世界上第一种蒸汽机是公元前100年一位名叫“希伦”的古希腊人发明的,利用喷射的水蒸汽的反作用力推动机器旋转。我们知道第一种实用的蒸汽机是工业革命时期的英国人瓦特发明的,虽然希伦的发明并不实用,只是一种好玩的模型,但是为后人提供了利用蒸汽动力的思路。
下面是希伦蒸汽机的模型。
火堆上是一个密封的大锅,锅里是沸水,沸水产生蒸汽,水蒸气通过导管传到一只有转轴的空心圆球里。圆球表面伸出2支"L”形管子,水蒸气从管子喷出,产生的反作用力推动圆球旋转。
虽然这个装置原理很简单,说实话结构也不复杂,但是要亲手做一个这样的演示装置,还是有相当的难度的。
下面这个装置是一个台湾的教育网站上的,是我看到的最简单、最巧妙的希伦蒸汽机的演示装置。
一支带软木塞的试管,装半管水,木塞上打两个洞,插两根细铜管进去。铜管的两端呈"L"形弯曲,且开口变细。
该装置巧妙的地方在于,省略了最难加工的机械转轴。软木塞上还用铁丝绑了一颗螺丝钉,把螺丝钉的尖端吸在一块磁铁上,利用磁铁的吸力把整个装置吊在空中,这样装置不但能够自由地旋转,而且阻力比大多数机械转轴都要小。这也算是一种磁悬浮装置吧!
在酒精灯的加热下,试管里的水开始沸腾,不断产生蒸汽。水蒸气从铜管里面喷出,发出“呜呜”的响声,推动试管快速旋转。铜管的喷口越细,试管内的蒸汽压力越大,喷出的蒸汽速度约高,获得的反作用力越大,推动试管旋转的力也就越大,当然试管也就旋转得越快。
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