书城童书科普知识百科全书——《能源知识篇》(上)
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第7章 太阳为我们工作(7)

“火井”里到底埋藏什么气体呢?原来是天然气。天然气常常和石油共生在一起,它的主要成分是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷,其中甲烷占的比例最大,常常占到80%以上,有时甚至高达95%。

我国是世界上最早利用天然气作燃料的国家。早在公元前200年,我国的四川临邛县(即今四川邛峡县)就利用天然气来煮盐。上面那首诗描述的就是用天然气井煮盐的情况。据古书中介绍,这种天然气井深达200米。而英国有记载的使用天然气的时间是1668年,这比我国要晚13个世纪多。

天然气的发现,与古时人民打井有关。当古时打井深度增加时,往往把含石油的油层也给打穿了,就有天然气冒出。清代道光十六年间,即公元1821年至1850年,在四川就有许多钻井能手,他们用竹、木和钻头制成的钻机,钻穿了天然气田的主要地层,建成了深达1000米以上的气田,使天然气的开采达到十分高的水平。

天然气也和石油一样,是由几百万年前的动植物残骸在水底沉积,在与空气隔绝的条件下,经细菌分解而形成的。天然气往往和石油伴生在一起,但由于它的主要成分是甲烷,所以发热量要比煤气高,几乎要高出1倍,所以天然气是一种理想的燃料,用它做饭火“猛”,省气。

在我国一些大城市里,已经使用了人工煤气。由于人工煤气必须由生产煤气的厂家引来,而且要用煤再加工得到,所以很麻烦。现在北京等城市,又在用天然气置换煤气。这是因为天然气除发热量比煤气高以外,还有对环境污染少的优点。它烧起来没有烟和灰,十分干净,而且它含杂质少,所以产生的废气也少。

天然气和煤气一样,有一个非常大的优点,就是运输起来比较方便。可以用管道来进行运输,直接从天然气的产地引进千家万户。我们陕甘宁地区天然气产量丰富,虽然离北京距离很远,但是只要一次性投资建设输气管通,就可以得到长期的好处。所以,北京正在进行将陕甘宁地区的天然气引入工程,目前已有许多家庭将煤气置换成了天然气,享受到天然气这种能源带来的益处。

天然气和石油往往伴生在一起有的天然气还特别有意思,其中含有少量的氦气。氦气是一种比空气轻的气体,现在许多气球就是充入了氦气。

这样,就可以用这种天然气来填充气球和飞艇。而且可以用这种轻飞行器来进行运输,这样既可以运输别的物体,还可以运输天然气本身,这不是一举两得的好事吗!

酒泉城的保卫战

在我国甘肃省有一个叫酒泉的城市,见到这个名字,你当然会想到这里出产美酒。但是你可曾知道,古时这里还出产石油。

公元578年,那时我国正处在南北朝时代,我国西部地区常遭到外族的侵略。处在我国西部的酒泉城,也受到突厥贵族军队的进攻。面对外族军队把攻城器械架上酒泉城,居民们愤怒了。他们想起酒泉附近的老君庙出产石油,而这种石油可以燃烧,于是纷纷用火器将石油浇在敌军的攻城器械上,然后点上火。熊熊的火焰把攻城器械烧得七零八落,敌军救也不救了,就这样攻城失败了。酒泉城保卫住了,在这场保卫战中,立下汗马功劳的竟是石油。

石油这种可燃性的液体燃料,我国很早就发现了。公元前800年的古书《易经》上就有石油的记载。早在公元前一世纪的西汉,我国古代人民就学会了使用石油。大约在1800年前,我国古代历史学家班固在他写的《汉书》中,就提到这种燃料。书中说:“高奴有洧水可燃。”高奴就是今天陕西延安一带,那里有一条河叫清水。“燃”是一个古字,就是今天的“燃”字。这段话说的是延安附近的洧水可以燃烧。一般的水是不会燃烧的,这里讲的洧水因为含有石油,所以可以燃烧。由此可见,当时的人民就知道使用石油了。

虽然当时人民还不知道石油这个名称。

在《后汉书》中又记载,酒泉的“石漆”燃之极明,不可食。“石漆”,这便是那时人民对石油的称呼。到了唐代,又把石油称作“石脂水”。宋朝汴京(今河南开封)的兵工作坊里设有“猛火油作”,即制作“猛火油”的作坊,这“猛火油”也是指石油。

