第458章 吹鋼法和膠州灣
當天下午，魯錦又叫上侍衛和方攬月，從家裡搬了一堆教學用的實驗器材過來，大到裝魚用的透明塑膠水箱，這是之前釣魚用的，小到蠟燭、蘆葦管、清洗過的羊腸軟管這些東西，甚至還有個裝黃桃的透明玻璃罐頭，嗯，東北特色，不可不嘗
還有生石灰，電石，食鹽，以及那個用電動充氣泵改的手搖發電機和蓄電池，鐵絲和竹筒做成的試管，煮茶用的紅泥小碳爐，茶壺，一盞電石燈。
甚至還有個極其簡陋的袖珍蒸汽機模型，可謂準備的十分充分，但其實還有很多基礎的實驗器材都沒有，魯錦也只能儘自己所能來教了，實在做不了的實驗，就只能畫圖加口述。
另外蒸汽機也必須要造了，不然接下來很多事情都做不了，動力已經成了卡住他很多想法的桎梏.
等到下午上課時，雖然是下午兩點，人最容易犯困的時候，可下面的學生卻一個個精神百倍，大家都很興奮，上午魯錦的物理課就已經挑起了他們的興趣，那下午的化學課就更感興趣了。
魯錦先是在黑板上寫出化學兩字，又寫出墨子的名句，然後才轉過身說道。
“化學這門學科，原本起源於春秋時墨子的墨經天志一篇，墨子在天志中說，‘非半弗斫，則不動，說在端’，意思就是說，將一種物體不停的分成兩半，當分無可分，無法繼續分為兩半時，這種組成該物體最小的微粒，稱為‘端’。
“當然這種說法是不對的，我只是說一下化學的由來，用這句話當個引子，你們聽一下就好，先祖公輸般說墨子的理論，知其然不知其所以然，便是這個道理，墨子只是總結了一些自然現象，卻不探究其真正的原理，這是不對的，你們不要學他。”
在場眾人都點了點頭，魯錦則是繼續說道。
“由這句話為引，公輸氏的前輩又學習了先秦時煉藥的方士，秦漢之後煉丹的道士，還有海外波斯的鍊金術士，又融合了公輸氏的物理，最終形成了一門以探究世間萬物所含成分，以萬物生化萬物，讓世間萬物為人所用的學問，便是化學。
“當然，這裡面雖然有跟丹道和方士學來的東西，可我卻不是來教你們煉長生丹和不死藥的，你們記住，這個世上根本就沒甚麼長生不死藥。
“就拿丹道的開山祖師，著有《抱朴子》的葛洪來說，葛洪是東晉時的人物，而東晉是一個人們喜歡吃亂七八糟的毒藥，如五石散，吃完便會使人發癲發狂，還會讓人產生幻覺，史載脫衣疾走，登高狂歌，喜歡裸奔的毒藥。”
眾人聞言全都低聲竊笑起來，魯錦則是繼續道。
“歷朝史書中，尤其是晉書，更是被人戲稱為魔法晉書，因為裡面多記載了些神神鬼鬼的神怪之事，儒家說子不語怪力亂神，公輸氏更是視鬼神如無物，所以你們也不必信甚麼鬼神。
“還是拿葛洪來說，葛洪在抱朴子中的觀點就一個，既然人吃五穀都能活百歲，那吃金銀鉛汞這種萬年不化的金屬，不就能長生了嗎？這是多麼扯淡的想法.
