世界上第一台平衡湿度计是古代中国人发明的吗?
天气记录可以追溯到殷朝。当时人们把需要记录的重要事件,用当时的文字刻在牛的骨头上或龟甲上,现在称为甲骨文。已经有了关于云眼、雨雾、人们祈雨的记载。
下雨是一种常见的天气现象,因此必须引起人们的特别注意。古人在长期的观察中探索其规律。通过观察天象、生物物候和非生物物理现象,他们总结了许多关于晴天和雨天的经验。
第一,古人对晴雨规律的观察。唐朝的黄子法专门写了一本书《向雨书》,记载了劳动人民预测晴雨的宝贵知识。此外,民间流传下来的很多关于预测晴天和雨天的谚语和地方方法,很多都是根据物理原理总结出来的科学经验的结晶。
在唐朝?如果墙上有天然水,就会下大雨。,?石头滋润液体会下几天雨?等等,这符合物理原理。下雨之前,空气中的水汽含量必然很高,所以很容易在墙壁和岩石上凝结成水滴,这样?生水和液体?。这种谚语在全国流传。据收集,上海一个人,喜欢吗?穿裙子,下着倾盆大雨?、?盐水,天会淹?像这样的谚语有十多个。
明代科学家徐光启(公元1562-1633)在他的《农政全书》中介绍了一句农业谚语,说:?屋檐绿柳,农民歇息细看;屋檐插柳,农民好妩媚。?这里吗?有魅力?意思是酿酒。当折下来插在屋檐上的柳枝四季常青时,是因为柳叶中空气潮湿,水分不易蒸发,所以天气无法放晴;如果柳叶发黄,那是因为空气干燥,柳叶中的水分蒸发快,天气会放晴,温度会升高,正好可以酿酒。这些农业谚语都包含一定的物理真理。
自元代以来,民间还有种?称水?该方法可用于预测晴天和雨天。那种方法大约是每晚灌一瓶水,第二天早上称重。如果重量重,说明蒸发慢,一定是空气潮湿,容易下雨。如果重量比较轻,说明蒸发快,空气干燥,不容易下雨。此法流传颇广,明代科学家李时珍在《本草纲目》中也有记载。
影响晴天和雨天最重要的因素是大气的湿度,西汉的《淮南子》就明确指出了这一点。潮湿易下雨?。所以古人非常注重寻求受大气湿度影响的物理现象,取得了惊人的成功。
二、战国古琴,汉代湿度计的雏形,人们知道大气湿度的变化会引起各物体体积和形状的变化;不同物质组成的物体变化程度不同。当时人们认为铜是?最好的事?只是它不会随着湿度和温度而改变。所以所有的精密测量仪器都是铜做的,而不是铁做的,这样就不会变。
最重要的是,在战国时期,人们知道?风雨的变化可以通过旋律知道吗?。后来《淮南子》也是这么说的,可是怎么一会儿就这样了呢?
东汉科学家王充(27ー约97)在《论衡》一书中指出:?琴弦慢?这是下雨的迹象。这是非常正确的体验,因为快下雨的时候,大气湿度增加,绷紧的弦吸水,会变长变松,所以音调会变低。琴弦长度随大气湿度的变化很小,不易察觉,但由此引起的音调变化却非常明显。所以通过声调的变化来预测晴雨天气是非常敏感和巧妙的。这里孕育了挂绳湿度计的原理。
什么是吊弦湿度计?基于某种。吊弦?湿度计的长度随湿度而变化。这样,战国时期的古琴就起到了这个湿度计的作用。
第三,人类最早的湿度计是在欧洲。直到16世纪中叶,才有人用鸟兽的肠子做的弦,或者用野鸟和小麦芒的长度变化来测量大气的湿度。这种湿度计在公元1670年左右传入中国,在《灵台仪》一书中有详细介绍。书上说它的原理是,物体吸入?干气?会不会收缩吸气?湿气?会膨胀。在所有的东西中,鸟兽的腱皮对干燥潮湿的空气的作用最明显,所以腱绳被用来制作仪器,比如鹿肠湿度计。
明末清初,我国青年科学家黄律庄还发明了一种?湿度测试仪?。据记载,?里面有一根针,可以左右旋转,干的时候向左,湿的时候向右。一点都不难受,还能预测阴天还是晴天。?可见该仪器十分灵敏,其结构很可能与《灵台仪象录》中介绍的相同或相似。这种湿度计仍被广泛使用。
此外,中国古代还发明了另一种湿度计,即天平湿度计。它的结构很简单:只需用一根统一的木杆挂在中点,就像天平秤一样,两头挂吸湿性不同的东西,比如一头挂石头,另一头挂海带;或者一端用淡水泡过的棉球,另一端用盐水泡过的棉球,等等。然后使两端重量相等,平衡天平。当大气中的湿度高,吸湿能力强的一端因吸入更多的水而变重时,天平就会倾斜,这就预示着要下雨了。
这种湿度计今天仍在一些农村地区广泛使用,因为它简单,容易制造,而且它也很灵敏。不知道它在我国有2000年左右的历史,是人类最早的湿度计!
四、西汉《淮南子》中所说的平衡湿度计的结构:?湿去也,看不出其形,炭重。?当时已经知道,碳的重量会随着湿度的增加而增加。书中另一篇文章说:?挂羽炭知干湿之气?。这是平衡湿度计。两头挂的东西是羽毛和木炭。
三国时的孟康曾详细记录过它的结构。他说:把铁和碳挂在天平的两端来平衡天平。冬天空气干燥,碳端上,铁端低。夏天空气潮湿,碳端低,铁端上翘。?这使得它的结构和用法变得清晰。这种湿度计在古籍中有很多记载。两头挂着不同的东西,铁和炭,羽毛和炭,土和炭。
可见广大劳动人民在探索和改进,从而成为他们与自然抗争的有力武器。只是在15世纪的欧洲,天平的一端挂着大量的羊毛,另一端挂着石头来测量空气的湿度。相比之下,它比中国的发明晚了1600多年。
从上面的介绍可以看出,中国古代有非常丰富的物质理论。对物质状态变化的研究主要是通过雨雪露霜的形成来进行的。为了满足农业生产和生活的需要,中国古代科学家研制成功了世界上第一台平衡湿度计。