制作希伦蒸汽机 ——极客迷（）

　　前言

　　作者先前曾于国语日报科学教室中，提出一项创新的试管希伦蒸汽机模型，之后又将此创作写入著作。2006 年11月作者出席彰师大主办的物理教育学术研讨会，在会场见到有高中教师复制这项有趣的作品(还是以试管作为容器)，欣喜之余，再予以最佳化并制成成品，于2006年11月30日受邀参加中等学校教师研习会时，和与会教师分享，获得一致的肯定和青睐。由于再改良后之作品更实用、更安全，特撰写此文以飨读者，希望在更多的中学教室中能看到这个教具，带给更多的学子欢笑和惊奇。

　　蒸汽机的发展历经一段相当漫长的岁月，并非一开始就有活塞的概念。公元一世纪前后，现今埃及北部亚历山卓市的数学家希伦，提出直接利用水蒸汽的反作用力来推动的始祖蒸汽机，称为希伦蒸汽机(Hero's steam engine)，希腊话叫风动球(aeolipile)。一般认为希伦蒸汽机是现代喷射引擎和蒸汽机的鼻祖。直到公元1698 年，第一台实际应用在工业生产的活塞蒸气机方才诞生，是英国军事工程师萨弗里发明的蒸汽抽水机。英国锻工纽科门于1712 年又发明一种更有效的蒸汽机，至此蒸汽机的发展有了第一次重大突破。瓦特于1764 年受委托负责修理格拉斯哥大学一台教学用纽科门蒸汽机模型，并在往后近二十年间进行一连串的改进，终于在1781 年左右奠定往复式活塞蒸汽机的关键技术。

　　一、器材

　　本文介绍原始希伦蒸汽机的简化版本，以磁铁吸住螺丝钉(或铁钉，或铁锥)作为轴承;以烧瓶取代先前采用的试管。

　　所需的材料如下所列，尺寸可以视个别情况调整，不必墨守成规，但小巧玲珑，更富美感，费时约一小时即可完工：

　　1. 平底烧瓶(100 mL)一个;

　　2. 用来塞住烧瓶瓶口的橡胶(硅胶)塞子一个;

　　3. 一根直径约1 mm，长约20 公分的铜丝或铝丝;

　　4. 酒精灯;

　　5. 内径约3.5 mm 的铝管两根，各长约10cm;

　　6. 长约4 cm 的螺丝钉一支;

　　7. 铷铁硼稀土磁铁(强力磁铁)二块(直径约2.0 cm，高约0.4 cm 的圆柱体);

　　8. 载玻片一块;

　　9. 白杨木条和木板若干(五金行有售)。

　　另外还需要用到钻子、锯子、钳子、胶等家庭用工具。

　　二、制法

　　1. 首先，将塞子钻两个洞，再将两根事先弯曲成羚羊角形状的铝管，分别插入塞子的洞中，塞子再塞住烧瓶瓶口。用铜丝捆绑烧瓶，此铜丝的另一端作成勾子的形状(图一)。

　　图一：两根羚羊角形状的铝管，分别插入塞子上的两个洞中，塞子再塞住烧瓶瓶口。用铜丝捆绑烧瓶，另一端作成勾子。

　　2. 取另一根铜丝，一端缠住螺丝钉，另一端也作成勾子。用白杨木制作一个门型支架， 支架横杆中间钻一个直径约10mm的圆洞，用胶带把载玻片黏在圆洞上方，载玻片上方用双面胶黏住铷铁硼稀土磁铁。将螺丝钉尖端伸入圆洞，顶着载玻片，铷铁硼稀土磁铁即吸住螺丝钉(图二)，绑在螺丝钉上的勾子，勾住捆绑在烧瓶上的铜丝，整个烧瓶于是悬空。

　　图二：铷铁硼稀土磁铁隔着载玻片吸住螺丝钉，绑在螺丝钉上的勾子勾住捆绑在烧瓶上的铜丝。