“先不說鉛汞這種劇毒之物，就說無毒的金銀，你吃進去甚麼樣，屙出來還是甚麼樣，既然無法被人體吸收，那吃了有個屁用，反而吃多了會使五臟下墜位移，最終慘死，因此又有吞金自殺之說。
“吃鉛汞更是無稽之談，你給人灌一碗水銀入腹，那人當場就死給你看，如此劇毒之物，怎麼能吃呢？
“所以如果有人跟你們說，他有一種吃了能讓人長生不死藥的靈丹妙藥，那你就讓他自己吃下去，看他死不死就完了。”
“哈哈哈哈.”在場的學生聞言頓時就笑了起來，陶廣義則是偷偷咧了咧嘴，暗道魯錦這是在笑話他以前煉丹呢。
後排的朱升和宋濂等人也暗暗點頭，看來這公輸秘典確有可取之處，不是真的將自己視為鬼神的瘋癲之學。
“好了，引子說完了，我們現在正式開始學習化學，翻開你們化學書後面的那張元素週期表。”
眾人聞言頓時翻開課本，卻看到裡面許多從來沒見過的生僻字，有的連念都不會念，只有金銀銅鐵還比較熟悉。
魯錦這時在黑板上邊寫邊說道。
“墨子說物體分無可分時的最小微粒，稱為端，這是不對的，為甚麼不對，因為他沒分過，他當然不知道。
“上節課我們已經學了物體的三種形態，我們這次還是以水為例，無論是液態水，水蒸氣，還是冰，本質上都是水，即便是成為水汽，飄到天上變成雲，當你將它放大到肉眼可以觀察的時候也還是水滴，那麼這種極其微小的水滴，可以稱為水的端嗎？當然不能。
“墨子說分無可分才稱為端，那麼有沒有一種可能，水分到最小還可以繼續分解，只是再分解出來的東西，就不是水了，而是出現了兩種，甚至多種其他的物質，也就是組成水的東西。”
眾人聞言頓時面面相覷，魯錦則是在黑板上寫道。
“因此，公輸氏對這種，能夠保持物質的原本化學性質，且能夠獨立存在，並且具有可再分性，組成物體的最小單元，稱為分子，最小最小，無法繼續分解成水的小水滴，就稱為水分子。
“那麼水分子是水嗎，它還是水，它能夠獨立存在，且能夠保持水的形態和性質，一樣能夠凍結、蒸發，具有和水相同的特性，只是再分解下去，就不是水了，那麼這種大小的顆粒，就是分子。
“那水分子還能繼續分嗎？當然可以，因為分子具有可再分性，繼續分下去，一個水分子，就變成了一個氧原子和兩個氫原子。
“甚麼是原子，由單一元素構成，能夠保持化學性質，構成物質的基本最小單元，且在化學反應中不可再分的基本粒子，就是原子。
“把這兩句定義一字不差的抄下來，要背下來，將來要考的。”
眾人連忙翻開筆記本開始記錄，他們頓時感覺這化學課比上午的物理課可要難理解多了。
不過魯錦也沒辦法，從分子、原子、原子核、電子，這些微觀粒子概念都是化學的根基，如果不先記住這些概念，那後面的化學也很難精通，所以就算死記硬背也要背下來。
好在學完這些基礎概念之後，魯錦就給他們展示了他們感興趣的實驗，這樣也好輔助他們理解，從上午留的引子，空氣的成分開始，先是給他們展示了蠟燭缺氧實驗，再加上口述小鼠缺氧實驗，從而解釋了空氣中的氧氣。
接著又用玻璃瓶和水箱，使用排水集氣法收集了二氧化碳，給眾人展示二氧化碳的密度和‘滅火’的特性，看的學生們大呼神奇。
當然重頭戲還是電解食鹽水，收集氧氣和氫氣的實驗，在見到氫氣可以被點燃，發出輕微的爆鳴，燒紅的鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，變成黑色的四氧化三鐵時，下面坐著的學生頓時發出一陣大呼小叫，就連後排聽課宋濂、朱升等人也直呼不可思議。
接著魯錦又給他們做了碳化鈣和水反應釋放乙炔氣體的實驗，這個實驗廬州鐵廠來的學生倒是一看就懂，因為他們鐵廠裡就在使用電石燈照明，反倒是炮術班來的學生看的比較驚訝。
