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    希伦蒸汽机
    作者:周鉴恒    文章来源:科学教育月刊    点击数:    更新时间:2010-1-31

    (原载:《科学教育月刊》,297 期,20074月)

    前言

    作者先前曾于国语日报科学教室中,提出一项创新的试管希伦蒸汽机模型,之后又将此创作写入著作。2006 11月作者出席彰师大主办的物理教育学术研讨会,在会场见到有高中教师复制这项有趣的作品(还是以试管作为容器),欣喜之余,再予以最佳化并制成成品,于20061130日受邀参加中等学校教师研习会时,和与会教师分享,获得一致的肯定和青睐。由于再改良后之作品更实用、更安全,特撰写此文以飨读者,希望在更多的中学教室中能看到这个教具,带给更多的学子欢笑和惊奇。

    蒸汽机的发展历经一段相当漫长的岁月,并非一开始就有活塞的概念。公元一世纪前后,现今埃及北部亚历山卓市的数学家希伦,提出直接利用水蒸汽的反作用力来推动的始祖蒸汽机,称为希伦蒸汽机(Hero's steam engine),希腊话叫风动球(aeolipile)。一般认为希伦蒸汽机是现代喷射引擎和蒸汽机的鼻祖。直到公元1698 年,第一台实际应用在工业生产的活塞蒸气机方才诞生,是英国军事工程师萨弗里发明的蒸汽抽水机。英国锻工纽科门于1712 年又发明一种更有效的蒸汽机,至此蒸汽机的发展有了第一次重大突破。瓦特于1764 年受委托负责修理格拉斯哥大学一台教学用纽科门蒸汽机模型,并在往后近二十年间进行一连串的改进,终于在1781 年左右奠定往复式活塞蒸汽机的关键技术。

    一、器材

    本文介绍原始希伦蒸汽机的简化版本,以磁铁吸住螺丝钉(或铁钉,或铁锥)作为轴承;以烧瓶取代先前采用的试管。

    所需的材料如下所列,尺寸可以视个别情况调整,不必墨守成规,但小巧玲珑,更富美感,费时约一小时即可完工:

    1. 平底烧瓶(100 mL)一个;

    2. 用来塞住烧瓶瓶口的橡胶(硅胶)塞子一个;

    3. 一根直径约1 mm,长约20 公分的铜丝或铝丝;

    4. 酒精灯;

    5. 内径约3.5 mm 的铝管两根,各长约10cm

    6. 长约4 cm 的螺丝钉一支;

    7. 铷铁硼稀土磁铁(强力磁铁)二块(直径约2.0 cm,高约0.4 cm 的圆柱体);

    8. 载玻片一块;

    9. 白杨木条和木板若干(五金行有售)。

    另外还需要用到钻子、锯子、钳子、胶等家庭用工具。

     


    注:原文为繁体,本站发布时未转译,但为方便读者阅读,直接将繁体转为简体。

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