开心学国学(科技卷)

　　《开心学国学 青少年不可不读的国学经典（科教卷）》：　　到宋代，我国劳动人民已会制造人工磁体，这样就产生了更高一级的磁性指向仪器。制造人工磁体的方法之一是把钢针放在天然磁体上摩擦，因传磁而有了磁性。直到19世纪现代电磁铁出现以前，差不多所有的指南针都是采用这种人工磁化法制成的。　　据沈括《梦溪笔谈》记载，北宋时有四种不同装置的针型指南针，即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。人们把经过磁化的钢针，穿上几根灯草，放在一只盛满水的碗里，它就能浮在水上为航海船只指示方向，这就是水浮法。水浮法指南针漂浮于水面，能相对保持磁针的水平和稳定，比较实用，正是这种指南针首先应用于航海事业。缕悬法是把一根磁针用单丝粘住，悬在木架上，针下则安放一个标有方位的圆盘，静止时，钢针就指示南北。缕悬法指针转动灵活，在指导方位上准确性较高，但使用时不能有风，物体不得晃动，有很多限制。　　指南针在航海上的应用，又加速了指南针本身的发展。南宋时期开始把磁针与分方位的装置组成一个整体。这种仪器近代叫罗盘，古代则有不同的名称，或日地罗，或日针盘，还有的叫子午盘、定盘针、经盘等。1274年吴自牧《梦粱录》里面提到，舟船遇“风雨冥晦时，惟凭针盘而行”。*晚到这时，指南针已经发展成罗盘针了。但直到明代中叶，罗盘针仍然是水浮针。　　胆水炼铜胆水炼铜，也叫胆铜法，这是水法冶金的起源。　　它是中国的一项伟大发明，在世界冶金史和化学发展史上占有重要地位。　　我们的祖先在冶炼铜的实践中，以及在探索各种物质所进行的变化的一些实践中，逐渐对铁和铜的盐类相接触而发生化学作用有了认识。胆铜法是把铁放在胆矾（硫酸铜）溶液（俗称胆水）中，使胆矾中的铜离子被金属铁置换而成为单质铜沉积下来的一种产铜方法。　　胆水炼铜法约始于西汉。西汉成书的《淮南万毕术》有“曾青得铁则化为铜”的记载，“曾青”又有“石胆”、“胆矾”等名称，是天然的硫酸铜。东汉的《神农本草经》也说：“石胆能化铁为铜。”到了南北朝时期，梁代的陶弘景又进一步发现胆铜法的原料不限于硫酸铜，只要是可溶性的铜盐，就会和铁起置换反应。　　胆铜法有许多优点。它可以就地取材，在胆水多的地方设置铜场，设备比较简单，技术操作容易，成本低廉。同时，因为在常温下提取铜，不像火法炼铜那样需要高温，既节省燃料，又不必使用鼓风、熔炼等设备，且不论含铜量多寡，贫矿富矿都能应用。　　宋代，由于社会经济的发展，铜的需要量增大，水法炼铜的胆铜法得到了推广。北宋时，胆铜产量每年达100多万斤，占当时铜总产量的15．5％；南宋铜产量虽然大减，但胆铜比重大大增加，曾占总产量的85％以上。　　《宋史·食货志》记载过宋代所采用的胆铜法中一种具体操作方法，就是在胆水产地设胆水槽，“以生铁锻成薄铁片，排置胆水槽中，浸溃数日”，薄铁片表面便有一层“赤煤”（铜的粉末）覆盖。把薄铁片从胆水槽中取出，刮取铁片上的“赤煤”。因“赤煤”几乎全是单质的铜，把它放在炼炉里略加炼制，即可得到纯铜。当时，人们已经根据不同情况掌握了合适的浸铜时间。水法炼铜的胆铜法，在宋代已经发展成一套比较完善的工艺了。　　在欧洲，水法炼铜出现得比较晚。直到15世纪50年代，欧洲人把铁片浸入硫酸铜溶液中，偶尔看到铜出现在铁片表面，还十分惊讶，当然就更谈不上应用水法炼铜的原理来生产铜了。　　……