魯錦這時在前面說道，“現在我們知道，炭是可以燃燒的，氫氣也是可以燃燒的，那麼我們只要想辦法將兩者結合，就能製造出一種燃燒更猛烈烴基化合物，甚麼是烴，就是取炭的火字，氫氣的坙字，組成一個新字，這個字念聽，也就是碳氫化合物這一種類的總稱。
“這東西有甚麼用處？鐵廠來的同學可能已經要舉手了，既然能燃燒，那當然可以用來點火照明，沒錯，這東西可以用來做燈，和油燈蠟燭不同，它只需要煤炭和石灰，再加上清水就可以燃燒，這可比油燈和蠟燭便宜多了。”
就在這時，上節課發言的廬州鐵廠的工匠子弟葉辰再次舉起了手。
“葉辰你說。”
“老師，鐵廠用的燈好像和這個不太一樣，雖然是燒乙炔氣體作為燃料，但是燈嘴前面還放了塊石灰，名字也被叫做鈣光燈，而不是電石燈，這是為甚麼？那塊石灰又起到甚麼作用？”
魯錦點點頭當即解釋道，“你觀察的很仔細，不過鐵廠的鈣光燈和電石燈區別不大，只是在燈口前面加了塊石灰，放在火苗上炙烤，便可以發出更亮、更耀眼的白光，即便是黑夜也能亮如白晝，這只是利用了石灰的白熾現象而已。
“白熾，即為物體受熱會產生可見光的現象，很多物體都有這種性質，這裡用石灰，只是因為它便宜，容易獲取，再加上耐燒。”
“老師我明白了，謝謝老師。” “嗯，你坐。”魯錦這時繼續說道，“那麼乙炔氣除了拿來點燈照明，還有別的用處嗎？”
眾人頓時蹙眉沉思起來，魯錦也不等他們回答，就主動說道，“乙炔氣體在空氣中燃燒時，可以達到2100度左右的高溫火焰，我們經過之前的實驗，還知道了氧氣可以助燃，那麼如果將乙炔和純氧混合燃燒時，會發生甚麼呢？”
眾人眼前一亮，立刻有人舉起了手。
“胡光耀，你說。”
被點到名的胡光耀立刻起身說道，“會更加劇烈的燃燒，甚至可能會發生爆炸，可以用來製作更厲害的火器。”
“想法不錯，坐吧，但是相比於製作武器，這種乙炔氧氣火焰，在生產中的作用可能更大。
“我們之前就已經知道，鐵的熔點只有1538，而炔氧焰的溫度能高達3100到3500度的高溫，是鋼鐵熔點的兩倍還多，換言之，這種火焰可以瞬間將鋼鐵熔化，乃至燒穿，能輕易的將一門重達數千斤的鐵炮切成兩節，也可以將鐵條熔成鐵水，嵌在兩塊鋼板的縫隙中間，將兩塊鋼板焊接成渾然一體。
“因為炔氧火焰這種能夠焊接和切割鋼鐵的強大效能，故而又被公輸氏戲稱為工業法器，它對生產的重要性不言而喻，那麼誰來說說，這種東西和我上節課講的人工製冷有甚麼關係？”
在場學生頓時苦思冥想起來，沒過片刻便有人舉起了手，魯錦點了一名上午就很積極的同學，“茅新，你說。”
“老師上午說，人工製冷要把空氣裝到一個密不透風的鐵罐子裡，在罐子里加壓制冷，將空氣液化，尋常的容器肯定難以做到，而用鋼鐵製作容器，又不能漏水漏氣，鑄造也不容易，如果我們能夠將鋼板完美的焊接成一個整體，那就能做出這種耐壓耐低溫的鋼鐵容器了。”
“說的很好，請坐。”魯錦揮手讓茅新坐下，然後才說道。
“所以氣焊技術，也是人工製冷的前置技術，如果不先搞定這個技術，你連密閉的耐壓容器都造不出來，又空談甚麼人工製冷呢？”
眾人頓時恍然大悟，串上了，全都串上了，原來魯錦講的這些還是為了給人工製冷打基礎。
後排坐著的宋濂和朱升等人也面面相覷，看來魯錦是真的要搞這人工製冷啊，而且思路還很清晰，先做甚麼，後做甚麼，顯然他都已經有了規劃。
等講完了乙炔，魯錦又講起了氧化鐵的還原反應，分析了鐵礦石冶煉成鐵的每個步驟分別是甚麼化學反應，然後才對學生說道。
“現在我們知道了，鐵的冶煉本質上就是氧化鐵和炭共熱，利用炭和氧的親和性，將氧化鐵中的氧原子奪走，使其恢復成鐵本身的甚麼反應？還原反應。
