科普文章-灯(3)

三、更上一层楼

蜡烛的改进

原来的蜡烛—牛油烛、皮油烛、蜜烛、白蜡烛等等,都有一个通病——好“哭”!

“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干。”“蜡烛有心还惜别,替人垂泪到天明。”古代诗人这些脍炙人口的诗句,使我们仿佛看到了蜡烛孤独地燃烧着的情景。

长夜沉沉,点着的蜡烛吃力地颤动着,发出微弱的光,头上是烧焦的烛芯,周身是淋漓的热泪……

要叫蜡烛不落泪,就得时刻操心它,照管它,给它剪掉烛花。古典小说中经常可以看到“将厅上灯烛剔得明亮”,“拿起烛剪,将烛花剪掉”之类的叙述。

唐代诗人李商隐在给家人的诗《夜雨寄北》中写道:“何当共剪西窗烛,却话巴山夜雨时”。这里说的是作者非常希望早日跟家人团聚,什么时候才能和你在西窗下一起剪着烛花,聊着天,来回忆这巴山夜雨的情景呢!

你看,聊天的时候还不能忘了剪烛花,可见剪烛花已经成了夜间点灯中的日常事务了。

烛花要用剪子剪去,这不仅非常麻烦,而且也不清洁。怎样才能解决这个问题呢?

剪烛花是为了防止蜡烛落泪。而蜡烛之所以落泪,恰恰是因为烛芯做得不好。烛芯不能完全燃烧,越伸越长,慢慢便结成了烛花。烛花使火焰不断扩大,受热熔化的蜡超过了需要,就在蜡烛的四周点点滴滴地淌下来,人们称它为蜡泪。

这就是说,为了不剪烛花,又不叫蜡烛落泪,就得在烛芯身上打点主意。

烛芯太粗,消耗油脂过多,不行。烛芯太细,点起来火光不足,也不好。烛芯的粗细首先要选择好。

另外还要在烛芯的编织上下功夫。

过去的烛芯做得很紧,吸不足烛油,老是燃烧灯芯,当然容易生烛花。现在的灯芯用单坯儿的棉线做成,比较松软,能够充分吸收烛油,恰如其分地燃烧,燃烧后的烛芯很坚硬,老是弯曲着,凸出在火焰的最热部分,使烧焦的炭进一步氧化成二氧化碳跑掉,也像油脂一样随着燃烧而消失,而不是越伸越长,结成烛花。

这样一来,蜡烛终于克服了过去的缺点,不再落泪,“蜡炬成灰泪始干”,大概应当改成“蜡炬成灰光始灭”了。

革命烈士肖楚女非常赞美蜡烛的这种“情操”,他曾经说过:“人生应该如蜡烛一样,从顶燃到底,一直都是光明的。一个人从生以后一直到死,都要做对人民有益的正大光明的事,虽然肉体死去,而精神是不灭的

蜡烛不落泪了,这当然很好。但是还存在着有气味和冒烟的毛病。解决这个问题的办法是在制烛的原料上下功夫。经过多次实践,终于制成了一种新的质量更高的蜡烛——硬脂烛。

过去牛油、羊脂制成的蜡烛都是有气味的,而且颜色也不好。硬脂烛却有着洁净白亮的外表,手摸起来不感到油腻,也很少有气味。

制造硬脂烛的原料是硬脂酸,硬脂酸是包含在动植物油脂里最好、最坚硬的部分。

油脂由甘油和脂肪酸构成。为了从油脂里提取硬脂酸,就必须把甘油从油脂里除去。办法是把油脂放到水和硫酸里煮沸,结果甘油沉到底下,脂肪酸浮到上面,取出脂肪酸放进压榨机,将液态的油酸压滤出去,最后就得到一块块挺硬的蜡状物——硬脂酸。

说到这里我们就明白,硬脂烛虽然和普通的蜡烛一样,是用同一种原料,比如牛油制成的,但是硬脂酸毕竟不是普通的牛油,而是经过彻底净制的牛油了。它消除了不愉快的气味和油腻,而且硬度、色彩、质量都比普通的牛油烛好得多。

