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第112章 物理的启发

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七月的第三个星期五,傍晚下过一场雷阵雨,地面湿漉漉的,暑气被暂时压下去一些,但空气里的湿度却更重了,吸一口都觉得肺里沉甸甸的。李建国难得准点从丰泽园下工,拒绝了许大茂听戏的邀请,匆匆回到四合院。

吃过晚饭,他照例闩上门,点上灯。今晚的复习科目是物理。摊开的是《高中物理(下册)》,翻到了“热力学初步”的章节。煤油灯的光晕拢着书页,上面的字迹和图示显得有些朦胧。

他先复习了比热容、热传递的方式(传导、对流、辐射),然后是简单的热功转换和热效率概念。公式并不复杂:η = w有用 \/ q总。有用功除以总吸热。效率永远小于1。

盯着那个“η”,李建国的思绪却飘开了。他眼前浮现的不是抽象的符号,而是丰泽园后厨那一排熊熊燃烧的灶眼。

每个灶眼上方,都坐着一口厚重的铁锅。柴火或煤炭在灶膛里燃烧,释放出的热量,一部分通过锅底传导给食物,一部分加热了锅壁和周围的空气,还有相当大一部分,随着烟气直接从烟道跑掉了,更不用说灶台本身被烤得滚烫所散失的热量。

“这热效率……怕是连三成都不到。”他下意识地估算。大锅、厚底、开放式燃烧、简陋的烟道……每一样都在“浪费”宝贵的燃料。在这个煤炭、木柴都需要计划供应的年代,这种浪费是惊人的,却又是如此普遍,以至于大家都习以为常。

他想起穿越前见过的现代化商用厨房,高效的燃气灶、保温性能极佳的锅具、设计合理的通风和余热回收系统……那热效率能提升多少?百分之五十?甚至更高?

一个念头不由自主地冒出来:如果能设计一种更省柴省煤的灶具呢?不需要太复杂,就在现有土灶的基础上改良。比如,把灶膛形状优化,让空气和燃料混合更充分,燃烧更完全;在烟道里加设简单的换热管,预热进入灶膛的空气,或者加热旁边水罐里的水;锅底形状也可以改进,增加受热面积……

这个想法让他精神一振。这不仅仅是物理题,这是可以落地的、实实在在能节省燃料、提升效率的“小革新”。虽然他现在只是个备考的学生,但将来如果进入相关领域,这种从生活、从实践中发现问题的视角,或许正是创新的起点。

他拿起铅笔,在草稿纸的空白处,飞快地画起了草图。一个简化的灶体剖面,标注着可能的进风道、燃烧室、烟道走向。他的画技很一般,但思路清晰。画着画着,他又停下来。

燃料燃烧效率的提升,不仅仅关乎节省。在钢厂呢?在轧钢厂的加热炉里,把钢锭加热到上千度进行轧制,那里的热效率又如何?提高哪怕一个百分点,节省的煤炭将是天文数字,更意味着产能的潜在提升。

这个联想让他心跳微微加速。他合上热学部分,往前翻到了“力学”的章节。最近他刚复习完“牛顿运动定律”和“功与能”。

他的目光停留在“简单机械”和“力矩”的部分。杠杆、滑轮、轮轴、斜面……这些古老而基础的原理,却是构筑一切复杂机械的基石。他的脑海中,开始尝试“拼装”一个简化版的轧钢机。

动力源(假设是电动机)通过皮带或齿轮传动,将旋转运动传递到轧辊。这里涉及到转速、扭矩的转换,需要合适的传动比。轧辊本身可以看作一对反向旋转的圆柱体,对通过的钢坯施加巨大的正压力(压强),使其发生塑性变形。这需要轧辊材料有极高的强度和耐磨性,轴承要能承受巨大的径向载荷……

想着想着,他发现自己的思路卡壳了。他对真实的轧钢机结构了解太少,仅凭高中物理和一点模糊的前世印象,根本无法构建哪怕是最粗略的可行模型。那种感觉,就像是一个只背熟了菜谱理论的新手,面对一厨房陌生食材和灶具,无从下手。

但这种“无知”带来的不是挫败,反而是一种强烈的、想要去了解和探究的渴望。他知道那些公式和原理是对的,它们就在那里,安静地描述着力的传递、能量的转换、材料的形变。而他要做的,就是找到正确的方式,将这些原理“组装”起来,去解决“如何把一块钢锭高效地轧成所需形状”这个实际问题。

这比单纯解一道物理题难上千百倍,但也迷人千百倍。

他放下笔,靠在椅背上,闭上眼睛。空间里静谧的环境似乎更适合这种需要深入构想的思考。意识沉入,他出现在茅屋前的空地上。

没有立刻去拿书,他走到古井边,喝了几口清凉的泉水。灵泉的滋养让他的大脑从刚才高速运转的微热中冷却下来,思维变得更加清晰、活跃。

他随手捡起一根树枝,在松软的黑土地上画了起来。不再是具体的灶具或轧机,而是一些更基础的、相互关联的图示。

一个方框,代表“能量输入”(燃料、电力)。

箭头指向另一个方框,代表“转换装置”(灶膛、加热炉、电机)。

再分支出几个箭头,有的指向“有用输出”(加热食物、钢锭变形),有的指向“无用耗散”(散热、摩擦、废气)。

旁边标注着可能的影响因素:材料属性、结构设计、工艺参数……

这是一个极其粗糙的“系统能量流图”。它不精确,但却强迫他从整体的、系统化的角度去思考技术问题。不再是孤立地看热效率或机械效率,而是看整个能量从输入到最终被利用的完整链条,寻找其中可以优化的“瓶颈”和“浪费点”。

画着画着,他忽然想到复习数学时体会到的“统筹优化”乐趣。物理提供了原理和分析工具,数学提供了优化和计算的工具,而最终的目标,是解决一个具体的、实际的工程问题——无论是省柴灶,还是轧钢机,或者将来可能遇到的任何技术难题。

这种将抽象知识与现实需求连接起来的感觉,像一道闪电,劈开了他心中原本有些模糊的“工程师”概念。工程师不是只会套公式的人,而是用科学原理作为工具,去分析、设计、优化、创造,解决实际问题的“系统解决者”。

一种豁然开朗的兴奋感涌遍全身。虽然那些具体的技术细节他还远未掌握,但一种根本的“思维方式”似乎正在成形。他看待厨房的灶火、听到的机器轰鸣、甚至感受到的这夏夜的闷热(空气对流不畅?),都多了一个审视和思考的维度。

回到现实,煤油灯的光似乎都亮了几分。

他重新翻开物理书,目光扫过那些力学公式、热学定律,感觉已然不同。它们不再是书本上冰冷的文字和符号,而是一个个等待被激活、被组合、被用来撬动现实世界的“工具零件”。

他知道,自己萌生的那些关于省柴灶、关于轧钢机原理的粗浅想法,在真正的专家眼里可能幼稚可笑。但这不重要。重要的是,物理学习在他心里点燃了一簇火苗——一簇渴望理解世界运行机制、并尝试去改进它的火苗。

这簇火苗,将伴随他走进考场,走进大学,走进未来那波澜壮阔的工业建设洪流之中。

夜深了,他轻轻合上物理书,吹熄了灯。

黑暗中,他的眼睛依然明亮。

物理的启发,不在于给了他多少现成的答案,而在于赋予了他一种全新的、充满力量的“看世界”和“想问题”的方式。

而这,或许比任何具体的知识,都更加宝贵。

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