“但是這種脫氧反應，也會不可避免的在鐵中摻入炭元素，因此我們日常所說的鐵並非鐵單質，而是鐵和炭的合金，那我們平時所說的生鐵、熟鐵和鋼又是甚麼東西呢？它們之間又有甚麼不同？其實就是鐵碳合金中，碳元素佔比多少的不同造成的。
“通常情況下，按照公輸氏的定義，含碳量在2%到5%左右的鐵碳合金，我們稱為生鐵；含碳量低於0.2%的稱為熟鐵；而鋼就是含碳量在%到2%的鐵碳合金。
“鐵廠來的同學應該知道，直接從高爐裡出來的，那叫生鐵，要經過鍛打或炒鋼、灌鋼，才能造出鋼，而鋼的價格往往是生鐵的十倍以上，那麼我們現在知道了冶鐵的化學原理，有沒有辦法，可以生產出更多更廉價，質量更好的鋼呢，當然是有的。
“我們先看炒鋼法與灌鋼法有甚麼不同，炒鋼便是透過翻炒生鐵鐵水，使鐵水和空氣中的氧發生反應，生成一氧化碳和二氧化碳氣體，從鐵水中脫離，以此來降低生鐵中的碳含量，使其變成鋼的工藝。
“而灌鋼法，就是將含碳高的生鐵鐵水，澆在含碳低的熟鐵上，使碳含量得到中和，從而起到降低碳含量，將其變成鋼的另一種工藝。”
在場學生都聽的津津有味，後排的宋濂和朱升等人更是有一種恍然大悟的感覺，原來灌鋼和炒鋼是這個原理。
詹同也壓低聲音對幾人小聲說道，“怪不得殿下會說墨家知其然不知其所以然，總有一種眾人皆醉我獨醒之感，原來竟真是如此，若非今日聽了這堂化學課，恐怕我們也是知其然不知其所以然，原來炒鋼和灌鋼竟是為了給鐵水脫碳。”
其他幾人也點了點頭，有種終於知道了世界真相的感覺。
魯錦這時還在講道，“那麼既然我們知道了，只要給生鐵鐵水脫碳，便可以得到鋼和熟鐵，那麼有沒有更高效的方法給生鐵脫碳？誰來說一下？”
在場學生頓時踴躍舉手，魯錦又點了一個人，“王躍，你來說。”
叫王躍的學生立刻起身說道，“老師，我們可以給鐵水通入氧氣，空氣裡有八成都是氮氣，氮氣無法和鐵水中的碳反應，所以炒鋼的效率很低，如果能給鐵水通入純氧氣，使鐵水中的碳和氧氣充分接觸，就可以加快脫碳的反應，提高鍊鋼的效率。”
“回答的很好，你坐。”魯錦讓他坐下然後又說道，“這的確是個很好的辦法，直接往鐵水裡吹入純氧，使其快速脫碳，便可以提高鍊鋼的效率，我將這種方法稱為吹鋼法，以此來和之前的炒鋼法和灌鋼法做出區別。
“但是這種吹鋼法能不能實現呢？關鍵你要能製備大量的純氧，想要製備大量的純氧，直接分離空氣中的氧氣是最方便，最划算，成本最低的一種方法，透過其他化學反應，從別的氧化物中分離氧氣的方法，不是說不能做，而是成本太高，划不來。
“如果你提煉氧氣的成本比炒鋼灌鋼的成本還高，就算能提高鍊鋼效率，那價錢還是會很貴，而想要從空氣中分離出純氧，又需要先搞定人工製冷。
“那麼在人工製冷搞定之前，有沒有其他辦法實現吹鋼法？能不能用空氣直接吹入鐵水中，實現脫碳反應呢？這是我給你們留的課後作業，你們之間可以互相討論。
“明天上午繼續上物理，還是講物態變化，這節課就先上到這，下課。”
魯錦宣佈下課之後，立刻就收拾東西走人了，教室裡的學生頓時嘰嘰喳喳的討論起來，還有的在互相借筆記抄錄。
另一邊，馮國用也等在學校門口，見魯錦下課之後立刻過來報告。
“殿下，算時間，楊將軍的第三集團軍應該在今日下午就在膠州灣登陸了，只是暫時還沒收到訊息。”
魯錦點點頭，“那有其他方向的訊息嗎？”
“哦，有一條，殿下之前囑咐關注的陳友諒，前日在武昌投奔了廖永安的第一方面軍，他選擇帶水師，如今正帶著家眷乘船趕往建康。”
魯錦聞言頓時眼睛一眯，“具體怎麼回事，你仔細和我說說。”
“是。”
(本章完)