硬脂烛点火不冒烟,也不流泪,烛光明亮清爽,很受群众欢迎。

这位蜡烛家族里的“后起之秀”是一八三一年在法国诞生的,过了不久全欧洲就都建起了硬脂工厂。

蜡烛一直使用到今天。今天的蜡烛生产甚至连硬脂酸也不常用,多半使用石蜡作原料。

石蜡是石油里的成份,是石油加工所得的一种产品,无臭无味,白色或淡黄色的蜡状物。用它制成的蟠烛,质量不比硬脂烛差,可以节约大量的动植物油脂。

制烛的技术也比过去大有进步。

采用机械化操作,石蜡经过熬蜡、浇注、冷却、出模、切芯、修尾等工序,大批大批的蜡烛就诞生了。

油灯更亮了

古代的油灯,不管是中国的还是外国的,都爱冒烟——这是个很大的缺点。

油灯为什么会冒烟?过去人们只是在实践中感觉到油灯冒烟同油燃烧得太快有关系。于是他们给油灯装备了灯芯,使油慢慢地燃烧,这样油灯冒烟的情况果然要轻得多。

但是,这没有从根本上解决问题,油灯仍旧在冒烟,只是“没有灯芯拼命冒,有了灯芯慢慢冒”罢了。

这又是为什么呢?

四百多年以前,意大利的美术家、自然科学家、工程师和哲学家里昂那多•达•芬奇经常思考这一点——既然烟的主要成份是游离的碳,那么产生烟的原因就仍然是空气供应不足,从而使碳不能完全和氧结合造成的。他看到火炉加上了通风设备一烟囱,可以减少冒烟,就想为什么不把烟囱借给油灯用用呢?

达•芬奇这样做了。他给油灯安装了一个“烟囱”,“烟囱”把燃烧产生的热空气和废气——水蒸气和二氧化碳从上方排除出去,而让含有充足氧气的新鲜空气从下面补充进来这样一来,油灯的点燃情况果然大有好转。

不过,你若认为达•芬奇是世界上第一个给油灯安上“烟囱”的人,那就不确切了。不要忘记,早在两千多年以前,也就是比达•芬奇还早一千六百多年,我国西汉时期的劳动人民就制出了精美的“长信宫灯”,那才是最早装有烟道的灯呢!只可惜制造这灯的能工巧匠没有留下名字,也没有留下任何文字来说明他的想法。

人们把油灯的“烟囱”叫做灯罩。起初,圆筒形的灯罩是用白铁皮做的。因为它不透光,所以还得做一个支架,把铁皮灯罩高高支起来,安置在火焰的上方。

差不多又过了两百年,法国的一位名叫垦开的药剂师,建议用透明的玻璃罩来代替不透明的铁皮罩。但是他没有想到:既然玻璃灯罩是透明的,那就可以把它往下放一放,直接罩在火焰上,从而取消下面的支架。又过了三十三年,瑞士人阿尔干德才想到了这一点。他降下了灯罩,取消了支架。

不过,跟着又出现了一个新问题:灯罩直接罩在灯头上,阻止了下面的空气向灯罩里流动,这怎么办呢?

阿尔干德决心向灯头开刀。他用一个圆铁片盖在油池上,叫做顶盖。顶盖比油池口的直径要大,上面钻着许多通空气的小孔;中间有一根竖直的铁皮管,是插灯芯用的;管子上也有许多小孔,空气经过小孔进到灯芯里,再从那里进入火焰的中心。灯罩罩在顶盖上,因为顶盖上有许多小孔,所以空气流动畅通无阻,可以保证往灯头输送进足够数量的新鲜空气。

在这同时,玻璃灯罩也慢慢地改变了原来的长筒形的式样,变成两头小、肚子大的形状。灯罩在靠近火焰的地方显得宽大一些,这样,空气流过这里的时候速度比较慢,火焰就不致于拉得很长;灯罩的上部比较细,不能太粗,太粗会减弱甚至失去“烟囱”的抽气作用。这就是阿尔干德发明的油灯,时间是公元一七八二年。

