韓吉辰

1879年，美國人奔走相告，在即將赴北極探險的“佳內(nèi)特號”考察船上，裝有由愛迪生發(fā)明的電燈(白熾燈)。許多人涌向碼頭，希望親眼看看電燈的模樣。雖然在今天看來，這種內(nèi)部裝有炭做成的燈絲的燈泡，只不過比手電筒亮一點，但是在當時的確是一個杰出的發(fā)明?？墒窃?30年之后的今天，我們卻要向白熾燈說“再見”了。

“白熾燈”——把人類帶進電光時代

“發(fā)明大王”愛迪生的一生，發(fā)明了許多東西，然而對人類生活影響最大的首推白熾燈，它把人類帶進電光時代。

白熾燈的原理很簡單：將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用熱輻射發(fā)出可見光。發(fā)光體是用金屬鎢拉制的燈絲，這種材料最可貴的特點是其熔點很高，即在高溫下仍能保持固態(tài)。一只點亮的白熾燈的燈絲溫度高達3000℃，熾熱的燈絲產(chǎn)生了光輻射，發(fā)出了明亮的光芒。

隨著科學技術(shù)的進步，130年來電光源不斷發(fā)展：1931年發(fā)明低壓鈉燈，1936年發(fā)明熒光燈和高壓汞燈，1959年發(fā)明鹵鎢燈，1964年發(fā)明金屬鹵化物燈，1965年發(fā)明高壓鈉燈，1973年發(fā)明三基色熒光燈，1980年發(fā)明緊湊型熒光燈，1991年發(fā)明高頻無極燈……目前其品種已超過3000種，規(guī)格已達到5萬多種，但其照明的核心部分——燈泡主要只有兩種：白熾燈和熒光燈。而白熾燈仍是產(chǎn)量最大，應用最廣泛的電光源。為什么白熾燈這么受歡迎呢?主要是它的光色柔和自然而且結(jié)構(gòu)簡單，只需一個燈口擰上燈泡即可!對于電壓穩(wěn)定的要求不是很嚴格，根據(jù)環(huán)境需求選用不同功率的燈泡，非常方便，這樣照明的成本相當?shù)土?/p>

可是白熾燈卻有致命的弱點：在它消耗的能量中，90％用于發(fā)熱而不是發(fā)光。俗話說“有一分熱發(fā)一分光”，可惜的是白熾燈“有十分熱才發(fā)一分光”!在美國，建筑物里22％的電力是由電燈消耗，而其中的40％又是由于那些低效的白熾燈泡所消耗的。另一個弱點是使用壽命短，通常不會超過1000小時(熒光燈大約是2000G小時)。

在能源危機和環(huán)境污染嚴重的今天，為了減少溫室氣體排放，遏制全球變暖，綠色和平組織在世界各國發(fā)起運動，計劃在“禁止白熾燈泡”的請愿書上征集100萬簽名。近期澳大利亞政府推出了一項逐步采用節(jié)能熒光照明設(shè)備，以減少溫室氣體排放的計劃，從2010年開始將禁止使用白熾燈泡。這是世界上第一個打算淘汰白熾燈泡的計劃。為節(jié)能減排，日本、印度、歐盟等國2009年起也將用節(jié)能燈逐步取代白熾燈。

照明領(lǐng)域的一顆新星——發(fā)光二極管“燈泡”正在走向?qū)嵱没A段。發(fā)光二極管發(fā)明于20世紀60年代，除經(jīng)久耐用外，這種燈泡在節(jié)能方面也有很大潛力。如果美國的燈泡中有一半使用發(fā)光二極管燈泡，則可關(guān)閉24座發(fā)電站，節(jié)省數(shù)十億美元，二氧化碳的排放量也將明顯下降。

愛迪生發(fā)明的白熾燈泡為人類的文明做出了巨大的貢獻，但為了節(jié)能，為了環(huán)保，它終將退出歷史的舞臺!

引發(fā)18世紀工業(yè)革命的“蒸汽機車”

大名鼎鼎的蒸汽機曾引起了18世紀的工業(yè)革命。直到20世紀初它仍然是世界上最重要的原動機，后來才逐漸讓位于內(nèi)燃機、汽輪機和電動機。

我們一般將瓦特視為蒸汽機的發(fā)明者，實際上瓦特是將蒸汽機進一步改進，完成了兩項重要發(fā)明，于1769年取得了英國的專利。瓦特的創(chuàng)造性工作使蒸汽機迅速地發(fā)展，熱效率成倍提高，煤耗大大下降。自18世紀晚期起，蒸汽機不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應用，在冶煉、紡織、機器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣。

