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戴维与安全灯
来源:世界科技百科 专题: 发布时间:06-08

  记得有部电影名叫《燎原》, 它对煤矿发生瓦斯大爆炸的悲壮场面作了非常真切的描述: 那震耳欲聋的爆炸声、`呜……呜……'的警报后, 以及声嘶力竭的哭喊声, 交织成一幅煤矿瓦斯爆炸的可怕情景.

  那么什么叫瓦斯? 瓦斯又为什么会爆炸呢? 原来在煤矿的矿井中常含有少量甲烷气, 名为瓦斯.这种气体`性情'暴烈, 遇火即燃.矿工们在井下挖煤, 伸手不见五指, 没有灯不行, 当时矿工们照明是用蜡烛, 遇到这种瓦斯——甲烷气体, 就会爆炸, 可怕的灾祸就降临到矿工头上.

  18 世纪英国的煤炭工业蓬勃发展, 大批煤矿在开发, 矿井中事故频频发生, 特别是瓦斯爆炸, 时有发生.一旦瓦斯爆炸和瓦斯引起了火灾, 在煤矿中只有一个办法来对付, 那就是马上堵塞巷道口, 截断火的蔓延以减少损失, 但这会使正在巷道内工作的矿工们来不及逃出, 造成大量死亡.

  1815 年, 有人向英国知名科学家戴维绘声绘色地描述了瓦斯爆炸的惨景, 同时也请求他设法找出一个能预防爆炸的良策.戴维出身较贫苦, 年少时就丧父, 当过学徒, 因此对矿工的悲惨遭遇很表同情.听了瓦斯爆炸的介绍, 大大激发了戴维, 应`预防煤矿灾祸协会'的请求, 开始研究火焰与爆炸.在他之前, 也曾有人做过研究, 例如在1813 年, 有一位英国的格拉尼博士曾制作过`安全灯', 但由于生产和使用都很麻烦, 所以未能普及使用.因此要设计一种制造容易、使用方便的安全灯的研制任务, 就落在戴维身上了.

  戴维亲自下到矿井进行实地观察, 矿工们热情地接待了他, 向他介绍矿井里的工作情况, 叙述了他们的艰苦、危险的工作环境, 恳切请求化学家为人类的幸福、矿工们的生活贡献智慧和才干.

  戴维与他的助手法拉第一起, 对瓦斯进行了反复研究.矿井里一片漆黑, 需要灯光, 有灯光就可能引起瓦斯爆炸, 因此首先要寻找出一个使灯光与外部隔绝的办法.但火焰灯需要氧气, 完全密封的灯不会发光, 这就必须有一个与外部不完全隔绝的灯罩.

  经过反复试验, 他发现细的金属管子火焰不能通过, 而外部的空气却能够自由进入, 这真是一个惊人的发现.那么怎样用细管组成一个灯罩呢? 戴维想方设法要突破这道难关.他把细管密集排列, 成为一个带小孔的厚片, 然后一点一点减薄, 同时观察它的作用.他发现即使减薄成一张网, 其作用仍然不变.

  `啊, 原来铁丝网也有相同的功能! '到了这时, 他心中豁然开朗了.他用铁丝网做了一个圆筒形的灯罩, 火焰在灯内跳跃着, 即使外面有瓦斯, 却不会燃烧, 自然不会引起瓦斯爆炸.

  他又进一步进行实验, 制造各种人造瓦斯环境, 都证明这种简单的灯非常安全可靠.

  这时是1915 年12 月.

  戴维的安全灯就是用金属网罩起来的灯.金属网罩为何有这样神奇的作用呢? 原来这里热传导起着决定性的作用.大家知道, 铁或铜等金属都是热的良导体, 它们能很快地把热从受热端传向远处.在网罩内燃烧着的火焰, 温度当然高于着火点, 但金属网罩能不断地导热散热, 使罩子外面的温度低于着火点, 因此即使罩外有瓦斯, 由于温度达不到瓦斯着火点, 就烧不起来.

  这里不妨介绍你做个小试验: 用铁丝或铝丝绕成螺旋状, 罩在一支点燃的蜡烛火焰上, 火焰一下子熄灭了.或者做一个稍大些的金属网, 把烛焰罩住, 可以看到火苗仍在罩内闪烁, 这时若将煤气喷到网罩外面, 你会惊奇地发现, 煤气仍不会燃烧.网罩起着热屏蔽的作用.

  安全灯发明出来了, 模拟试验也成功了, 但还必须到矿井现场做实地试验.

  1916 年1 月9 日, 戴维决定亲自前往矿下试验, 但遭到他的好友华德生医生的反对.

  `先生, 这是一种极危险的试验, 您是科学家, 您应对完善、改进安全灯负责, 不能亲身前去冒险, 以防万一……这个任务应该由我来担当.'华德生举着安全灯走进充满瓦斯的矿井, 远处观看的人们都怀着忐忑不安的心情, 静静等候试验结果.

  华德生不断向矿井深处走去, 一位正在挖煤的老矿工, 突然发现远处有火焰, 就恐惧地大喊道:

  `熄火, 快熄火! '

  但灯光仍继续在前进, 老矿工像大祸临头一样, 紧闭双眼, 连连在胸前划着十字……

  当老矿工发现华德生医生手提着安全灯在注视着他的时候, 他明白了一切.

  他疾步跑上去, 拥抱着华德生说:

  `这征服"地狱"的灯光, 是您给我们矿工送来的吧! '

  华德生微笑着说: `不, 这是戴维先生的功劳, 我们都应该感谢他! '

  英国政府为这一发明, 在矿区举行了隆重的庆祝大会, 各界代表在大会上发表了高度赞扬的演说, 工人们向戴维赠送了许多纪念品.

  有人看到这种矿工安全灯各国都很需要, 就建议他向政府申请专利发明权, 这样可以得到一大笔收入.人们满以为戴维会采纳这个建议, 但戴维却严肃地说:

  `我从来不想做这样的事, 我的发明是为了广大工人兄弟们的生命安全, 是为了祖国工业的发展, 我唯一的目的是为人类谋些福利, 我不希望发财, 只要能够为人类做些有益的事, 那便是我唯一的酬报了.'

  为了纪念戴维的卓越贡献, 人们把这种矿工安全灯称为`戴维灯'.

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