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【阅知课堂】给孩子的人类科技文明史:新工业(留言有礼第37期)

点赞数:90 阅读次数:782 信息作者:合肥市少年儿童图书馆 发布时间:2023-10-23
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自从人们开始使用机械,就在不断地寻找更多的能量来源。煤和电是工业革命初期的两大能源,但它们都有各自的缺点,于是新的能源开始出现,新的工业也随之产生。

本期让我们一起来了解新的能源-石油、无处不在的化学、人类如何飞上蓝天。还有知识问答,参与留言将有机会获得奖品~

一、石油,黑色的血液

早在公元前10世纪之前,古埃及人、美索不达米亚人和古印度人就已经开始采集天然石油(准确地说是一种天然沥青)。但他们并不是将天然沥青当作能源来使用,而是将它作为一种原材料。

中国在西晋时开始有关于石油的记载。南北朝时,郦道元在《水经注》中介绍了石油的提炼方法,这应该是世界上最早关于炼油的记载。此后,在北宋沈括的《梦溪笔谈》中,也有利用石油的记载。

作为能量的来源,石油首先被用于战争,很多文明都有将石油作火攻武器的记载。直到19世纪中期,发明了从石油中低成本提取煤油的方法,石油真正被广泛用于照明。

1846年,在中亚地区的巴库建成世界上第一座大型油田。1861年,世界上第一座炼油厂建成。19世纪末,在北美大陆的许多地方都发现了大油田。也就是在这个时期,约翰·洛克菲勒成了世界石油大王,并控制了美国的炼油产业。

石油成为世界主要的能源来源之一,是靠内燃机的发明。从19世纪末开始,全世界石油使用量剧增。

二、无处不在的化学

1、煤焦油和染料

19世纪,钢铁工业迅速发展,需要生产大量的焦炭作为配料。这个过程产生了大量被称为煤焦油的废物,于是化学家在研究煤焦油的特性时,发展出化学工业。

1856年,英国18岁的化学家威廉·亨利·珀金偶然发现,煤焦油里的苯胺可以用来生产紫色的染料。当时染料的价格昂贵,各国化学家也争相尝试用煤焦油研制染料,很快就发明了各种颜色的合成染料。

2、塑料

1898年,德国科学家佩西曼在一次实验事故中无意合成出今天常用的塑料——聚乙烯。但由于生产聚乙烯的原料“乙烯”在自然界中很少,因此无法大规模生产。

1907年,出生于比利时的美国科学家贝克兰发明了用苯酚和甲醛合成苯酚塑料的方法。这种塑料不仅价格低廉,而且耐高温,适用范围广,从此开创了塑料工业,而贝克兰也被称为“塑料之父”。

3、橡胶和尼龙

19世纪末20世纪初,俄国和美国先后发明了通过裂解,从石油中提炼乙烯的技术。随后在20世纪20年代,标准石油公司从石油中提取乙烯。1933年,英国的帝国化学公司也在无意中发现了从乙烯到聚乙烯的合成方法。因为有了充足的原料供应,聚乙烯材料得以广泛应用。在此之后,人类以石油为原材料,发明了各种各样的新材料,比如合成橡胶和尼龙。

人类使用橡胶的历史可以追溯到公元前16世纪的奥尔梅克文化,最早的考古证据来自中美洲出土的橡胶球。

人类对橡胶大量的需求是在汽车诞生之后,因为汽车轮胎的主要成分是橡胶。

1928年,杜邦公司成立基础化学研究所,负责人是年仅32岁的卡罗瑟斯。1930年,卡罗瑟斯的助手发现了一种“聚酰胺纤维”,这种材料各方面都与蚕丝类似,还比天然蚕丝更结实,延展性非常好。卡罗瑟斯意识到这种人造物的商业价值,进行了深入的研究。1935年,世界第一种合成纤维诞生了,它后来得名尼龙。1939年10月,用尼龙制造的长筒丝袜上市,是当时的奢侈品。后来,尼龙被用于服装面料,并且用途越来越广泛。

三、飞上蓝天

1、热气球和飞艇

1783年6月4日,法国的孟格菲兄弟成功将热气球升上天空。同年11月,他们又进行了热气球载人实验。

热气球试飞后不久,人类又开始用氢气制造气球。1783年12月,两名法国人首次乘坐氢气球在巴黎进行了自由飞行。1893年,德国著名飞艇大师齐柏林开始设计大型硬式氢气飞艇,并在1900年试飞成功。直到1937年,飞艇一直在航空工业中占有重要位置。但这一年的5月6日,当时最大、最先进的兴登堡号飞艇在横跨大西洋时起火焚毁,造成37人死亡,飞艇从此退出了历史舞台。

2、飞机

飞机的出现比飞艇晚得多,实现可控制的飞行必须解决三大难题:升力的来源、动力的来源、可操作性,这些问题经过了三代发明家共同努力才逐步解决。

第一代发明家以“空气动力学之父”、英国的乔治·凯利为代表。他受到中国竹蜻蜓的启发,从理论上设计了一种直升机,又模仿鸟类设计振翼的飞机,都失败了,但他仍旧不断尝试。1849年,他用一架三翼滑翔机实现了人类历史上第一次载人滑翔飞行。他还留下了论文《论空中航行》,成了航空学的经典。

在凯利之后,第二代飞行器发明家以德国的奥托·李林塔尔为代表。李林塔尔更善于实践,他是世界上最早实现自带动力滑翔飞行的人,也是最早成功重复进行滑翔实验的人。不幸的是,李林塔尔在一次实验中丧生了。

第三代发明家莱特兄弟要幸运得多,他们有凯利的理论,有李林塔尔的实践,还有奥托的内燃机。

1903年12月17日,美国的莱特兄弟成功试飞了自行研制的“飞行者一号”。从此,人类进入飞机时代。

 

【留言有礼知识问答】

1、被誉为“塑料之父”的是谁?

2、人类对橡胶大量的需求是在什么诞生之后?

3、世界上第一架飞机诞生于哪一年?是谁发明的? 

【留言时间】

2023年10月23日—10月25日

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编辑:范娟

复审:郭明才

终审:郑之敏