第313章 理论科学(2 / 2)

“薄希儿第二定律”:在体积不变时,气体的压力与温度成正比。基于此,锅炉的安全阀设定被重新校准,避免了因温度骤升导致的超压爆炸。

“薄希儿第三定律”:在压力不变时,气体的体积与温度成正比。这条定律指导了蒸汽管道的铺设,根据环境温度变化,预留出管道伸缩的空间,减少了冬季冻裂、夏季膨胀的故障。

这三条定律后来被合并为理想气体状态方程,或者被称为薄希儿三定律,用数学公式表达为 PV=nRT(压力 × 体积 = 物质的量 × 常数 × 温度)。

这个方程的出现,使蒸汽动力的计算从 “经验估算” 转变为 “精确推导”,为汽轮机、内燃机的后续研发埋下了伏笔。

在电学与磁学领域,兰克林的 “电荷理论” 和吴拉弟的 “电磁感应理论”,则为电力应用扫清了障碍。兰克林通过一系列实验(包括着名的 “风筝引电” 模拟实验),提出 “电荷有两种,同种相斥,异种相吸,总量守恒”。

这一理论解释了静电现象的本质,指导了避雷针的改良 —— 虞国的高层建筑和工厂烟囱,都安装了基于电荷引导原理的防雷装置,雷击事故减少了 80%。

吴拉弟的研究则更具应用导向。他在实验中发现,当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生电流,且电流大小与磁场强度、导体运动速度成正比。

这个发现直接促成了发电机的改进:通过调整线圈匝数和转速,可以精确控制输出电流,使电力供应从 “不稳定” 变为 “可调控”。

数学领域的突破,为所有基础研究提供了工具支撑。刘敦与薄尼合作发表的《微积分初步》,系统阐述了 “导数” 与 “积分” 的概念:导数可用于计算物体的瞬时速度和加速度,为力学分析提供了精确方法。

积分则能解决不规则图形的面积、体积计算问题,在船舶设计中,工程师们用积分计算船体的排水体积,使浮力计算误差从 5% 降至 0.5%。

娄努力团队的应用数学研究,则更贴近工程实践。他们开发的 “有限元分析法”,将复杂的桥梁结构分解为数百个简单单元,通过计算每个单元的应力分布,预测整体的承重能力。

用这种方法设计的铁路桥梁,载重能力提升了 30%,且节省了 15% 的建材。在流体力学领域,他们推导出的 “管道阻力公式”,指导了输水、输气管道的直径选择,使流体输送效率最大化。

生物学与农业科学的进展,则从另一个维度支撑着工业化进程。马斯的农业改良实践,基于 “作物轮作” 和 “优选育种” 两个核心方法。

他通过实验证明,在同一块土地上,按 “小麦 - 豆类 - 休耕” 的顺序轮作,土壤肥力可保持稳定,亩产比连作小麦提升 40%。在育种方面,他筛选出的 “虞麦 3 号” 品种,抗病性强,成熟期比传统品种缩短 15 天,为劳动力向工业转移提供了粮食保障。

精密仪器的发展,是所有理论转化为实践的物质基础。虞国的仪器厂已能生产精度达 0.01 毫米的游标卡尺、测量范围 0-1000℃的温度计、误差不超过 0.1 毫米汞柱的气压计。

这些仪器的普及,使工业生产从 “目测估算” 进入 “数据控制” 时代,同泽钢铁厂的轧钢车间,工人用精密温度计控制钢坯加热温度,使钢板的硬度误差控制在 5% 以内;纺织厂通过测量纱线的直径和张力,确保布匹质量均匀。

这些基础科学的进展,如同铺设在大地上的铁轨,看似平淡,却承载着工业化的列车稳步前行。

此时的虞国,已悄然完成了从经验型社会向理论指导型社会的转变。工匠们开始主动学习力学公式,工程师们在设计图纸上标注能量转换效率,农民们用轮作计划安排农事。这种转变没有惊天动地的宣言,却在日复一日的生产实践中,重塑着这个国家的筋骨。