雖然有了實驗記錄,不過瑞恩暫時也沒有把這份報告發表出去的想法。不過把量熱裝置的改良和拉普拉斯先生分享一下或許是個不錯的主意。瑞恩這樣想著,動筆開始寫信。
*
尊敬的拉普拉斯先生,
數日前,我向巴爾德專利局申請查閱您關於量熱計的專利,您的發明非常具有啟發性。出於研究目的,我本人複製了一個裝置,希望您不會感到冒犯。
當我在重複您其中一個關於測定木炭燃燒熱值的實施例的時候,發現了一些問題。
其一,測得的木炭燃燒熱值與煉鐵廠熔爐耗炭量的經驗不符。煉廠的消耗量遠低於根據您測得的數據計算出的理論值。
其二,從量熱計中排出的尾氣仍有一定的溫度。
因此請允許我提出一個大膽的猜想,尾氣中包含的熱量很大程度上來自木炭的燃燒,而這部分未能為量熱器中的冰所吸收。因此導致了您測量到的燃燒熱低於實際。
為了驗證這一猜想,我在您提出的量熱器裝置上做了一點微小的改進。以一個量熱計為燃燒室,從燃燒室引出一根管道,通向另一個水封的量熱器,可以防止燃燒尾氣的逃逸。
在這一裝置中重複的實驗數據顯示,5克木炭實際釋放的熱量並非僅能融化200克,而是390克冰塊,這一數字與實際經驗更為接近。
隨附改進後的裝置示意圖。
這一裝置也能應用於其他物質燃燒的測定。
希望對您的研究有所幫助。
祝一切順利,
巴揚學會瑞恩·吳
*
瑞恩還是選擇隱藏了自己關於酒精的研究。他不大樂意在這個時候就把酒精燃料這個思路展示給其他人看。
寫完了這封信,他又回頭端詳起實驗數據來。在酒精燃燒的幾組裏,尾氣室額外釋放的那點熱量可以說是救了他一命。他直到現在才騰出手來試圖弄清這些熱量的來源。把酒精溶液按濃度排序,在60%和70%這兩組,燃燒室和尾氣室的熱量差額顯出遞減的趨勢。雖然沒有其它更高濃度的數據,不過好在瑞恩還能夠回想起純酒精的熱值。
他很快就列出了幾條算式,首先算出了低濃度酒精理論能釋放的總熱,接著又列出了溶液中水分被加熱、蒸發吸收的能量。這樣一來,差額出現的原因也就昭然若揭了。
瑞恩放下筆,揉了揉太陽穴。雖然越過了直接燒炭的臨界點,但是這樣低濃度的酒精燃料在絕對溫度上並不能與木炭媲美。這一點點水蒸氣正是其中的關鍵。酒精直接燃燒的熱量大部分都以汽化潛熱的形式被溶液中的水所吸收,導致燃燒的溫度僅僅能夠滿足火焰的自持,並沒有足夠的餘力加熱生鐵到上千度的高溫。
因此他開發乙醇燃料最根本的目的——提高鋼鐵的產出也隻能暫時擱置。
不過他轉念一想,這似乎也不是完全沒有好處,至少對開發蒸汽機來說算是個好消息。蒸汽推動的輪機所利用的正是水從液體到氣體的膨脹功。液體燃料直接產生的大量蒸汽省去了在煤炭的燃燒室上額外設計一個水箱的麻煩。
他這樣安慰著自己,總算是稍稍勾起了嘴角。