灯罩装上了,还需要改进灯芯。

法国人列齐耶经过长期反复的试验研究,得出了扁平的灯芯比圆形的灯芯好的结论,因为扁平的灯芯形成一种扁平的火焰,空气比较容易进到火焰的内部,有利于灯油的完全燃烧。

于是人们就把灯芯织成扁平的带子,并在灯头上安装一个小小的齿轮,用一根轴与灯头外面的旋钮连接。只要捻动旋钮,就能把灯芯随意升高或降低,以达到调节火焰亮度的目的。

欧洲的油灯就是这样逐步地完善起来的。

但是,尽管作了这么多改进,油灯的点燃情况仍然不够理想,它所发出的光并不比一般的蜡烛亮多少。

原因在哪儿呢?原因是燃料不太好一般的植物油太粘稠,不容易被灯芯吸上去。

现在的问题已经不是空气供应不足,而是燃料输送不及时。

为了解决这个难题,人们采取多种措施。有人设法把油池从灯头底下改装到灯头旁边,以加强向灯头输油的能力;有人给油灯安装了一个小小的“油泵”,利用钟表机关开动

“油泵”,把油输送到灯头上;有人在油池里放上一个金属环和弹簧,利用弹簧的压力把油压上灯头;等等。

总而言之,一切都是为了叫油快快地供给灯芯,让火焰点燃得更亮。

后来,人们起用了新的燃料一石油,特别是在十九世纪中叶,油灯的油池里普遍地灌上煤油以后,这些困难就迎刃而解了。什么油泵、弹簧之类,统统都可以取消。因为煤油的粘性小,渗透力强,很容易被灯芯所吸收,所以也就用不着那些复杂的送油机构了。

从点一般的动植物油灯到点煤油灯,这在照明技术史上是一个很大的进步。煤油灯继承了它的前辈的优点,而且进一步发扬光大。

煤油灯有了灯罩,一方面保护火苗不被风吹熄,另一方面又起到良好的通风作用。正像没有一支足够长的烟囱,火炉就不能烧好一样,如果把灯罩拿去,煤油灯会马上冒起浓烟,光色黯淡,甚至跳几下就熄灭的。

有着良好结构的煤油灯,燃烧比较完全,基本不冒烟,火焰温度高,灯光白亮,受到用户的普遍欢迎。

不应该忘记,新的煤油灯也同历史上的其他发明一样,不是属于哪一个人的,而是不同国家、不同时代许多人的劳动结晶。我们尊敬和钦佩那些为人类臝得更多光明而贡献了自己的聪明才智的发明家,也决不能忘掉千千万万在改进灯的照明上付出了辛勤劳动的无名英雄!

煤油灯传入我国已有一百来年的历史,到本世纪二十年代才开始流行。起初只有有钱人家点得起,后来逐渐普及到农村。解放以来,随着我国社会主义建设事业的发展,绝大部分的煤油灯已被电灯所代替,现在我们只有在缺少电力照明的地方才能见到它。

马灯及其他

“红军灯,红军灯,

照亮穷苦人民的心,

沿着红军道路走,

不忘革命闹翻身。”

这是流传在云南省鹤庆县的一首民谣。

一九三六年四月的一天晚上,中国工农红军第二方面军,在长征途中来到鹤庆,要趁天黑向丽江、石鼓方向进军。

贫农寸秀山给红军带路。他从红军手里接过一盏马灯,为红军带路一夜。天亮到达目的地后,红军就把这盏马灯送给他作为纪念品。后来,他把这珍贵的革命文物献给了革命历史博物馆。

这是一盏凝聚着军民血肉情谊的灯,可它又是一盏极其平凡简陋的灯。它同我国传统的马灯一样,有一个长方体的铁皮灯罩,上面钻有一些小孔用来流通空气,周围四面像窗户似的镶着玻璃,罩顶上焊着提梁,罩里面是盏豆油灯。

