別了，杰出的發明

韓吉辰

1879年，美國人奔走相告，在即將赴北極探險的“佳內特號”考察船上，裝有由愛迪生發明的電燈(白熾燈)。許多人涌向碼頭，希望親眼看看電燈的模樣。雖然在今天看來，這種內部裝有炭做成的燈絲的燈泡，只不過比手電筒亮一點，但是在當時的確是一個杰出的發明。可是在130年之后的今天，我們卻要向白熾燈說“再見”了。

“白熾燈”——把人類帶進電光時代

“發明大王”愛迪生的一生，發明了許多東西，然而對人類生活影響最大的首推白熾燈，它把人類帶進電光時代。

白熾燈的原理很簡單：將燈絲通電加熱到白熾狀態，利用熱輻射發出可見光。發光體是用金屬鎢拉制的燈絲，這種材料最可貴的特點是其熔點很高，即在高溫下仍能保持固態。一只點亮的白熾燈的燈絲溫度高達3000℃，熾熱的燈絲產生了光輻射，發出了明亮的光芒。

隨著科學技術的進步，130年來電光源不斷發展：1931年發明低壓鈉燈，1936年發明熒光燈和高壓汞燈，1959年發明鹵鎢燈，1964年發明金屬鹵化物燈，1965年發明高壓鈉燈，1973年發明三基色熒光燈，1980年發明緊湊型熒光燈，1991年發明高頻無極燈……目前其品種已超過3000種，規格已達到5萬多種，但其照明的核心部分——燈泡主要只有兩種：白熾燈和熒光燈。而白熾燈仍是產量最大，應用最廣泛的電光源。為什么白熾燈這么受歡迎呢?主要是它的光色柔和自然而且結構簡單，只需一個燈口擰上燈泡即可!對于電壓穩定的要求不是很嚴格，根據環境需求選用不同功率的燈泡，非常方便，這樣照明的成本相當低廉。

可是白熾燈卻有致命的弱點：在它消耗的能量中，90％用于發熱而不是發光。俗話說“有一分熱發一分光”，可惜的是白熾燈“有十分熱才發一分光”!在美國，建筑物里22％的電力是由電燈消耗，而其中的40％又是由于那些低效的白熾燈泡所消耗的。另一個弱點是使用壽命短，通常不會超過1000小時(熒光燈大約是2000G小時)。

在能源危機和環境污染嚴重的今天，為了減少溫室氣體排放，遏制全球變暖，綠色和平組織在世界各國發起運動，計劃在“禁止白熾燈泡”的請愿書上征集100萬簽名。近期澳大利亞政府推出了一項逐步采用節能熒光照明設備，以減少溫室氣體排放的計劃，從2010年開始將禁止使用白熾燈泡。這是世界上第一個打算淘汰白熾燈泡的計劃。為節能減排，日本、印度、歐盟等國2009年起也將用節能燈逐步取代白熾燈。

照明領域的一顆新星——發光二極管“燈泡”正在走向實用化階段。發光二極管發明于20世紀60年代，除經久耐用外，這種燈泡在節能方面也有很大潛力。如果美國的燈泡中有一半使用發光二極管燈泡，則可關閉24座發電站，節省數十億美元，二氧化碳的排放量也將明顯下降。

愛迪生發明的白熾燈泡為人類的文明做出了巨大的貢獻，但為了節能，為了環保，它終將退出歷史的舞臺!

引發18世紀工業革命的“蒸汽機車”

大名鼎鼎的蒸汽機曾引起了18世紀的工業革命。直到20世紀初它仍然是世界上最重要的原動機，后來才逐漸讓位于內燃機、汽輪機和電動機。

我們一般將瓦特視為蒸汽機的發明者，實際上瓦特是將蒸汽機進一步改進，完成了兩項重要發明，于1769年取得了英國的專利。瓦特的創造性工作使蒸汽機迅速地發展，熱效率成倍提高，煤耗大大下降。自18世紀晚期起，蒸汽機不僅在采礦業中得到廣泛應用，在冶煉、紡織、機器制造等行業中也都獲得迅速推廣。

