鲁锦闻言指了指他，最后还是叹了口气，“唉，算了，也是朕之前北伐太忙，没时间教你们，而且缺少教具，这物理和化学终究还是实验学科，只靠死记硬背的背书，还是很难学会的，算了，这次就不罚你了。
“一会有空了，把那个理综班的学生都召集起来，朕要选几个人给他们安排事做。”
“是。”陶广义这才松了口气答应道。
一旁的叶琛则是听的一头雾水，刚才鲁锦和陶广义说的那些东西，他一句都没听懂，那漂白粉的用处倒是大抵听了个明白，可次氯酸钙又是什么东西，氯气和氨气又是什么东西？为何会取这么拗口的名字？
见旁边的叶琛一副不明觉厉的样子，鲁锦这才转过头对他说道，“先生也听到了，这缩短纸浆褪色时间的办法也是有的，只要将这漂白粉炼制出来，原本一年半载才能自然褪色的纸浆，用了漂白粉之后最多只需一天或者数个时辰而已，只要想做，还怕没有办法吗？”
叶琛顿时瞪大了眼睛，“此物真有如此神奇的功效？”
“等炼制出来你就知道了，听说先生擅长经营，但这造纸机和漂白粉也不是一时半会能制成的，暂时还是要先用内阁会议上说的那些办法，不如就先让景渊先生在工商部做个主事，专门负责造纸和印刷课本之事，如何？”鲁锦当即安排道。
叶琛哪敢拒绝，立刻拱手道，“臣全听陛下安排，多谢陛下授官。”
“嗯，那就走吧，再去旁边的玻璃工坊看看。”鲁锦点了点头，随即又带着两人去了旁边不远处的玻璃工坊。
北伐之前，鲁锦曾让人从山东琉璃之乡，寻找会烧造琉璃的工匠，还让他们去安徽凤阳寻找水晶矿，正所谓皇帝动动嘴，下面跑断腿，古代的‘九族严选’虽然是句戏言，但可没人敢不把他的话当回事，功夫不负有心人，也总算是都完成了。
如今秦淮河畔新建的一间玻璃工坊，已经完全搭建了起来，也在尝试烧造各种玻璃器具，尤其是化学用的实验器材。
鲁锦带着几人在工坊中参观了一下，见到一个工匠正在制作玻璃棋子，不禁好奇的仔细观看了一会，他一直很好奇，古代中国在没有纯碱的情况下，这些匠人究竟是怎么烧制玻璃的，直到今天亲眼所见，他才看明白其中的工艺。
按照他所学的知识，现代烧制玻璃的过程中，纯碱主要起到降低二氧化硅材料熔点的作用，把熔点降至五百多度左右，而没有纯碱的情况下，想要熔化二氧化硅，起码需要上千度的高温。
然而中国几乎没有天然纯碱，那就只能靠别的办法了，好在中国古代的冶炼技术比较发达，炼钢和瓷器在全世界都是独一份，最擅长的就是高温烧制，眼前的这些工匠所烧制的‘药玉’，靠的就是硬烧
用一个封闭的炉子，使用焦炭提高温度，里面再放一口坩埚，把石英、玛瑙等材料放在坩埚里强行烧到融化，靠的不是纯碱，而是能把生铁熔化的上千度高温，真就是大力出奇迹啊
鲁锦拿起旁边一些烧制好的玻璃器皿查看，只是扫一眼，就看到这些器皿仍然不够透明，泛着些杂色，不禁有些失望。
陶广义当即介绍起来，“陛下，这都是试制的试管，锥形瓶，烧瓶，烧杯，透明度还是达不到陛下的要求，但臣也让他们试着用纯净的白水晶烧制过，但是很难将其融化，反而浪费了些材料，除非往里面添加一些玛瑙和长石，才能勉强将其融化，但这样一来虽然能烧制了，但透明度就不够了。”
鲁锦想了想才说道，“这也是没办法的事，暂时就先这样对付一下吧，虽然透明度不够，但也勉强够用，一会将这些实验器材都拿回去，我先教你们如何在实验室中炼制三酸两碱。
“大不了先让那些学生，在实验室里小批量试制纯碱，全都供给工坊这里使用，有了纯碱便可融化水晶，到时就能制作出透明度更高的试管了。
“沉住气，慢慢来，逐步迭代就是，总能造出我们想要的东西。”
“是。”
第523章 军民两用性
给叶琛在工商部安排了职位后，鲁锦就让他先回去了，接着又让侍卫带走了玻璃工坊烧制的所有实验器材，然后就带着陶广义再次去了旁边的一间火工工坊。
这间火工工坊原本是用来给那个机加工车间做配套的，主要负责锻造一些铁制零件，或是负责给加工好的零件做热处理。
当然，这间火工工坊还有另外一个重要任务，那就是研发蒸汽机。