这样的灯也叫风灯。

如果把马灯铁皮灯罩上的玻璃窗有一面换成放大镜,那么这种灯就叫孔明灯。在十九世纪后期,孔明灯曾经风行一时。

后来,马灯继续有所改进;铁皮灯罩逐渐被淘汰,整个儿地换成了玻璃灯罩;豆油也换成了更适宜点灯的煤油。

在陆上行走要用灯,在水里行船也要用灯。把马灯略加改革,悬挂在船舶的桅杆上,可用作夜间行船的标志。这么一来,马灯又:有了一个新名字——桅灯。

马灯、风灯、孔明灯、桅灯等等,名称不同,实质一样,它们都是在我国古老的马灯基础上,根据不同的实际需要,吸取了国外煤油灯的优点而制成的。

煤气灯的来历

一支正点着的蜡烛,你把它吹灭,将会看到冒出一缕白色的烟气。趁白烟还没有消失,你再划根火柴,去碰一下白烟的顶端,你就会听到“噗”的一声,蜡烛又重新点燃起来了。

你看,在这整个过程中,火柴的火并没有直接接触到灯芯,可是蜡烛却点着了。这是怎么一回事呢?如果我们把烛芯上冒出的白烟收集起来,拿去化验一下,就会发现它的主要成份是一氧化碳和少量的水蒸气。一氧化碳是一种可燃气体,也就是我们平常所用的煤气(煤气的种类很多,成份也不一样)的主要成份。

这就是说,一支蜡烛就是一个小小的“煤气制造工厂”。蜡烛被点着后,烛油受热熔化,在氧气供应不足的情况下,它首先被烧成一氧化碳和水蒸气(一氧化碳继续燃烧才变成二氧化碳)。一旦我们把烛火吹灭,没有烧完的一氧化碳气体就呈白烟袅袅上升。当我们用火柴去点燃白烟时,火焰将顺着白烟迅速地延烧到烛芯,于是蜡烛又点着了。这个延烧过程进行得非常之快,以致我们看起来好像火焰是从火柴上一下子跳到烛芯上去的。

这种现象不仅发生在蜡烛上,而且也发生在油灯上:所有的油灯也都是制造煤气的“小工厂”。不论是动物油、植物油还是煤油,受热点着后一开始都是产生煤气和水蒸气,然后这种混合气体再燃烧,产生的火焰就是油灯的火焰。

弄清了蜡烛和油灯燃烧的本质和过程,有人就想:何必让蜡烛和油灯去制造煤气呢?我们自己直接来给它制造不是更方便一些吗?应该建立一个制造煤气的工厂,把制得的煤气用管道输送到各家各户。

这个人就是英国人威廉•麦尔多克。

公元一七七〇年,也就是当麦尔多克还是一个孩子的时候,他就在他家的花园里,从泥炭的矿苗中取得了煤气,并用它在住宅旁边的地穴里燃着发光。后来,他从工人成为布尔顿和瓦特工厂的工程师,仍然利用业余时间去试验他在童年时代所发现的东西。

麦尔多克制造煤气可不用动植物油,而是用价钱便宜、来源丰富的煤作原料。他把煤放在一个密闭的炉子里加热,煤在这里不能像在普通的炉子里那样烧成二氧化碳,而是乖乖地受热分解,除了固体的焦炭以外,还可以得到煤气、煤焦油和水蒸气等。经过冷凝器的冷却,煤焦油和水蒸气凝结成液体而留下,煤气(主要成份是氢气、甲烷、一氧化碳等)却沿着长长的管道奔向各个用户。

公元一八〇一年,麦尔多克第一次在他工作的工场里全部用煤气来点火取光。他一不用灯油,二不用灯芯,而是靠着从一根细铁管中送来的煤气,燃出一朵朵美丽的火花。

在麦尔多克试验煤气灯的同时,法国的列邦也在做这项工作。十九世纪初叶,他俩的煤气灯分别问世了。这些煤气灯并没有什么特殊的式样,开始甚至连灯头也没有,只是等煤气从管口涌出来的时候就点着它。

后来,人们发现,阿尔干德的煤油灯头也可以用到煤气灯上。当然,煤气灯头上不能只有一个小孔,两得有许多个小孔,这样空气才能更好地进到灯头里,帮助煤气一起燃烧。

煤气灯头的式样越来越多。有三个叉开小孔的叫鸡爪灯;钻成一排小孔的叫鸡冠花式灯;把一排小孔拉成锯口,烧成一片火焰的胃是蝙蝠翼式灯;鱼尾灯的灯头是由两个喷嘴0组成的,火焰之间交成一个角度相接触。

