编者按:中科院之声不定期手绘一张“科学史小画”,为大家介绍一段科学史和其背后的故事。
18世纪下半叶,英国工程师、发明家瓦特改进的蒸汽机投入使用,使人类迈入了蒸汽时代。蒸汽机在交通运输业的运用推动了“蒸汽马车”的诞生,蒸汽机替代了马。蒸汽马车需要配置一个大锅炉,锅炉中水沸腾产生的高压蒸汽推动活塞做功。但是蒸汽马车速度很慢,噪音很大,在启动之前还需要很长一段时间来预热。这种笨重、低效率的“马车”很快就被另一种更高效的交通工具所取代——采用汽油发动机的“汽车”。
1885年,两名德国工程师卡尔·本茨和戈特里布·戴姆勒分别发明了三轮汽车和四轮汽车,从此汽车逐渐取代马车成为人们出行的主要交通工具。
尽管本茨和戴姆勒几乎同时发明了汽车,但戴姆勒发明的四轮汽车比本茨晚一个多月。本茨在1886年1月29日率先获得三轮汽车专利权(专利号DRP-37435),这标志着世界上第一辆汽油发动机汽车诞生,因此这一天被认为是世界汽车的诞生日。
本茨是如何制造第一台汽车的呢?汽车发明的核心在于制造出合适的发动机。本茨以德国工程师奥托的四冲程煤气发动机为蓝本,在1879年成功制造出了第一台单缸煤气发动机。但是煤气发动机装置很大,无法配置在轻便的交通工具上。一次偶然的机会,本茨听闻有人用汽油清理衣物时,汽油挥发弥散在整个房子中,火苗接触汽油时发生了大规模的爆炸,于是产生了灵感。这正是发动机的工作原理——用引爆汽缸中的易燃气体推动活塞做功。汽油的威力比煤气大,汽油发动机的体积更小、重量更轻,能不能将它用在轻型交通工具上呢?随后,他不断改良汽油发动机以提高爆炸的强度,最终他研制出了单缸汽油发动机。他将发动机安装在一辆三轮车上,发明了第一辆不用马拉的三轮车(现保存在慕尼黑的汽车博物馆)。这辆车的发动机排量为954立方厘米,功率为670瓦,时速可达16千米。
尽管如今汽车已经成为人们日常生活中必不可少的交通工具,但是早期汽车的推广却受到重重阻力,主要是对汽车的长途行驶保持怀疑。为了挽救本茨汽车工厂的危机,向大众宣传汽车,本茨的妻子伯莎做出了一个勇敢的决定。1888年8月,她带着两个儿子,毅然坐进了三轮汽车中,从曼海姆出发,前往位于普福尔茨海姆的娘家。她们从天蒙蒙亮时动身,一直行驶到黄昏时才到达了目的地,全程大约104公里,用时12小时。100多公里!这在19世纪不啻于一次长途远征。
伯莎完美的旅途证实了汽车长途行驶的快捷与安全,推动了日后汽车的发展。伯莎也成为第一位驾驶汽车的女性。
作者:秦显韩,系中国科学院大学人文学院科学史系博士生
来源:中国科学院大学
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