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把火“关”进笼子

2021-01-11 08:31:22 发明与创新·小学生 2021年1期

付良瑞

第一次工业革命让人类进入蒸汽时代,煤炭成为燃料的主要来源,促进了煤炭工业的兴起。但是,因为技术和设备有限,矿井里经常发生事故,其中最可怕的是煤气爆炸。

当时没有电灯,矿工在挖煤时使用矿灯,这种灯的玻璃罩易爆裂,同时上方的出气口极易窜出火苗。由于通风不好,矿井中聚集了煤气等危险气体,遇到明火后会引发爆炸。

1814年,英國多家煤矿相继发生煤气爆炸事故,死伤数千人。煤矿生产安全问题被提上政府工作议程,政府希翼科学家尽快设计出适用于煤矿生产的安全灯。

英国化学家汉弗里·戴维知晓这一情况后,自告奋勇承担这项工作。在研究灯火引起气体爆炸的试验时,他从纱窗阻挡飞虫飞入房间的现象中受到启发,用铁丝网代替不易观察试验情况的铁板,用于阻挡飞溅的玻璃瓶渣。由于铁丝网容易生锈,戴维又用铜丝网替代它。

在一次试验中,戴维意外发现矿灯中的火苗总在铜丝网下燃烧,并不钻出网眼。原来铜丝散热性能好,火焰在与铜丝接触的过程中,会沿着铜丝网向四周快速散发一部分热量,这样火就被“关”起来了。这一发现令戴维有了新的研究方向:用细密的铜丝网做灯罩,既不会阻碍氧气进入,又有利于二氧化碳排出,更重要的是,火焰不会从网眼中窜出来。尽管这种做法非常安全,但是由于铜丝网的遮挡,矿灯亮度有限,而且很容易被风吹灭,于是戴维反复改进和试验。

戴维发现矿灯的上方温度最高,于是在保持矿灯四周依然为玻璃罩的基础上,只在矿灯上方安装铜丝网罩。这不仅能保证安全,还可以解决亮度和易灭的问题。1815年12月,第一盏安全矿灯问世!

戴维的发明拯救了无数矿工的生命。虽然如今矿工使用的是电灯,但是大家将永远铭记这位用科学发明造福人类的英雄——汉弗里·戴维。

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