书城自然科学古代发明与发现
14834200000182

第182章 比重计

在现代物理学上,比重,是指物体的重量和其体积的比值,是为了表示不同物质性质上的差别所引入的一个物理概念。中国对比重概念的提出和应用是很早的。在《孟子》一书中就有这样的记载:“金重于羽者,岂谓一钧金与一舆羽之谓哉?”意思是讲平时所说金子比羽毛重,是指相同体积时的金子和羽毛之比,而决不是将1块金子去与1车羽毛的重量去作比较。

怎样才能方便而准确地测量出一种液体的比重呢?现代社会中,在需要测量一种液体的比重时,人们会使用一种叫做“比重计”的仪器。这是一根封闭的、附有标度的细长玻璃管,管底有一泡状部分,内装铅丸或水银。将比重计插入待测液体后就直立浮起,液体比重越大,比重计浮得越高,与液面相平处的刻度就直接表示出了液体比重的数值。而使用这种原理制作的比重计在中国古代即已有了。

在测定物质比重上,中国古代的制盐工人,创制出了世界上最早的液体比重计。宋代姚宽的《西溪丛话》中有这样一段话:“予监台州,杜渎盐场,日以莲子试卤。择莲子重者用之,卤浮三莲四莲味重,五莲尤重。莲子取其浮而直。若二莲直,或一直一横,即味差薄;若卤更薄,即莲沉于底,而煎盐不成。闽中之法,以鸡子桃仁试之,卤味重则正浮在上,咸淡相半,则二物俱沉,与此相类。”这里记载了中国古代制盐工人测定盐卤比重的两种方法:一种是用浮莲法。选重的莲子10颗,放入盐卤中,盐卤浮莲的数目越多,盐味越重。莲子直立浮者卤味为重,横着浮起则卤味较淡,莲子沉底,盐卤就煮不成盐了。另一种方法是用鸡蛋或桃仁的浮沉情况来测定盐卤的比重。当盐卤的比重大,而鸡蛋或桃仁的平均比重相比之下为小时,则鸡蛋或桃仁就浮出液面;如果盐卤淡,其比重小于鸡蛋或桃仁的平均比重时,则鸡蛋或桃仁就下沉。这两种方法与现代所用的浮子式比重计的原理是一致的。

明代陆容,在《菽园杂记》中也有这样一段记载:“(卤水)比重三分莲子试之,先将小竹筒装入莲子于卤中,若浮而横倒者,则卤极咸,乃可煎烧;若立浮于面者稍淡;若沉而不起者,俱弃不用。”这种与莲子配合使用的小竹筒,已成了一只携带方便的液体比重计,其原理与现代所用的浮笔式比重计显然相同。