第一次为石油“正名”的人,是我国北宋著名科学家沈括,他在《梦溪笔谈》一书中,专有一节写到石油。书中提到:“延境内有石油。延即现在陕西富县和延安县一带。在这里,沈括第一次提到“石油”这个名称,而且一直沿用至今。

沈括还在书中说:“旧说高奴县出脂水,即此也生于水际,沙石与泉水相杂,惘惘而出。土人以雉尾着()之,乃采入缶中,颇似淳漆,然(燃)之如麻,但烟甚浓,所沾幄幕皆黑。”这段话的意思是说,过去说高奴县可以燃烧的水是脂水,它也出自水中,但往往与沙石和泉水夹杂在一起,恍恍惚惚地才出现。当地人曾用鸡毛一类的东西沾取它,放在罐子里,粘稠如漆,但点燃起来像麻一样,有很浓的烟,把墙壁一类幄幕熏得漆黑一片。他还预言:“盖石油至多,生于地下无穷,不若松木有时而竭。”在当时,石油和煤一样,大多都埋在地下,流出来的只是少数,沈括在当时就指出石油埋在地下,而且藏量非常多,不像用松木柴这类燃料很快就会用完。20世纪石油的大开发,验证了沈括的伟大预言,这再一次表明中华民族的伟大。

从煤油灯到喷气式飞机

煤油本是石油家庭中的“老二”,可是它却出息得最早。

因为“老大”,也就是汽油在汽车上大显神威之前,它的“弟弟”煤油就被人们广为用来照明了。

人们也许记得,当电灯还未发明之前,许多大城市的照明都是用的煤气灯。我们在电影中会看到这样的镜头:那带有玻璃罩的煤油灯给古老城市带来点点光明。在有些家庭,也许还会找到那带有球形玻璃罩的煤油灯。

为什么那时不用汽油去点灯呢?原来汽油的脾气大暴燥了。它一点上火就猛地燃烧起来,别说点灯,它连整个灯架都会烧着火了。弄不好,它还会引起爆炸,发生火灾。谁还敢用它去照明哩。

那么,用“老四”重油去点灯行不行呢?不行,它根本点不着。因为重油着火点高,要达到很高的温度才能燃烧。

用它点灯太费事了。

而煤油的“性格”正好适合点灯。它着火温度不高,点燃起来很方便。它燃烧起来不火爆,像古老的菜油灯一样,十分柔和。由于煤油比菜油便宜,于是煤油灯很快取代了菜油灯,一时风行了城市和许多乡村。一直到出现了电灯,它才进入了博物馆。

没有了煤油灯,煤油还有用的场所吗?开始有人想用它作内燃机的燃料,然而它太“温和”了,在内燃机内使不上劲,发挥不了作用,只好甘拜汽油的下风了。

后来,人们发现早期的内燃机也有毛病。

它和蒸汽机一样,是靠活塞的复往运动,再通过曲柄和连杆,才变成旋转运动,十分麻烦。

于是,有人想取消活塞和汽缸,让燃气直接推动叶片旋转。这个想法就像我国古老的走马灯原理一样。走马灯中的蜡烛产生的热气,推动着叶轮旋转,带动纸人纸马旋转。

1872年,德国工程师希托首先设计出了热空气式轮机,并获得了专利。1906年,法国工程师阿孟高和列马里制成一台试验性的燃气轮机。到本世纪30年代,实用的燃气轮机终于出现了。

1928年,英国科学家惠特尔提出,用燃气涡轮机的喷气去推动飞机,并且提出了涡轮喷气发动机的思想。1937年,第一台喷气发动机试制出来。然而直到1941年5月14日,喷气发动机才在英国装上飞机试验成功。而在这前两年,于1939年,德国著名工程师奥海姆却抢先把喷气发动机装上了一架被命名为He178的飞机。这一年8月27日,德国后来居上,把世界上第一架喷气式飞机送上了天。

喷气式飞机的发明,使航空事业发展到一个新阶段。

它从此取代了活塞式飞机,而一统了航空器的天下。有意思的是,在活塞式飞机的发动机里烧的是汽油,而在喷气式飞机里烧的竟是煤油。这是为什么?