第489章 化石能源與清潔能源
蒸汽機的原理非常簡單，所使用的技術也不是什麽匪夷所思的技術，在場的學子們聽的認真，倒有一多半人聽懂了，至於蒸汽機的構造，此時既講不清楚，也不必細講，待工學院成立之後，自然有專門的人員去研究實施。
章惇有了這段時間的與沈方交流的基礎，今天才算是徹底明白了蒸汽機的價值。之前他與沈方聊的最多的是關於更加基礎的物理、化學、數學等內容，象今天這樣將實際應用展開講並不多見。而沈方刻意講得係統一些，除了給關中學子播下一顆種子之外，倒有一大半是講給章惇聽，他相信章惇一定能深刻領會。
“蒸汽機雖然用處極大，但有幾個明顯的缺點。一是能量轉換效率低，燃燒燃料之後，通過水蒸汽來及傳動杆來驅動傳動輪，中間多了環節，造成了能源的浪費；二是汙染嚴重，工作場所環境惡劣，蒸汽機不但會排放大量的有害氣體，而且需要不斷地添加燃料，又髒又累；三是需要占用人力，為了保障蒸汽機的運行，需要有人專門添加燃料；四是啟動緩慢，無法滿足更多的應用場合，比如單人使用的機器，蒸汽機根本沒有辦法使用。”
“如何解決這些缺點？諸位沒有見過火槍，但總見過爆竹，如果將爆竹產生的力量利用起來，效率比蒸汽機高許多倍。在機器內部不再是水蒸汽，而是直接將燃料點燃，產生的爆燃氣體會推動轉動輪轉動，省卻水蒸汽汽化、冷凝的能量浪費，也省卻了杠杆傳動的能量損耗。這台新式的機器便是內燃機，當然內燃機中燃燒的燃料不是煤炭，而是汽油。”
“汽油在大周還未被提煉出來，所以世間便沒有人聽聞。此物乃是由延慶路等地出產的石油提煉而成，石油是家父起的名字，當地百姓往往稱之為黑油或火油，可以燃燒，但有焦臭味，燃燒過後的黑灰可用來製造油墨。石油渾身都是寶，可以先後提煉出重油、柴油、煤油、汽油、石油氣，除了重油之外，另外四種都是可以燃燒的燃料，用於不同的場合。重油通過特殊處理可以提練出瀝青、燃料油、石蠟、潤滑油等物。瀝青可以與混凝土配合鋪設瀝青路麵，其性能比如今最好的水泥路麵更有優勢，燃料油可以用於大型遠洋船舶使用，石蠟可以廣泛用於防水包裝等用途，潤滑油可以用來做軸承、各種機器的潤滑，增強機器使用壽命和穩定性。”
“有了內燃機，我們才算是徹底掌握了自然界中的化石能源。天上飛的，地上跑的，水裏遊的，農田耕種收割，挖礦，伐木，到處都可以使用。”
大涼棚內席地而坐的一個年輕弟子問道，“先生，既然內燃機比蒸汽機更有優勢，那我等是否無需研究製造蒸汽機，直接研究內燃機即可。”
“內燃機遠比蒸汽機複雜，需要材料工藝及基礎工業達到一定程度才能有成果，在這之前需要一方麵進行蒸汽機的設計研發，以滿足工業所需，另一方麵需要進行基礎工業的研究，當耐高溫、耐磨損、密閉性的材料逐漸研發出來之後，內燃機便水到渠成。在這之前，既使在實驗室中能夠提煉出少量的各種燃料，內燃機也隻能停留在原型機的階段，無法實現工業化生產，運用於各行各業。”
“諸位在研究蒸汽機、內燃機時便應該廣泛采用數學等工具手段，進行定量的統計分析，讓製造運行的成本更低，使用更方便，維護更容易，這樣才符合工業化生產的基本要求。否則，即使可以運行，但運行成本遠高於蒸汽機或水力車機，那麽也沒有實際用處。”
沈方見沒有人提問，便繼續講，“無論是蒸汽機還是內燃機，使用的都是化石能源，所謂化石能源是指，動植物的殘骸在長時間高溫高壓情況下，發生反應，而形成的固態、液態、氣態可燃燒物。地球上麵，化石能源非常豐富，但也有用完的時候。比如延慶路、河東北路、河東南路，原本是森林，後來由於地殼移動，漸漸變成海洋，無數泥沙將長年累積的植物層層掩埋，隨後又因為地殼移動，這些地方逐漸浮出海麵成為現在的黃土高原。河東兩路地底之下又難以計數的煤炭，足夠大周使用數百年。”
“但是數百年後，我們的後世子孫會比現在多數倍，需要更多的能量，地球上的化石能源有限，且無法再生，我們必須從現在開始就研究可再生能源和清潔無汙染能源。”
“剛才沈某說了，現在世界上最常用的力量隻有兩種，一種是電磁力，一種是萬有引力，所謂能量便是電磁力的存儲和轉換方式。那麽大家可知道世間這一切能源源自何處？”
“除了月球和地球之間因萬有引力而引起的潮汐能之外，地球上絕大多數能源都來自於太陽，由於有了太陽光的照射，植物吸收了陽光，將空氣內的某種物質轉化為自己的一部分，這個過程叫做光合作用，正是有了光合作用，陽光所蘊藏的能量才得成在植物、動物之間進行轉換，有些植物、動物經過漫長的歲月轉換為化石能源。秦鳳路隨處可見的大風，亦是能源的一種，而且取之不盡，用之不竭，風之所以產生，也是因為不同地域空氣受太陽光照射不同，而產生了冷暖氣流，從而形成了空氣的流動。還有水力車機所使用大江、大河流水的力量，也是因為地麵上的水份受到太陽的照射，而蒸發在空中形成積雨雲，遇到高山時便以冰川雨水的方式回到了地麵之上。吐蕃便是大周絕大多數水係的源泉，吐蕃在大周的西邊，所以大江、大河流動的方向幾乎都是從西往東。”
“潮汐能、風能、水能，甚至直接使用的太陽能，這些能源周而複始，子孫後代永遠可以使用，值得諸位花畢生的精力研究。但今天沈某要給大家講的，乃是另外一個非常重要的能源，電能。”