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,不用那麽深入。
「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,这过於拗口了,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麽,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,等中空的铜锭变凉後,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,至於如何做到工程实践,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,这个过程并没有那麽容易。
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,在反覆上千次的实验中,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。
比如介质,空气的压缩和膨胀,热效率实在是太低了,经过了反覆的实验後,选择了水肥的氨精,这种氨精是水肥冷凝所得,有着刺鼻性气味,而且有毒,需要进行严密的密封处置;
而密封一共三层,铜管对接处以锡焊死,不留丝毫缝隙;第二层,所有接头、阀钮之处,皆衬以软木浸胶垫圈,螺纹拧紧後再以生漆封口,第三层则为套管,发生了散逸,也是先入套管之中,不至散於室内。
氨精的气缸内,则是加入了内衬鲸脂密封,防止氨气的损耗,又能润滑,减少能量的不必要损耗。
而真正使得冰鉴能够成为祥瑞,则是周建侯天才的设想,对阀门进行改良。
阀门一拧一合之间,很容易因机械疲劳导致密封不佳,最终造成氨精泄漏甚至造成伤亡,这是个难题。
周建侯拆开了冰鉴的底部,展示了他的发明。
数十根毛细铜管整齐并排,液氨通过之时,因管路极细极长,阻力甚大,自然不会一下子全都涌入蒸发管中,只能缓缓渗出,这一渗出,便是节流。
节流之後压力骤减,液氨立刻沸腾化气,就要从周围拼命吸热,完成制冷。
而这个改良极大的增加气密性,不至於氨精泄露,也增加了可靠性。
「大概而言,每日用煤二十斤,可治冰六斤,二十斤煤是一百二十文,而夏天,六斤冰块,是三百六十文钱。」周建侯总结性的说道。
格物院已经试着制造了一个日产冰三千斤的大型冰室,这是试制,大规模投产後,成本会更低。
这东西是生产工具,制作这麽个小冰鉴,主要是为了方便演示原理和供皇帝享乐。
「陛下,格物院打算对通和宫进行改造,让通和宫夏日不再酷热,改造所费,大约二十二万银,夏日陛下和各宫千岁娘娘,就不必忍受酷热了。」朱载等到所有人围着冰鉴热切讨论之後,才开口说道。
申时行听闻,立刻站了出来:「臣以为善!」
皇帝陛下,请贪图享乐一点吧!
「内帑并不空虚,可金库之金不可擅动,臣以为国帑度支为宜。」侯於赵一看申时行出头,立刻跟进。
「好物,就按皇叔所言。」朱翊钧没有拒绝,因为只有他用了,这东西才能推而广之,皇帝用过都说好,那自然极好。
制冰是产业,卖冰鉴是产业,卖夏日舒适,也是产业,卖格调也是产业。
「陛下圣明。」申时行和侯於赵互相看了一眼,虽然二人在保劳之法上,因为激进和保守,有着巨大分歧,可是在让皇帝多少贪图享乐一下这件事上,是高度一致的。
「赏!」朱翊钧大手一挥,对格物院的格物博士再次大加恩赏了一番。
朱载堉有点生气,这帮大臣真的是太擅长见缝插针了,二十多万银很多吗?格物院打算从院库出这笔钱的,结果被户部直接给抢走了!
但陛下答应不易,朱载也没有多生是非,陛下对格物院的要求其实真的很少,安心钻研万物无穷之理,有成果,就以祥瑞进献便是。
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