安全矿灯:照亮生命的发明

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  早在18世纪时,英国的煤炭工业就已蓬勃地发展起来,许多煤矿被开发,矿工的人数也与日俱增,但因设备和技术问题,井下事故屡见不鲜。特别是被矿工们视为洪水猛兽的煤气爆炸事故,也时有发生。
  爆炸发生后解决的唯一办法是马上堵塞巷道,以阻止火势蔓延。这样做,常常将大量矿工活活埋葬于矿井中,其景惨不忍睹。煤气爆炸这个非常严重而又亟待解决的问题,被作为头等大事提交英国国会讨论。国会认为,还是请科学家尽快解决。
  煤井挖深之后,由于通风不好,井内有时会集聚大量易燃易爆的危险气体。在井下煤气遇火不是爆炸,就是燃烧。而在井下挖煤又不可能不点灯,因此解决这个问题的办法之一就是发明一种适合煤矿使用的安全灯。当时使用的矿灯有两大弊病,一是玻璃罩易爆破,二是灯罩上方的出气孔易窜火苗。这些弊病都有可能引起爆炸和火灾。早年,也有不少人想改进矿灯,但均未突破。尽管英国国会作出了“决定”,但很长时间内却很少有人自告奋勇接受任务。
  1814年,英国纽卡斯尔、卡尔迪弗等煤矿相继发生了几起由矿灯火焰引起的爆炸事故,矿工死亡数千人,英国曾宣布全国哀悼。事发时,英国化学家戴维正在国外访问。1815年4月,他回国得知这一消息后,心情格外沉重。他找到助手法拉第说:“矿工急需安全灯,我们来研制吧,不能眼睁睁地看着矿工一批又一批地送死啊!”法拉第也非常赞同导师的想法。
  非常巧的是,没等戴维出门,煤矿公司已先行一步,以公司总经理为首的代表团就找上门来。为了研究方便,公司还专门送来了各矿井的气体,以供试验之用。
  戴维的得意门生法拉第建议:“戴维先生,我们应该先试验灯火引起的气体爆炸情况,您说是吗?”
  “我赞成。但是,点火试验时玻璃瓶子会炸碎,那飞溅的玻璃渣有可能伤人,怎么避免呢?”戴维以前做试验时,由于气体爆炸,伤过右眼,惨痛的教训记忆犹新。
  法拉第稍加思索后说:“用一块铁板挡着,碎渣不就伤不着人了吗?”
  “这样是伤不着人,可我们怎么观察呢?”
  两人沉思了一会,都没想出可行的办法,但不解决这个问题,试验将无法进行。戴维日思夜想,每想出一个办法,就马上试验,但都不能令其满意。眼看时间一天天过去,矿井里的事故照样在发生,试验却仍然没有头绪,两人急得团团转。
  转眼夏天来了,戴维没有功夫乘凉,仍关在闷热的房子里,守着孤灯,苦苦思索。突然,“砰”的一声,打断了戴维的思绪。他抬头一看,是一只金龟子飞撞在纱窗上。由撞声之响,可想象到撞劲之大,但金龟子却被挡在窗外。
  眼前的这番情景,让戴维惊叹不已。由此,他马上联想到那道难题:“用纱窗似的铁丝网代替铁板,飞来的玻璃渣不就被挡住了吗?这样既能观察,又十分安全,真是太好了!”他甚至埋怨起自己来,“我真傻,不是天天都坐在这窗前吗?怎么就从未想到纱窗呢?真该感谢这可爱的金龟子!”
  兴高采烈的戴维赶忙去找法拉第,法拉第听后非常高兴。他们找来铁丝网,马上进行试验,果然不出所料——碎玻璃飞溅不出来。于是,他俩开始对所有的气体一一进行试验,发现有三种情况:有的见火爆炸,有的只起火,有的根本没有反应。接着,他俩动手改革原来的矿灯,但试验全部失败了。
  做试验用的铁丝网特别容易生锈,已换过好几次了。戴维说:“铁丝网老生锈,能否找到别的金属来代替呢?”
  “可以找到。”法拉第信心满满地回答说。
  一天晚上,戴维还在书房里设计矿灯,法拉第来了,客气地说:“戴维先生,我们今后就用铜丝网代替铁丝网,您看这样行吗?”法拉第说完,将铜丝网板双手递给戴维。
  戴维接过铜丝网板,想仔细看看,但烛光太暗,加上他长期看书写字视力已经衰退,只好靠近烛光细看。不料用力过猛,将网板压到烛火上,一寸多长的火苗被压得只剩下半寸。既然如此,他干脆在火苗上稍稍放了一下。奇怪的是,火苗只在网下燃,并不钻出网眼,这一意外发现,使戴维兴奋得心跳都加快了许多。他放下网板,火苗马上恢复原状。严肃的科学家一下变得像个小孩,高兴地叫了起来:
  “真有趣!法拉第,你快试试!”
  法拉第接过铜丝网板试验了几下,结果仍然如此。“办法终于找到了!”这意外的发现使俩人异常兴奋。
  为什么会出现这种现象?经研究得知:铜丝网善于散热,火苗遇到铜丝网,热量很快沿着铜丝向四周传开,火焰转换成部分热量散发了,网板外面的温度不高,所以外面也就不可能有火焰了。
  这是一个了不起的发现,用细密的铜丝网做灯罩,既可使氧气进入,又可使二氧化碳排出,而灯火也不会冒出来引起煤气爆炸。但美中不足的是,用铜丝网做灯罩,尽管安全,但火苗被密网挡着,不怎么亮,而且一经风吹,便会熄灭。
  后来,戴维与法拉第对他们的矿灯进行了反复改进与试验,并对传统矿灯进行拆解,发现矿灯的高温部位在上方。于是,就在火苗周围照样装上玻璃罩,同时只在灯的上部装上铜丝网罩,这样制成的矿灯,即亮又不怕风,而且十分安全。第一盏安全矿灯问世的时间是1815年12月。
  1816年1月9日,戴维准备拿着自制的灯亲自下矿井去试验,但遭到助手法拉第及好友华德生医生的反对。华德生医生自告奋勇地带着安全灯下井试验,效果很好。为祝贺安全灯的发明,英国政府在矿区举行了隆重的庆祝大会。会上,戴维受到政府和工人们的高度赞扬。
  安全灯的问世,使矿工的生命有了保障,进一步促进了英国煤炭工业的发展。因此,有人把戴维发明安全灯和威灵顿在滑铁卢大败拿破仑并称为英国的两大胜利。
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