向陽門戶早迎春
我國人民早就懂得利用太陽能,除了知道太陽對農作物生長有極大作用外,在日常生活的許多方麵,也在盡力利用太陽能。
我國的民居,早就有座北朝南的取向,這就是因為朝南,可以更多地得到太陽光的照射。“向陽門戶早迎春”,這句古話,說的就是這個道理。
最直接利用太陽能的途徑是更多地索取它的熱量。人們從生活的實踐中體會到,穿黑色的衣服比穿白色的衣服保暖,於是出現了最簡單的太陽能蓄熱體。
這種蓄熱體就是一個帶玻璃蓋的雙層大木箱。木箱內表麵塗成黑色,以便吸收更多的太陽熱。再在木箱隔層中鋪上絕熱材料。將這種木箱放在太陽光下,可在箱內產生一二百攝氏度的高溫。可用來熱水、加熱各種物品。如在裏麵通上水管,就可以得到源源不斷的熱水,用來洗浴或加溫溫室,還可以用來作幹燥室和消毒器的高溫源。
隨著塑料工業的發展,出現了透光塑料薄膜。這種塑料薄膜透明度好,可以吸收更多的太陽光;同時,它又具有隔熱保溫性能,可以儲存太陽熱。現在我國農村已經廣泛應用塑料薄膜來製作溫室,或塑料大棚。在這種小空間內,可以形成四季如春的小氣候,使蔬菜在嚴冬生長、水果提前結實。在我國北方地區,由於有了溫室,人們可以四季吃到新鮮蔬菜和水果。
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。
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。