在沙漠大海等缺乏淡水的地區,可以利用太陽能蓄熱器作蒸餾室。把含有礦物鹽類的水或海水蒸發,再變成淡水供人們使用。有的大型太陽能蒸餾器每天可以生產80噸淡水,為那裏解決飲水問題。
用太陽能來作空調器也很有意思。這種空調器包括有平板式集熱器和管道。當天冷時,可以用熱水加溫;當天熱時,可以使水蒸發,吸收熱量而降溫。利用太陽能吸收式製冷機,還可以製冰哩。一台采光麵積144平方米的製冷機,在一天時間裏,天晴時可用24攝氏度的水生產18千克冰。想不到吧,冷冷的冰竟可用熱熱的太陽光來製造。
敘拉古城的奇跡
公元前三世紀,羅馬人發動了一次侵略希臘的戰爭。
有一次,一艘名叫“馬采爾”號的戰船,載著羅馬士兵,駛過地中海,向著希臘的敘拉古城開來。
形勢十分危急,當時的敘拉古毫無設防,沒有足以回擊戰船的武器。怎麼辦?有幸的是,著名的科學家阿基米德正好住在這裏,他急中生智,想出了一個摧毀敵船的辦法。
那一天,天氣晴朗,太陽當空照耀。阿基米德動員全城的婦女,每人拿著一麵鏡子,大家都齊心合力,用鏡子把太陽光都反射集中到“馬采爾”號戰船上。這艘戰船是用木頭造的,張有布帆。在聚集的太陽光照射下,船身和帆布起火了,大火把船燒毀了,把羅馬士兵燒死了,敘拉古城得救了。
敘拉古城發生的奇跡是怎樣得到的?是利用了太陽能。從這個故事中我們可以看到,人類自古就知道用鏡子來反射太陽光。
敘拉古人用鏡子反射太陽光燒敵船不過,用鏡子聚集太陽光的最好辦法,還是凹麵鏡。這一點,我國古代勞動人民早就懂得。在漢代學者王充寫的《論衡》一書中,就有“鑄陽燧取火於日”的記載。陽燧是當時一種利用太陽光取火的工具,它實際就是一種凹麵鏡。
凹麵鏡是一種帶曲麵的凹形鏡,太陽照在它上麵,可以反射到一個焦點上。現代的凹麵鏡,一般呈拋物線型,它可以將80%以上的陽光聚集在焦點上,使那裏得到很高的溫度。
用凸透鏡也可以聚集太陽光。18世紀時,法國化學家拉瓦錫做過一個試驗。他用玻璃做了一個直徑為132米的凸透鏡。當陽光照射到這個鏡上時,會通過透鏡,會聚到一點。在這個焦點上,也會得到極高的溫度。若把熔點達1540攝氏度的鐵和熔點達1750攝氏度的鉑放到焦點上,都會熔化成了液體,可見溫度之高。
現在,利用凹麵鏡來製成太陽能集熱器已經很普及了。
比如有一種聚光式太陽灶就像一把傘,不過它是倒撐著向著太陽。一個直徑15米左右的太陽傘,可以在焦點上得到四五百攝氏度的高溫,足以燒水、做飯,在野外使用極為方便。為了有效地反射太陽光,一般都用塗鋁的滌綸薄膜來製作反射麵。為了使太陽運動時,傘麵也隨著運動,陽光永不偏離,又出現了一種自動追光式太陽灶。
現在我們再回過來繼續說古羅馬時代阿基米德用鏡子燒敵船的故事。有的曆史學家認為,古希臘既沒有玻璃透鏡,又沒有鍍水銀的鏡子,即使有反光鏡,也不可能把遠在地中海裏的戰船點著。所以,他們認為這個故事是虛構出來的。
不過,法國科學家布豐卻認為,即使故事是虛構的,但阿基米德采用的方法卻是符合科學原理。為此,他決定重複阿基米德的做法。1747年,布豐在巴黎自家的花園裏,擺出了360麵邊長為15厘米的正方形鏡子。鏡子擺成一個拋物線形狀,讓太陽光反射到70米遠的一堆木柴上。
在一個烈日當頭的日子裏,布豐在注視著他的試驗結果。
陽光果真集中到木柴上,明亮的光點把木柴照著刺眼地亮。
時間一分鍾、一分鍾地過去了……不一會兒,木柴開始冒煙,接著出現了火苗,最後真點著了。
布豐的試驗證明,阿基米德的方法是對的。
熠熠生輝的太陽房
1988年,日本建造出一幢奇怪的樓房,這是由日本太陽能專家茂利設計的六層樓房,它沒有一個窗戶,但樓內卻是陽光明媚。茂利認為,過去利用陽光的效率太低。
他想到,向日葵每天從早到晚都麵向陽光。於是,他在大樓屋頂上安裝了19個向日葵式的向日鏡,由計算機控製,一直麵向太陽;並在每個房間裏裝上由37根光導纖維組成的光纜,通過光纜把樓頂上收集的陽光傳送到房間裏,亮度相當於100瓦的燈。
人們需要太陽不僅是采光,而且還可取暖。
早在1882年,美國莫爾斯教授就發明了一種太陽能暖房,能照到太陽一側的牆壁是用黑石板砌成,外麵再罩上玻璃。太陽光被黑石板吸收,使石板與玻璃之間空氣變熱,空氣又與房間相通,就使房屋變暖了,這是被動式取暖。