跟一般的煤油灯一样,煤气灯头上也罩着一个玻璃灯罩。因为煤气灯诞生的时候,油灯已经制作得相当完美,所以煤气灯在很多方面只要利用现成的式样就行了。

要知道,煤气灯的发明在当时是轰动一时的,简直成了人们最时髦抑。〕的谈话资料。当时的报纸、杂志也竞相报道,其中有一家报纸在谈到煤气灯时就这样写道:“屋子里可以日夜点着火,一个人都用不着看管。这种火可以挂在天花板上,照得满屋子通亮,没有烛台投下来的

影子,也不会产生暗淡的烟雾。”

尽管煤气灯有这么多优点,因为室内用它照明费用太大,所以一般只是把它用作街道上的路灯。不用说,这种煤气路灯不仅灯光明亮,而且使用方便。

水火合作放光明

俗话说:“水火不相容”。水和火历来是死对头。但是,我们在这里要讲的一种灯,却正好相反,火不仅不怕水,而且非常喜欢水;没有水灯就点不着,甚至水少了也不行。

这种水火相依的灯,叫做电石灯。

电石的学名叫碳化钙,遇水会发生激烈的化学反应,生成复氧化钙和乙炔。乙炔是一种可燃气体,同煤气一样,只要划一根火柴,马上就点着。电石火正是乙炔燃烧的火焰。

这是什么意思呢?这就是说,水在这里是参加化学反应不可缺少的物质;没有水,化学反应进行不起来,当然也就不会产生乙炔气,更谈不上有什么乙炔火焰了。

当研究化学的人发现了上面的秘密,并且在一八九二年找到了用无烟煤和石灰石大量生产电石的方法以后,很快就把乙炔的火焰利用起来;首先是用来点灯,结果诞生了电石灯。

乙炔的发热本领很强,燃烧起来温度很高,火焰明亮,要比一般的煤气灯亮几倍。在本世纪三、四十年代,我国有些城市里,甚至连室内照明都用电石灯。即使到现在,每当夜幕降临,在街头的流动售货车上,还时常能见到电石灯在闪闪发光。

电石灯的构造并不复杂,主要部分是两个罐子,一个正立,一个倒扣。电石放在正立的用金属做的小罐子里,然后倒扣上一个大罐子。两个罐子必须扣得很紧,而且倒扣的一个要钻个孔,给它焊上根细长的“脖子”,通过小孔与罐内相连;“脖子”的嘴部要做得很尖很细,只能通过一个针尖。

此外,还要有一个盛水的容器,这可以用铁、铜或陶瓷器皿来制作,但是不能用铝制品。它的容积要能装得下扣在一起的两个罐子以及足够的水,以供电石进行化学反应的需要。

使用时,把电石放好,把罐子扣紧,让它坐在水中。这时,你就会隐隐约约地听到罐子里有“嘶嘶”的声响,罐子壁会发热,“尖嘴”里会有一股凉丝丝的气流窜出来,这就是乙炔气。用火柴一点,“噗”的一声,“尖嘴”上燃起了一朵明亮的、跳跃的火花。

原来,水是个无孔不入的东西,它能沿着两个罐于之间的缝隙进到小罐子里去,同电石发生激烈的化学反应,于是,乙炔气就源源不断地涌到尖嘴出口,遇火就燃烧起来。

电石灯里的水必须放得适量,如果水太少,产生的乙炔少,火焰就很微弱,甚至最后会熄灭。如果水太多,反应就会过于激烈——罐子里“嘶嘶”声大作,并且“咕冬、咕冬”地震动着,乙炔剧增,压力升高,火苗又大又黄,冒着又浓又黑的烟,电石消耗得很快。只有水放得适量,电石灯才安静地燃烧,黑烟消失,蓝白色的火苗明亮而清爽。人们给电石灯起了一个很好的雅号——水月电灯。你看,在《辞源》的“水”字部里,还收着这一条词目哩!

现在,有些金属矿山用的矿灯还是电石灯。矿工走到哪里,电石灯也随身带到那里。明亮的电石灯是矿井里的“太阳”,是矿工们不可缺少的“伙伴”。


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