|
熱脹冷縮現(xiàn)象在古代得到很好的應(yīng)用。古代人多以銅而少以鐵制作度量衡的標(biāo)準(zhǔn)器。他們的理由是，“銅為物之至精，不為燥、濕、寒、溫變節(jié)，不為霜、露、風(fēng)、雨改形?！?《前漢書·律歷志》)顯然，古代人不可能精確地測(cè)定各種物體的膨脹系數(shù)，因此也就不能比較銅與鐵究竟哪一個(gè)在同樣溫差下膨脹較多。他們只能從物體經(jīng)受風(fēng)雨寒熱之后的外表變化中選取較好的材料。由于鐵比銅更容易生銹、剝蝕，即“改形”，因此將銅作為度量衡標(biāo)準(zhǔn)器的材料是理所當(dāng)然的；而古代人從中發(fā)現(xiàn)寒溫之變會(huì)使物體“變節(jié)”，這與熱脹冷縮的道理也是一致的。 據(jù)《華陽(yáng)國(guó)志》載，在戰(zhàn)國(guó)末、秦統(tǒng)一中國(guó)之前，李冰為開鑿都江堰，曾利用熱脹冷縮原理打碎攔路巨石。都江堰兩岸懸崖巨石堅(jiān)硬，鉆斧工具無(wú)可奈何。李冰想出一個(gè)辦法：先在其上堆放柴草，火燒柴草，使巨石熾熱，然后用水澆，于是石裂可鑿。東漢時(shí)，成都太守虞詡〔xu許〕主持西漢水(嘉陵江上游)航運(yùn)整修工程，也用了同樣的方法：“詡乃使人燒石，以水灌之，石皆坼〔che徹〕裂，因鐫〔juan娟〕去石?！?《后漢書·虞詡傳》)這種方法在水利工程和采礦工程中被廣泛運(yùn)用，并被稱之為“燒石易鑿法”，“燒爆法”(《物理小識(shí)》卷七)。 古代名門權(quán)貴，腰間常佩帶轆轤劍，劍柄玉制。所謂轆轤，是兩塊球形玉相套合而成，外形似“呂”字，“環(huán)口中間，似轆轤旋轉(zhuǎn)，無(wú)分毫隙縫”。古人如何將一個(gè)球形玉的軸塞進(jìn)另一個(gè)的孔洞中？ 原來(lái)是，將帶孔洞的球蒸煮加熱，然后將另一球的軸塞入孔洞。元代陶宗儀經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)之后，得“煮之胖脹”的科學(xué)結(jié)論。(陶宗儀：《南村輟耕錄》卷二三)“胖脹”與膨脹是同一個(gè)意思。 但是，在蒸煮加溫過(guò)程中，如果溫度足夠高，某些物質(zhì)的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化。 物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)。溫度改變能使這三種狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換。人們首先從天氣變化中觀察到物態(tài)的變化。同是雨水，“夏日則雨水，冬日天寒則雨凝而為雪”(《論衡·感應(yīng)篇》)。“云霧，雨之徵也。夏則為露，冬則為霜，溫則為雨，寒則為雪”(《論衡·說(shuō)日篇》)。在日常生活、煮水做飯中，人們更經(jīng)常地觀察到水與汽兩相之間的變化。水與冰兩相間的變化使人們正確地作出其間溫度不同的結(jié)論：“冰，水為之，而寒于水?！?《荀子·勸學(xué)》)“冰生于水而冷于水。”(《劉子·精神》) 在古代，對(duì)于物態(tài)變化最有研究的當(dāng)屬煉丹家。他們?yōu)榱酥迫 伴L(zhǎng)生不老藥”或“點(diǎn)鐵成金”，終生隱居山林，將一些藥物、礦物加熱、煅燒、蒸煮、冷卻，使其物態(tài)發(fā)生變化。最早的煉丹家之一葛洪曾說(shuō)：“丹砂燒之成水銀，積變又返丹砂。”(《抱樸子·內(nèi)篇·金丹》)“丹砂”是含汞的合金。他發(fā)現(xiàn)了固態(tài)礦物與液態(tài)汞之間的狀態(tài)變化。出于保密，煉丹家的許多著作很難讀懂。但是，加熱汞的過(guò)程是眾所周知的。明清之際王夫之(公元1619-1692年)說(shuō)：“汞見火則飛，不知何往，而究歸于地?！?《張子正蒙注·太和篇》)這里說(shuō)的是，液態(tài)汞經(jīng)加熱而變?yōu)闅鈶B(tài)飛往空中，然后氣態(tài)汞又凝結(jié)為液態(tài)而掉落地面的過(guò)程。 在長(zhǎng)期煮水泡茶的生活實(shí)踐中，人們對(duì)于水的沸騰現(xiàn)象有仔細(xì)的觀察記載。在水未沸騰時(shí)，無(wú)氣泡出現(xiàn)，稱為“盲眼”；水初開時(shí)水泡像“蟹眼”那么大，然后像“魚眼”那么大；最后水泡翻滾跳躍(蔡襄：《茶錄》上篇)。其實(shí)，古代人觀察到水隨溫度升高而遞次沸騰的現(xiàn)象。 沸騰是狀態(tài)變化的一種形式，蒸發(fā)則是這種變化的另一形式。明代莊元臣說(shuō)：“置水于室，弗動(dòng)弗易，久而水減寸焉?！?《叔苴子·內(nèi)篇》卷一)這正是水在常溫常壓下的蒸發(fā)現(xiàn)象。古代人酷愛硯石，好硯石加上貴重硯匣，可謂文房四寶中珍品。因?yàn)楹贸幒小皬?fù)之以匣，數(shù)日墨色不干。經(jīng)夜，即其氣上下蒸濡，著于匣中，有如雨露”?！澳珰庹?，上騰其墨，乃著蓋上。久之，蓋上之墨復(fù)滴硯中”(陸游：《老學(xué)庵筆記》卷八)。這樣，墨水經(jīng)久不干。這種現(xiàn)象是由于墨水的蒸發(fā)，以及在密閉容器(墨盒)中過(guò)飽和的蒸氣凝結(jié)成水的緣故。 |
|
|
來(lái)自： johnney908 > 《讀醫(yī)札記》