蒸汽機的發(fā)展在20世紀初達到了頂峰，廣泛用于電站、工廠、機車和船舶等各個領(lǐng)域中。經(jīng)過不斷改進，1807年美國的富爾頓制成了第一艘實用的蒸汽機船“克萊蒙托”號。此后，蒸汽機在船舶上作為推進動力歷經(jīng)百余年之久；史提芬遜在1829年制造的火車是最早成功運行的蒸汽機車，到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時，蒸汽機車仍是最常見的機車。蒸汽機車的速度紀錄是在英國創(chuàng)下的時速203千米，一般認為這是蒸汽機車的速度極限。

現(xiàn)代蒸汽機的最大的優(yōu)點是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉(zhuǎn)化為機械能。蒸汽機的弱點是：離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大；蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復式機器，慣性力限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

蒸汽機車在20世紀中開始被內(nèi)燃機車所取代。盡管人們對蒸汽機作過許多改進，不斷擴大它的使用范圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機和內(nèi)燃機的發(fā)展，蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。

在中國，某些地區(qū)煤炭的價格比石油低很多，使蒸汽機車仍然有它們的價值。中國曾經(jīng)是全球最后一個制造大型蒸汽機車的國家，位于山西的大同車廠一直生產(chǎn)蒸汽機車至1988年。2005年12月9日，在內(nèi)蒙古大板附近的鐵道邊上，最后一列蒸汽機車執(zhí)行完任務后，見證了蒸汽機車退出歷史舞臺的最后一刻。現(xiàn)在，蒸汽機車只能以旅游觀光小火車的形式出現(xiàn)在人們的視野中，滿足人們的懷舊情懷了。

“氟利昂”及其它……

與白熾燈、蒸汽機同樣命運的還有氟利昂、塑料等。氟里昂是20世紀20年代合成的，是幾種氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的總稱，常用的主要是二氯二氟甲烷。氟利昂隨著電冰箱和空調(diào)的普及，作為最常使用的制冷劑而進入千家萬戶。電冰箱的制冷劑儲存在冰箱的專用容器中，當冰箱開始運轉(zhuǎn)時，電動機帶動壓縮機開始工作，吸入處于低壓和常溫狀態(tài)下的氟利昂蒸氣，將其壓縮成為高溫高壓的蒸氣，隨后被送往冷凝器(這是一種被多次彎曲的管子，稱為“蛇形管”，一般是被安裝在冰箱背后或側(cè)面)。由于進入冷凝器的氟利昂蒸氣的溫度比室溫要高，熱量就通過蛇形管的管壁向外散發(fā)，這樣氟利昂蒸氣的溫度就降低了并從氣態(tài)冷凝為液態(tài)，隨后它離開冷凝器流向蒸發(fā)器(由另一個蛇形管構(gòu)成，比冷凝器的蛇形管要細一些)。由于在蒸發(fā)器中壓力急劇降低，氟利昂便劇烈蒸發(fā)，從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，伴隨這一過程的是溫度降低。由于熱量總是從較熱的物體向較冷的物體上轉(zhuǎn)移，所以冰箱中較熱的食物就將熱量轉(zhuǎn)移到流動著氟利昂氣體的蛇形管上，從而達到制冷的目的。

氟利昂化學性質(zhì)穩(wěn)定，略有香味，不具有可燃性和毒性，被當作制冷劑、發(fā)泡劑和清洗劑，廣泛用于家用電器、泡沫塑料、日用化學品、汽車、消防器材等領(lǐng)域。20世紀80年代后期，氟利昂的生產(chǎn)達到了高峰，產(chǎn)量達到了144萬噸。

氟利昂是破壞臭氧層的元兇，現(xiàn)已成為人所共知的常識。不過，在對氟利昂實行控制之前，全世界向大氣中排放的氟利昂已達到了2000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達數(shù)百年；所以排放的大部分仍留在大氣層中，其中大部分仍然停留在對流層，一小部分升入平流層。在對流層相當穩(wěn)定的氟利昂，在上升進入平流層后，在一定的氣象條件下，會在強烈紫外線的作用下被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧會發(fā)生連鎖反應，不斷破壞臭氧分子?？茖W家估計一個氯原子可以破壞數(shù)萬個臭氧分子。

20世紀末，科學家強烈要求停止氟利昂的生產(chǎn)。但是以前大量生產(chǎn)的冰箱、空調(diào)里面使用的氟利昂依然存在于地球上。2001年即使制定了《關(guān)于特定制品氟類的回收以及破壞的實施確保法律》，但還是回收不利。所以，許多看似杰出的發(fā)明帶給人類的麻煩也不少。不過，我們大可不必對其一概否定，因為在相當長的一段時期內(nèi)，它們?yōu)槲覀兊纳钐峁┝耸孢m和便捷。隨著科技的進步和環(huán)保理念的深入人心，未來必將會有更新的更經(jīng)得住考驗的發(fā)明走進我們的生活。(文章代碼：0208)

責任編輯龐云