鲁锦刚到这里就见到有一台重达上万斤的三辊卷板机，正在将轧制好的钢板卷成圆筒形，卷成筒子之后再送到一旁的钻床上，沿着钢板的边缘钻出密密麻麻的孔洞，这都是准备用来安装铆钉用的。
只不过因为没有合金钢刃具的缘故，钻床和各类机床上用的都是使用渗碳法制作的高碳钢刃具，虽说切削一般的生熟铁和黄铜没什么问题，但刃具的磨损实在是太快了。
就拿这台钻床上使用的麻花钻来说，打不了十几个孔就要换一根钻头，然后把废钻头交给其他工匠拿去打磨锋利再继续使用，完全是把这些刃具当作消耗品在用，不过这也是现在没办法的事情。
鲁锦当即对身边的陶广义问道，“蒸汽机搞的怎么样了？”
陶广义立刻介绍道，“回陛下，我们之前按照陛下教的模型，重新设计了正式的图纸，然后先用木头做了个等比模型，完善设计之后，再把所有零件一样一样逐渐替换成金属零件。
“目前气缸和活塞我们已经完成，气缸使用铸铁毛胚，然后精加工制成，因为之前做大炮的水力镗床技术已经成熟，做这个气缸倒是没遇到什么困难，无非是直径大一些而已，哦对了，我们用的是350毫米的气缸直径。
“两端的汽缸盖用螺栓固定在缸头上，接缝处用浸泡了煤焦油的毛毡垫片密封，密封效果很不错，我们做过密封实验，起码没有漏水。
“活塞板也是铸造毛胚，再精加工而成，活塞杆是锻造加精加工，这都没什么问题，唯一的困难就是陛下说的那个球墨铸铁材料的活塞环，我们一直搞不定，做出来的活塞环几乎没有弹性，勉强装进去，磨损和噪音也都特别大。
“故而臣最后做主，让他们换成了黄铜材质的密封环，效果也是不错的，啊，这个就是样品，陛下要将其取出来看看吗？”
“不必取出来了，让它转一下看看即可。”鲁锦看着眼前巨大的活塞连杆和重达千斤的飞轮说道。
“是。”
陶广义答应一声，当即招了招手，几个工匠立刻过来吃力的转起飞轮来。
直径一米六的巨大铸铁飞轮，在几名工匠的转动下逐渐加速，开始缓慢的转动起来，与飞轮相连的活塞连杆，也在飞轮的带动下开始往复运动，等于是把蒸汽机做功的运动倒着来了一遍。
鲁锦靠近仔细听了一会，发现活塞和气缸壁摩擦的声音并不大，听起来还挺顺滑的，这才满意的点点头问道，“里面加润滑油了吗？”
“加了，特意用的蓖麻油，陛下不是说蓖麻油可以当作高温润滑油使用吗，这里就是油壶，只要机器运转起来，油壶就会通过一根棉线不断的往连杆上滴油，用来润滑里面的零件，减小摩擦，而且活塞在装进去的时候，本身就涂了不少润滑油了。”陶广义当即指着气缸旁边放着的一个油壶介绍道。
鲁锦凑近看了看，这才满意道，“不错，看得出你们很用心，气缸和活塞这对最重要的零件没问题了，锅炉的进度怎么样？”
陶广义当即又一指旁边不远处，角落里摆着的一具铁桶，那铁桶足有现代常见的汽油桶那么大，黑沉沉的，就像是一口大水缸，上下两端都有盖子，接缝处密密麻麻的打了六排小铆钉，打眼一看，就有‘多铆蒸钢’内个味儿了。
“这就是我们预先制作的一具实验品，主要用来实验铆接工艺是否满足密封要求。
“眼前的这口小锅炉，使用五毫米厚的轧制熟铁板卷制而成，接缝处全都打了孔，内衬五毫米厚的打孔铁条，将接缝与衬板对接后，再用三排直径八毫米的铆钉，使用热铆工艺交错式铆接。
“按照热胀冷缩的原理，铆钉冷却后会自然收缩，将两层铁板紧紧的夹在一起，使其达到密不透风的效果，不过就这臣还是觉得不放心，又让精通钎焊的工匠，用铅锡合金在接缝处钎焊了一遍，将铅锡融进接缝里，以此来增加密封效果，最后做出来便是这个样子了。”
鲁锦闻言暗自点了点头，事实上在没点出焊接科技树前，铆接就是最容易实现的一种密封‘焊接’工艺，早期的铁甲舰、战列舰等大型铁船，也是靠铆接工艺制造的，想要达到水密效果，无非就是用的铆钉多一些，密一些，然后几排铆钉交错排列，见缝插针，只要打的铆钉够多，就足以达到一定的密封效果。
当然啦，这种工艺也不是真的一点水都不漏，不过早期钢铁轮船，一般都配有抽水泵，只要及时把漏进船舱的海水抽出去，就能保持船身继续漂浮航行。
