【竟自行往复。何物使之然也?】
【中有锅炉,煤火正炽。莫非烧水之力?】
【烧水便能驱此巨物?不可能。】
【其下煤火,其上汽升。汽升则动生乎?】
“这台机器叫蒸汽机。它不靠人力,不靠畜力,不靠水力,不靠风力。它烧煤。煤把水烧开,水变成蒸汽。你们刚才看见活塞自己在动,就是蒸汽在推它。”
【果真是烧水。】
【水沸则汽生,汽如何能推动钢铁?愿闻其详。】
“
画面里出现一台机器的剖面。气缸坐在锅炉上,上面连着横梁,横梁另一头连着水泵。锅炉下面烧着火,气缸里灌满蒸汽,活塞被顶到最高处。然后一股冷水喷进气缸,蒸汽瞬间凝成水,气缸里空了。外面的大气压力把活塞猛地压下来,横梁另一头翘起,带动水泵抽水。然后再灌蒸汽,再喷冷水,再抽一下。动作沉重缓慢,像一个喘着粗气的老人。
【蒸汽顶起活塞,冷水喷入,蒸汽凝水,活塞落下。原来是这么个来回。】
【以大气压力压活塞,非以蒸汽推活塞也。蒸汽但顶上去耳,真正做功者,大气也。】
【奇哉。烧水而生汽,汽凝而生气压,气压动而机自行。环环相扣。】
“最早想出这个法子的人,是英国一个铁匠,叫纽科门。1712年,他造了第一台能用的蒸汽机,用来抽煤矿里的水。英国的煤矿挖得深了,地下水涌上来,人力和牛马都抽不干。纽科门机就是干这个的。”
【此物专为抽水而设。英人煤矿深,故需此物。】
【然则此物有何大用?不过一抽水机耳。】
“对。纽科门机就是一台抽水机。但它有一个致命的毛病。气缸先被蒸汽烧得滚烫,转眼又被冷水喷得冰凉。下一轮蒸汽进来,又得重新把气缸烧热。烧十斤煤,真正用在抽水上的力气不到三斤。剩下的七斤,全用来反复加热气缸了。”
【七成之力,付诸东流。】
【如此费煤,岂能广用?】
“只能在煤矿边上用。煤不值钱的地方。出了煤矿,谁也养不起。”
【然则此物何益?不过矿中一器耳。】
【英人既已造出,必有人思改进之法。】
画面变了。两个圆筒并排,中间有管子连通。左边是气缸,被蒸汽包围,泛着暗红色的光泽。右边是冷凝器,外面套着冷水套,泛着冷蓝色的光泽。
“你们看,这是瓦特的改法。他把气缸和冷却分开了。左边这个红的是气缸,右边这个蓝的是冷凝器。”
画面里,蒸汽从锅炉涌进左边红筒,推动活塞。
“蒸汽从锅炉进来,推动活塞。做完活的蒸汽不在这里冷却了,它被排出去。”
画面里,蒸汽排进右边蓝筒,遇冷凝结成水。
“排到右边这个冷凝器里。冷凝器外面套着冷水套,蒸汽进来就凝结成水。气缸呢?始终是热的。”
画面里,红筒始终在进气排气,温度一直很高。蓝筒始终在凝结排水,温度一直很低。
“气缸只管热,冷凝器只管冷。各管各的,互不干扰。”
画面里,红蓝两色分明,蒸汽在两个圆筒之间有序流动。
“就这一改,煤炭省了四分之三。原来烧十斤煤抽的水,现在二斤半就够了。”
【热者恒热,冷者恒冷。各司其职,不相乱也。】
【止此一改,煤省七成。】
【一器之变,而功效倍蓰。此所谓四两拨千斤。】
“1765年做出这个改进的年轻人叫瓦特,在格拉斯哥大学修理仪器。一台纽科门机坏了送到他手里,他拆开之后发现,毛病就出在同一个气缸反复冷热交替。他的办法是把冷却这一步从气缸里分离出来,单独做了一个冷凝器。气缸从此只管热,始终保持高温。蒸汽进来,全部力气都用在推动活塞上,不再消耗在反复加热气缸上面。原来只能在煤矿边上转的机器,现在烧煤就能在任何地方派上用场。”
【煤省如此,则矿外亦可置矣。离矿亦可,离河亦可,但有煤处便能用。】
【此物与水力之器何别?一以水,一以汽。】
【水碓待水,此物待煤。一待于天,一操于人。能操于人手者,方可广布。】
画面切回水碓。河水推动水轮,转得平稳均匀。蒸汽机拖到旁边,两台机器并排。