造发明，为人类的文明和进步做出了巨大的贡献。爱迪生被世人称为“天才”，但是他却解释说：“天才就是百分之二的灵感加上百分之九十八的汗水。”其中重要的发明有留声机和电灯等，特别是电灯的发明。1878年，爱迪生开始对电灯的研制感兴趣。研制电灯的关键是找灯丝材料，据说爱迪生试验了1600多种耐热材料和6000种植物纤维，但还是没有成功。1879年10月21日，他用棉线烧成碳丝，再将碳丝装进灯泡，小心地抽成真空，当电灯通上电流时，灯丝发出明亮的光辉，而且持续了45个小时。爱迪生并未满足，经过一次又一次的反复实验，用竹子纤维在碳化后可以做灯丝，灯寿命长达1200小时。为了给电灯提供电力，1882年，爱迪生在纽约建成了一个当时世界上最大规模的电力系统。他的直流发电机功率达到600多千瓦，为几千用户提供照明用电。 法拉第 法拉第(1791—1867)，由于对电磁学作出的贡献而成为19世纪最伟大的物理学家之一。他出生在英国一个铁匠的贫困家庭，只上过两年小学，十二三岁曾以送报获得微薄收入贴补家庭，14岁当装订书籍的学徒。他求知欲望十分强烈，在七年的学徒期间，利用订书的空闲时间，如饥似渴、废寝忘食地阅读了许多自然科学的书籍。后来，他毛遂自荐，在22岁时当了大化学家戴维的实验助手。从此直到退休，法拉第终生都在英国皇家研究院工作。他勤奋好学，工作努力，在科学上取得了巨大成就。1831年，法拉第经过7年反复试验，发现电磁感应现象，为制造电机提供了基本原理，他又制造了一台利用磁力产生电流的机器，将机械能转化为电能，从此，打开电能宝库的大门。实际可用的发电机问世 1819年，丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应，开始揭示电和磁之间的关系。1831年，法拉第发现电磁感应现象。1866年，德国人西门子经几年努力研制出自激式发电机，“廉价地、轻易地产生出无限强的电流”，被公认为电力技术最重要阶段的开端。但这种发电机还有许多缺点，又经过许多人的不懈努力，发电机逐步得到改进，到19世纪70年代，终于可以投入实际运行，发电机才真正由实验室步入实际生产领域。同时，使电能再转变为机械能的电动机，也迅速发展进步，并开始应用于工业生产。电能传递速度快，传输损失小，能远距离输送，并可以按用户需要科学分配能量。电站可建在水源、燃料、交通各方面条件适合的地方，便于集中生产，集中管理，完全能满足资本主义生产的经营方式。电力的广泛使用，促成一大批新的工业部门诞生，从根本上改变了资本主义生产的面貌。它也促使新技术的发明和发现，为信息时代到来提供了基础。 电车的发明 19世纪三四十年代以后，科学家们已经在为发明电车作出了种种努力。德国科学家西门子在前人的基础上，研制成功了实际可用的电车。西门子开始制造了一种用木头制造的车子，在车的下面装了一个电动机，通过滑轮和钢丝绳将动力传给车轴，用140伏的直流电作动力，通过互相绝缘的左右轨道将电流输到车上。西门子的这种电车自然比达维德松的进了一步，因为使用蓄电池只能行驶很短的时间就必须拿下来充电了，电车也就开不了多长时间;而西门子的电车是通过轨道把电输送到车上的，于是就克服了这一不足之处。1881年，当这种有轨电车出现在德国柏林郊外的时候，人们奔走相告，许多人特地从市内和其他地方来到这里，专门是为了乘坐这种在铁轨上行驶的电车，亲自感受一下电气时代所带来的便利。19世纪80年代，出现了各种各样的“有轨电车”：有的悬挂在铁轨下方称为“悬垂式单轨电车”;有的骑跨在铁轨上面称为“跨座式单轨电车”;等等。1884年，美国工程师亨利通过架空线由远方的电站供给电能，然后再由触线杆连接架空线和电车的方法，制造出了无轨电车。 工业革命带来的城市化 第一次工业革命后，农业发展，流动人口增多;蒸汽机的发明和使用，工厂制日益普及;交通运输的迅速发展，为人口流动，制成品和原材料的流通，提供了快捷、安全的交通工具;市场不断扩大，商品经济日益繁荣;等等;所有这些，推动了城市的发展。1760年，英国5～10万人的城市只有1个，1851年达到13个;1851年、10万人以上的大城市已经有7个。特别是新兴工业城市的发展迅速，如曼彻斯特、利物浦、格拉斯哥等。1851年，英国的英格兰和威尔士的城市人口总和已经超过农村人口，城市人口比重达到50.2%。1921年，英国城市化水平达到77%。初步实现城市化。1844年，伦敦的人口已达到250万，设菲尔德也从一个小镇成为一个11万人的城市。工业革命也给人们的生活带来了巨大的变化，人们的交通更加便捷，生活水平也不同程度地得到改善，思维方式和社会组织形式等许多方面也发生了急剧的变化。 3.插图说明 《1851年伦敦博览会》 1851年5月1日，伦敦召开了第一次世界博览会，这次博览会的英文名称是“GreatExhibition”,按英文的意思，可译为“伟大的博览会”、“巨大的博览会”。这次博览会充分展示了完成工业革命后英国的强大经济实力和工业革命的巨大成果。在这次世界博览会上，英国人用钢和玻璃为主要建筑材料建造了主展厅水晶宫。水晶宫长1700英尺，高100英尺，耗用了4500吨钢材，10公顷的玻璃。第一届世界博览会在热闹非凡的气氛中开幕，在占地9.6万平方米的展区中，展览用的桌子总长约有13公里。这次博览会的本意在于展示英国工业技术的划时代成就，但维多利亚女王用外交方式，邀请各国参展，形成了“万国博览会”的格局。这一届博览会，美国展示的产品就超过了500项，如麦考密克收割机、科耳特左轮枪、固特异橡皮和口嚼式烟草等。在23个星期的展览期间，有630万人进行了参观。14000件展出品中包括了一块24吨重的煤块，一颗来自印度的大金钢钻，还有一头大象标本，而引擎、水力印刷机、纺织机械则向参观者展示了现代工业的发展和人类迸发出的无限想象力。 (责任编辑：admin) |