其他機械的發展
“魔棒”“變”出了複印機
說來有趣,現在廣泛采用的複印機是美國科學家查切斯特·卡爾森受“魔杆”玩具的啟發而發明的。
1930年,卡爾森大學畢業後忙著在紐約一家電器公司當辦事員。每天從早到晚,他都忙著打印書信,抄寫書稿,複製圖片和報表。枯燥繁瑣而又單調的工作,使他逐漸厭煩起來。
當時,美國的一些大公司已經在運用照相技術來翻拍和複製文件,然而這種辦法操作複雜,成本又高,很難普及使用。卡爾森就悄悄對公司的照相複製設備進行改進,摸索出一套簡便實用的新方法,受到了經理的讚揚。但他對此並不滿足,想發明一種更快捷的辦法,即把要複製的文件塞進機器裏,一按電鈕,就能得到一模一樣的副本。如果能造出這樣的機器,那該多好啊!卡爾森心裏盤算著。
這時,他不由得聯想起童年時玩過的一種“魔棒”玩具。這是一個像筆杆一樣的長棒,用它在白紙上塗畫,然後撒上一層五顏六色的金屬粉,結果這些金屬粉就會使塗畫過的圖案、字跡在紙上顯出來。
想到這裏,他立刻找來“魔棒”在辦公室裏琢磨起來。為什麼金屬粉會顯出圖案和字形呢?啊,原來這是靜電感應在起作用。用橡膠製成的“魔棒”在紙上摩擦後,就會使紙帶上正電荷,而撒上的金屬粉帶的是負電荷,根據異性電荷相吸的原理,結果就會在紙上顯出用“魔棒”塗過的圖形和文字來。
在“魔棒”的啟發下,卡爾森找來許多靜電學方麵的書籍學起來。他起早貪黑地學習著,甚至在乘坐地鐵時還在思考:怎樣才能使圖形和文字從一張紙上傳到另一張紙上去呢?
掌握了理論知識後,他便開始進行研製和試驗。為此,他用微薄的工資租下一間小房做實驗室,又請了一位助手來幫忙。經過反複試驗,卡爾森找到了一種塗硫的金屬板,摩擦後它能帶正電荷。為了使原稿的字跡能清晰地印出,他又搬來照相法,用曝光使靜電感應的效果更強。
1938年10月,他和助手拚裝成了一台簡單原始的複印機,並開始調試。卡爾森用手帕在塗硫的金屬板上使勁摩擦,使它產生正電荷,然後用燈光透過玻璃對金屬板曝光,同時在金屬板上撒上帶負電荷的石鬆子粉(相當於現在複印機用的碳粉)。不一會兒,金屬板上就清楚地顯示出在玻璃上寫出的字樣。接著,他又小心翼翼地把一張蠟紙平壓在金屬板上,蠟紙上很快就複印出同樣的字。啊!靜電複印成功了!卡爾森和助手高興地擁抱著跳起來。
此後,卡爾森帶著這台初試成功的複印機四處表演,進行宣傳。但富有的商人和老板們卻譏諷嘲笑他,認為他的複印機是個“粗糙的大玩具”,無利可圖,誰也不肯出錢幫助他完善這項發明。但卡爾森不理會這些,憑著自己堅強的毅力繼續進行鑽研改進。“功夫不負有心人”,又經過幾年的奮鬥,卡爾森終於在1947年創製成功了世界上第一台靜電複印機,為人類社會文明的發展,做出了應有的貢獻。
從製冷機到電冰箱
獲得熱很容易,但是想在熱天得到一些冰,卻不是一件簡單的事情,羅馬帝國的皇帝為了喝冷飲,驅使奴隸到高山上卻取冰,冰水和血水灑滿坎坷不平的山路。
我國古代則在隆冬季節采冰,存放在地窯裏,以備夏天使用,科學家培根為了研究雞肉為什麼在冰雪裏不腐爛,自己建了一個埋在地下的冰庫,每天去觀察,後因著涼而死,看來獲得冰不是一件容易的事。
1540年,在意大利的羅馬出現了一種化學冷卻法,當用水溶解硝酸鉀的時候溫度會下降,比拉夫郎卡在一本名為《冷卻法》的書裏稱這是他發明的,據說這樣冷卻的葡萄酒喝了以後,使人的牙根受不了。
18世紀中葉,人們知道空氣突然膨脹後會使溫度降低,美國的戈裏利用這個原理做了一個機器,並用它製出冰來,這個發明使人感到十分驚奇。《環球》報說:“在佛羅裏達州有一個怪人,他說他和萬能的上帝一樣能用機器製冰。”
但是這種機器的效率很低,我們都知道一種簡單的冷卻方法,就是蒸發,如果在手背上塗一些酒精,我們的手會感到十分涼爽,塗乙醚效果就更明顯,醫院裏用這種方法來進行麻醉,原因是酒精或乙醚蒸發時要大量吸熱。
不過用這種辦法來獲取冰要損失大量珍貴的乙醚,珀金斯在想,能不能不讓乙醚散失,循環使用呢? 1834年,他製作了一個手動製冷機,用的工作物質是乙醚,機器內的乙醚可以反複使用,並獲得一項專利。一個夏天的晚上,他的助手用這台製冷機的模型製得少量的冰,欣喜若狂地機械師用毯子把冰包起來,乘上出租汽車穿過倫敦馳向珀金斯的住宅。這是第一次用閉路的壓縮和蒸發的辦法獲得的冰。其原理和現在電冰箱的原理類似。
科學家發現利用壓縮的辦法可以使一些氣體液化。18世紀末,馬隆液化了氨。如果把液態氨突然汽化就可以得到很低的溫度。這給獲得低溫開辟了道路。