蒸汽機的發展在20世紀初達到了頂峰，廣泛用于電站、工廠、機車和船舶等各個領域中。經過不斷改進，1807年美國的富爾頓制成了第一艘實用的蒸汽機船“克萊蒙托”號。此后，蒸汽機在船舶上作為推進動力歷經百余年之久；史提芬遜在1829年制造的火車是最早成功運行的蒸汽機車，到第二次世界大戰結束時，蒸汽機車仍是最常見的機車。蒸汽機車的速度紀錄是在英國創下的時速203千米，一般認為這是蒸汽機車的速度極限。

現代蒸汽機的最大的優點是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉化為機械能。蒸汽機的弱點是：離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大；蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復式機器，慣性力限制了轉速的提高；工作過程是不連續的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

蒸汽機車在20世紀中開始被內燃機車所取代。盡管人們對蒸汽機作過許多改進，不斷擴大它的使用范圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機和內燃機的發展，蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。

在中國，某些地區煤炭的價格比石油低很多，使蒸汽機車仍然有它們的價值。中國曾經是全球最后一個制造大型蒸汽機車的國家，位于山西的大同車廠一直生產蒸汽機車至1988年。2005年12月9日，在內蒙古大板附近的鐵道邊上，最后一列蒸汽機車執行完任務后，見證了蒸汽機車退出歷史舞臺的最后一刻。現在，蒸汽機車只能以旅游觀光小火車的形式出現在人們的視野中，滿足人們的懷舊情懷了。

“氟利昂”及其它……

與白熾燈、蒸汽機同樣命運的還有氟利昂、塑料等。氟里昂是20世紀20年代合成的，是幾種氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的總稱，常用的主要是二氯二氟甲烷。氟利昂隨著電冰箱和空調的普及，作為最常使用的制冷劑而進入千家萬戶。電冰箱的制冷劑儲存在冰箱的專用容器中，當冰箱開始運轉時，電動機帶動壓縮機開始工作，吸入處于低壓和常溫狀態下的氟利昂蒸氣，將其壓縮成為高溫高壓的蒸氣，隨后被送往冷凝器(這是一種被多次彎曲的管子，稱為“蛇形管”，一般是被安裝在冰箱背后或側面)。由于進入冷凝器的氟利昂蒸氣的溫度比室溫要高，熱量就通過蛇形管的管壁向外散發，這樣氟利昂蒸氣的溫度就降低了并從氣態冷凝為液態，隨后它離開冷凝器流向蒸發器(由另一個蛇形管構成，比冷凝器的蛇形管要細一些)。由于在蒸發器中壓力急劇降低，氟利昂便劇烈蒸發，從液態變為氣態，伴隨這一過程的是溫度降低。由于熱量總是從較熱的物體向較冷的物體上轉移，所以冰箱中較熱的食物就將熱量轉移到流動著氟利昂氣體的蛇形管上，從而達到制冷的目的。

氟利昂化學性質穩定，略有香味，不具有可燃性和毒性，被當作制冷劑、發泡劑和清洗劑，廣泛用于家用電器、泡沫塑料、日用化學品、汽車、消防器材等領域。20世紀80年代后期，氟利昂的生產達到了高峰，產量達到了144萬噸。

氟利昂是破壞臭氧層的元兇，現已成為人所共知的常識。不過，在對氟利昂實行控制之前，全世界向大氣中排放的氟利昂已達到了2000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達數百年；所以排放的大部分仍留在大氣層中，其中大部分仍然停留在對流層，一小部分升入平流層。在對流層相當穩定的氟利昂，在上升進入平流層后，在一定的氣象條件下，會在強烈紫外線的作用下被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧會發生連鎖反應，不斷破壞臭氧分子。科學家估計一個氯原子可以破壞數萬個臭氧分子。

20世紀末，科學家強烈要求停止氟利昂的生產。但是以前大量生產的冰箱、空調里面使用的氟利昂依然存在于地球上。2001年即使制定了《關于特定制品氟類的回收以及破壞的實施確保法律》，但還是回收不利。所以，許多看似杰出的發明帶給人類的麻煩也不少。不過，我們大可不必對其一概否定，因為在相當長的一段時期內，它們為我們的生活提供了舒適和便捷。隨著科技的進步和環保理念的深入人心，未來必將會有更新的更經得住考驗的發明走進我們的生活。(文章代碼：0208)

責任編輯龐云