熱學理論與實踐(2 / 2)

沈括認為,大凡生筋長一尺,幹了就縮短一半,用膠液浸泡而後梳理直,又恢複到一尺,然後再使用,那麼筋力就已經漲到了盡頭,不會再伸長鬆弛了。

又揉製作弓的木材,使它向開弓相反的方向仰曲,然後在上麵黏結上角和筋。這是整治筋的兩個方法。

同時,凡是弓剛開始使用或是在天冷的時候,弓就很強勁而難以拉開,使用久了和在天熱的時候,弓力就弱,箭也射不遠。這是膠造成的弊病。

沈括指出,大凡膠要塗得薄而筋力要漲盡,弓力的強弱依靠筋而不依靠膠。這是弓久射而力量不減弱,寒暑變化而弓力始終一致的原因。

把熱膨脹與熱應力用之於工程也很常見。戰國時期蜀郡太守李冰,在今宜賓一帶清除灘險也用火燒石,再趁熱澆冷水之法。

東漢初四川武都太守虞詡,曾主持西漢時期水航運整治工程,為了清除泉水大石,用火燒石,再趁熱澆冷水,使堅硬的岩石在熱脹冷縮中炸裂,以便開鑿。

這種“火燒水淋法”後世也有應用。比如明清時期也曾用“火燒法”或叫“燒爆法”來開礦。

在金屬冶煉技術中,由於溫度變化範圍大,熱應力問題最值得注意。殷商時代的青銅鑄造工藝中,就設法盡量減少熱應力。

例如殷代中期的盛酒青銅器“四羊方尊”高,它的羊角頭采用“填範法”鑄成中空,泥胎不拿出。這種方法不僅節省了青銅,更重要的是可以避免在冷縮過程中由於厚薄關係而引起縮孔和裂紋。

同時期一些青銅器的柱腳或粗大部分,也采用這種方法,隻有柱腳最末端一二十厘米是鑄成實心的。這種填範法是為了減少熱應力。

3000多年前減少熱應力的“填範法”與後來增大熱應力的火燒法,都從不同側麵顯示了我國古代對於熱膨脹與熱應力的認識。

[旁注]

鍍金 一種裝飾工藝,是指在器物的表麵鍍上一層薄薄的金子。其法是先用金汞薄薄地鍍上一層,隨後加熱使汞揮發。用電解或其他化學方法,使金子附著到金屬或別的物體表麵上,形成一層薄金。鍍金分為兩類,一類呈同質材料鍍金;另一類是異質材料鍍金。

《夷堅誌》 南宋時期洪邁所著筆記小說集。此書是洪邁所經曆的宋代社會生活、宗教文化、倫理道德、民情風俗的一麵鏡子,為後世提供了宋代社會豐富的曆史資料。《夷堅誌》是自《搜神記》以來我國小說發展史上的又一座高峰,對後世產生了極大的影響。

李商隱 (813年~858年)。唐代晚期著名詩人。擅長詩歌寫作,駢文文學價值也很高,和杜牧合稱“小李杜”,與溫庭筠合稱為“溫李”。其詩構思新奇,風格穠麗,廣為傳誦。作品收錄為《李義山詩集》。

李冰 戰國時期著名的水利工程專家。他征發民工在岷江流域興辦許多水利工程,其中以他和其子一同主持修建的都江堰水利工程最為著名。幾千年來,該工程為成都平原成為天府之國奠定堅實的基礎。後世為紀念李冰父子,在都江堰修有二王廟。

虞詡 (?~137年)。東漢時期名將。安帝時,始為朝歌長,後任懷縣縣令、武都太守。順帝時,官至司隸校尉、尚書仆射、尚書令等職。虞詡一生文韜武略,戰功卓著,為官清正廉明,剛正不阿。他的事跡被載入《後漢書·虞詡列傳》,可謂是名垂千古。

四羊方尊 商朝晚期青銅器。屬於禮器,祭祀用品。高58.3厘米,重近34.5千克。現收藏於中國國家博物館。在古代的青銅器中,有不少器物以其獨特的造型而引人注目,四羊方尊便是其中一例。它的造型以動靜結合,寓雄奇於秀美之間,可謂巧奪天工。

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李冰在修建都江堰的施工中,曾經將木柴架在石頭上,點火燒之,當把石頭燒得火熱時,馬上將冷水或醋猛澆其上,熱石突然遇冷爆裂,甚至炸成碎片,最後清除了岩障。

李冰運用的這種用火燒岩石的方法,被後人稱為“燒石沃醯法”,並一直沿有。

唐代為發展黃河漕運,就用此“燒石沃醯法”,在今山西省的垣曲、夏縣和平陸三縣的黃河航道北岸開鑿成棧道。還用此法在三門峽以東岩石崖開鑿成一條“開元新河”,也就是民間俗稱的“娘娘河”。