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点亮生命通道 安全矿灯为您保驾护航!

科普小知识2021-07-26 11:54:54
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早在18世纪,英国的煤炭工业就一直蓬勃发展。许多煤矿已经开发,矿工的数量正在增加。然而,由于设备和技术问题,地下故事是常见的,尤其是那种瓦斯爆炸事故,矿工认为是洪水猛兽时有发生。爆炸后解决问题的唯一办法是立即*隧道,防止火势蔓延。在这样做的时候,大量的矿工往往被活埋在矿井里,现场十分恐怖。

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我的(源像素)

瓦斯爆炸是一个非常严重和紧迫的问题,已经作为当务之急提交给英国议会讨论。国会认为,还是请科学家尽快解决。

煤井挖深后,由于通风不良,有时会在井中积聚大量易燃易爆气体和其他危险气体。地下气体遇到火时要么爆炸,要么燃烧。然而,没有照明就不可能在地下挖煤,所以解决这个问题的方法之一就是发明一种适用于煤矿的安全灯。当时使用的矿灯有两个缺点。一个是玻璃罩容易爆裂,另一个是灯罩上方的通气孔容易起火。所有这些疾病都可能导致爆炸和火灾。在早期,许多人也想改进矿灯,但没有突破。

尽管英国议会做出了“决定”,但很少有人自愿长期承担这项任务,因为失败者不止一个。

1814年,由矿灯火焰引起的几次瓦斯爆炸相继发生在英国的纽卡斯尔和卡尔迪煤矿,造成数千名矿工死亡。英国宣布全国哀悼。

事件发生时,英国化学家大卫正在国外访问。1815年4月,当他回家了解这种情况时,他感到非常沉重。他找到助手法拉第,说道:“矿工们急需安全灯。让我们开发它们。我们不能眼睁睁看着矿工一个接一个地死去。”

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大卫(来源:互动百科全书)

法拉第同意他导师的想法,大卫准备接受这项任务。

幸运的是,在大卫出去之前,煤矿公司已经带头,由公司总经理率领的代表团来找他。为了便于研究,该公司还从各种矿井中输送气体进行测试。

大卫最喜欢的学生法拉第建议道:“先生,我们应该首先测试由光引起的气体爆炸,你不这样认为吗?”

“我同意。但是,在点火试验过程中,玻璃瓶会被炸成碎片,飞溅的玻璃渣可能会伤人。你怎么能避免它呢?”大卫过去常做实验,因为瓦斯爆炸伤了右眼。这个惨痛的教训仍历历在目。

法拉第想了一会儿后说道:“如果你用铁板把它挡住,碎片不会伤害到人吗?”

“这不会伤害任何人,但我们如何观察它?”

这两个人沉思了一会儿,但没有想出一个可行的解决办法。但是,如果这个问题得不到解决,测试就不会进行。

大卫日以继夜地思考,每次他想出一个解决方案,他都会立即进行测试,但他无法满足它。

随着时间的推移,矿井事故不断发生,但测试仍然失败,两者都很鲁莽。刹那间,夏天来了。大卫没有时间享受凉爽。他仍然被锁在一个闷热的房子里,看着孤独的灯,苦苦思索。

突然,“砰”的一声打断了大卫的思考。他抬起头,看见一只圣甲虫在窗纱上飞舞。碰撞的声音可以想象碰撞的强度,但是圣甲虫被挡在了窗外。因为纱窗有很好的眼睛,那些试图跳上灯的飞虫都被排斥在窗外。

大卫对这一景象感到惊讶,好像他发现了一个奇迹。结果,他立刻想到了这个难题:“用一个像纱窗一样的铁网代替铁板。玻璃渣飞不起来吗?能够观察到并且非常安全是非常好的。”他甚至对自己抱怨道:“我真笨,难道我每天都坐在这个窗口吗?为什么你从来没有想过纱窗?非常感谢这只可爱的甲虫!”

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法拉第

大卫兴高采烈,急忙去找法拉第。法拉第听了之后非常高兴。他们发现了铁丝网,并立即进行了测试。不出所料,碎玻璃飞不出去。他们一个接一个地测试所有的气体,发现有三种情况:一些一看到火就爆炸,一些只着火,还有一些根本没有反应。然后他们开始改造原来的矿灯,但是所有的测试都失败了。

实验中使用的铁丝网总是生锈,已经被更换过几次了。大卫说,“铁丝网总是生锈的。你能找到另一种金属来代替它吗?”

“你能找到它。”法拉第回答道。

一天晚上,大卫仍在书房设计矿灯。法拉第走过来礼貌地说,“先生,我们将来会用铜网代替铁丝网。你认为这样可以吗?”法拉第说着,用双手把铜丝网板递给了大卫。

大卫拿起铜丝网板,想仔细看看,但蜡烛光线太暗,他的长期阅读和写作能力下降了。他不得不仔细看着蜡烛灯,不小心把网板压到了蜡烛灯上。一英寸长的火焰只有半英寸长。在这种情况下,他只是在火焰上放一点点。奇怪的是,火焰总是在网下燃烧,不会钻出网。这个意外的发现让大卫兴奋不已。他放下屏幕,火焰立即恢复到原来的状态。严肃的科学家突然变得像个孩子,高兴地叫道:

“真有意思!法拉第,试试看!”

法拉第接管了铜丝网板进行了几次测试,结果仍然是一样的。“路终于找到了!”这个意想不到的发现引起了两个人热烈的拥抱。

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大卫和法拉第(来源:https://www.sohu.com/a/217959065_652516)

为什么会出现这种现象?据研究,原来的铜线很容易散热。当火焰碰到铜丝网时,热量迅速在铜丝网周围扩散。火焰被转化成一部分热量被驱散。网外面的温度不高,所以上面没有火焰。

这是一个惊人的发现。使用细铜丝网作为灯罩,不仅可以让氧气进入,还可以让二氧化碳释放出来,灯不会熄灭,导致气体爆炸。然而,美中不足的是,使用铜丝网作为灯罩,虽然安全,但火焰被密集的网挡住,不是很亮,而且会在风吹时熄灭。

大卫和法拉第反复改进和测试他们的矿灯,并解剖传统的矿灯。他们发现矿灯的高温部分在上面。因此,他们在火焰周围安装了一个玻璃罩,在灯的上部安装了一个铜网罩。这样制成的矿灯明亮,不怕风,非常安全。1815年12月,第一盏安全矿灯问世。

为了祝贺安全灯的发明,英国*在矿区举行了盛大的祝贺大会。大卫受到*和工人的高度赞扬。