1821年,德國物理學(xué)家托馬斯·塞貝克發(fā)明了一種獲得電能的方法:把兩種不同材質(zhì)的金屬一端連結(jié)在一起加熱,另外兩個(gè)端點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生電壓,帶上負(fù)載就產(chǎn)生源源不斷的電流。人們給這種現(xiàn)象起了一個(gè)浪漫的名字——熱電偶。當(dāng)時(shí)人們以為找到了可以取代電池的方法,然而經(jīng)過許多努力之后發(fā)現(xiàn),熱電偶的發(fā)電效率極低,即使加熱到一千攝氏度,產(chǎn)生的電壓還不到一伏特。到底有什么用呢?連托馬斯·塞貝克也一籌莫展。
若干年以后,熱電偶卻用在了當(dāng)時(shí)根本想不到的溫度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。有了它,人們第一次把溫度變成了電信號(hào),第一次實(shí)現(xiàn)了測(cè)溫儀表和測(cè)量對(duì)象在空間上的分離。從此人們有了遠(yuǎn)距離自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制溫度的辦法,開創(chuàng)了熱控自動(dòng)化的新時(shí)代。
現(xiàn)在,全世界數(shù)以千萬計(jì)的熱電偶并非按當(dāng)時(shí)人們所想象的將用來發(fā)電,而是監(jiān)測(cè)控制著發(fā)電廠、鍋爐、核反應(yīng)堆、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、化工廠和煉油廠等。托馬斯·塞貝克如果在天之靈有知,他一定仍然會(huì)為自己的發(fā)明自豪。
血液循環(huán)的啟示
英國的工業(yè)革命使蒸汽機(jī)得到普遍使用。為了獲得蒸汽,人們發(fā)明了鍋爐,但鍋爐的熱效率一直不高,使人們頗為苦惱,尋求高效鍋爐成為發(fā)明家的目標(biāo)。
日本人田雄,對(duì)眾多類型的鍋爐進(jìn)行分析比較,期望能設(shè)計(jì)出一種理想的新鍋爐。田雄熟悉醫(yī)學(xué)生理學(xué),他從對(duì)人體自身的認(rèn)識(shí)中得到啟發(fā):人的心臟就像是提供動(dòng)力的鍋爐,攜帶著新鮮氧氣的血液就像是鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽,但是當(dāng)心臟給機(jī)體提供了氧氣之后并沒有排放掉血液而是重新回到心臟。如果能設(shè)計(jì)一種新鍋爐,將回收的廢蒸汽再次加熱利用,像血液一樣往復(fù)循環(huán),不是可以大大提高熱效率嗎?
他馬上動(dòng)手設(shè)計(jì),并獲得成功。這就是后來著名的田雄式循環(huán)鍋爐。
發(fā)明與創(chuàng)新·小學(xué)生2012年2期