《趣味物理学》在线阅读——第5章 液体和气体的性质（11-20）(10)

5.20　“永动”的时钟

　　我们在这本书里已经谈到好几种想象的“永动机”，而且也解释过发明永动机是没有希望的。现在我再来谈一谈一种“不花钱”的动力机，所谓“不花钱”的动力机，就是不要什么人照顾，却能够长时期工作的机械，这种机械所需要的动能是从四周的自然环境里得到的。

　　大家大概见过气压计这个东西吧。气压计有两种：水银气压计和金属气压计。在水银气压计里，水银柱的上端随时跟着大气压力的变化升起或降下；在金属气压计里，在大气压力变化的时候，指针会跟着摆动。

　　十八世纪时候，一位发明家利用了气压计的这种运动来发动时钟的机械，他就这样造出一只时钟，能够不要外力就使钟自动地走起来，而且可以不停地走着。英国的有名机械师和天文学家弗格森看到这个有趣的发明以后，曾经这样评价（在1744年）道：“我仔细观察了上面说的那只时钟，它是由一个特别装置的气压计里的水银柱升降带动的；我们没有理由可以相信这只钟会在什么时候停下来，因为贮藏在这只时钟里的动力，即使把气压计完全拿走，也已经可以维持这只钟走一年之久。我应该率直地说，根据我对于这只时钟的详细的考察，无论在设计上或者制造上，它的确是我见到过的机械里最精巧的一种。”

　　可惜这只时钟没有能够保留到今天，它给人抢走了，现在藏在什么地方也没有人知道。不过现在还留下来那位天文学家所作的构造图，因此还有可能把它重新制出来。

　　在这只时钟的构造里，有一只大型水银气压计。盛水银的玻璃壶挂在一只框架上，一只长颈瓶倒插在这玻璃壶里，在玻璃壶和长颈瓶里一共装了150公斤水银。玻璃壶和长颈瓶是活动的，可以移上或移下。当大气压力增加的时候，一组巧妙的杠杆会把长颈瓶移下，玻璃壶移上；气压减低的时候，相反的把长颈瓶移上，玻璃壶移下。这两种运动会使一只小巧的齿轮总是向一个方向转。只有大气压力完全不变的时候，这个齿轮才完全静止不动——但是在静止的时候，时钟仍旧会由事先提升上去的重锤落下的能量继续带动。要使重锤能够提升上去而又要靠它的落下来带动机械，是不容易做到的，但是古时候的钟表匠却很有发明能力，把这个问题解决了。气压变动的能量太大，超过了需要，使得重锤提升上去比落下来更快；因此得有一个特别的装置，等到重锤提升到不能再高的时候，会让它自由地落下去。

　　这种或者类似的“不花钱”的动力机，跟所谓“永动机”有重大的、原则性的区别，这个区别不难看出。在“不花钱”的动力机里，动力不是象永动机的发明家所想的那样“无中生有”，它们的动能是从机械外面得到的，在我们这个例子里就是从四周的大气得到的，而大气是从太阳光得到这些能量的。“不花钱”的动力机实际上是跟真正“永动机”一样经济的，只是这种机器的制造成本跟它所得到的能量来比嫌太贵了些。

　　下面我们还要讲到另外一类“不花钱”的动力机，那时候我们预备举例来说明，为什么这种动力机在工业上采用时常是很不合算的。

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