用这种工艺制作的蒸汽锅炉，虽然无法承受高压，但只达到瓦特那种程度的低压蒸汽机，已经完全够用了，至于高压蒸汽机，等以后找到橡胶，制作出输气软管，搞出乙炔气焊来再做也不迟。
鲁锦这时才再次问道，“你们搞的这个实验品，做过承压实验吗？”
陶广义当即点了点头，然后一指车间外面，院子里的一座木制瞭望塔说道。
“做过，就是在那个木塔下面做的实验，我们按照陛下之前课上讲的液压实验，在这搭了个瞭望塔，将锅炉放在下面，接上竹筒管子，从塔顶往里面灌水，利用水压来检验锅炉的密封程度，加了十米高也未见锅炉本身漏水，倒是竹筒和锅炉的连接处，有不少水露出。
“但臣以为，按照陛下的要求，这种程度的锅炉就应该已经堪用了。”
鲁锦闻言再次点了点头，这是模仿的帕斯卡的胀桶实验，帕斯卡为了向人证明水压的存在，曾经搞过一个类似的实验，把一个木桶上面接上一根水管，从高处不停的往里面灌水，最终把下面的木桶利用水压胀破。
而陶广义他们把这法子借鉴了过来，用来检验锅炉的承压力，倒也是在没有专业设备的情况下，一种合理的土法检验方式。
鲁锦这时才说道，“还记得我给你们讲的技术划代吗？”
“记得，陛下在课上讲过，科学技术也会像人一样成长发展，就像不同年龄的人一样，学识和行事风格也会大有不同，科学技术也与之类似，初始时像蹒跚学步的孩童，稍壮些就会愈发成熟，直到最后如同庖丁解牛，游刃有余。
“因此，又可根据不同阶段的技术相似性，将使用同类方法的技术归类为一代，直到新技术实现对老技术的碾压，便可看作下一代技术，这称之为科技进步，又或者技术迭代，而同一项技术的不同发展脉络，又可将之看作一条科技树。”
鲁锦顿时点点头夸奖道，“不错，眼前的这蒸汽机也是如此，现在你们做的这个，不过是个刚刚能实现做工的初代蒸汽机，那如果让你在这台蒸汽机上做出改进，使其技术迭代，你可知道应该往哪个方向努力？”
“这，臣以为应该是掌握陛下所说的焊接之后，这样就能做出天衣无缝，丝毫不会漏气的锅炉，效率肯定会极大增加。”陶广义说完便忐忑的看向鲁锦，也不知自己说的对不对。
鲁锦闻言则是摇了摇头，“铆接改焊接，改进的不过是工艺，提升气密性的根本你却没有领悟，那才是真正的前进方向啊。”
陶广义闻言愣了愣，当即反应过来，“陛下说的是提升蒸汽压力？”
“不错，蒸汽机的技术发展方向，就是不断的提高蒸汽压力，但这同样也是对物理，热力学三定律的应用，只有吃透了热力学，你才能明白，这不过是对热量的转换罢了，而蒸汽机的改进，只不过是为了不断的提升对热量的转化效率。
“现在说这些还太早，还是说眼前这台蒸汽机，蒸汽机的发展，其实应该分成工作机和锅炉两条线发展，锅炉的目的是为了提高对热量的转化，而工作机的目的是为了更好的用锅炉提供的能量做功。
“就拿锅炉来说，大致可以划分为四代，初代就是眼前这种，用砖块砌一个炉灶，把烧水的蒸汽锅架在上面，根据其结构，可以看作简单的‘上水下火’，但这样却只有下面的锅底才能受热，煤炭发出的热量大部分都流失了，利用效率显然是不高的。”
陶广义闻言顿时点了点头。
“所以第二代的锅炉，就应该把炉灶和锅整合到一起，用一个大筒做锅，内套一个小筒做炉灶，然后在内外筒之间注水，形成‘水包火’的结构，这样炉膛散发的所有热量，几乎都能被水吸收，受热化为蒸汽，提高热量的转化效率。”
“这法子好！”陶广义闻言顿时眼前一亮，可随即他又反应过来，“不过此法虽妙，但却对密封工艺的要求也更高了吧，如果内部的火筒密封不够严密，让外层的水渗进炉膛，岂不是就把里面的炉膛熄灭了？”
“不错，否则朕明知道火筒锅炉效率更高，还让你们做这种效率低下的初代锅炉干什么，还不是因为咱们现在的焊接技术不够用嘛。”
“原来如此！”陶广义顿时恍然大悟道。
鲁锦则是继续说道，“等你们将来能做出第二代的火筒锅炉之后，继续发展下去，无非是从一个锅里套一个火筒，变成两个、三个，增加火筒数量来提高蒸汽发生的效率，但这样的锅炉结构，还是有缺点，因为煤炭燃烧后的烟气，同样含有大量热量，却直接从烟囱里白白流失了。
“所以第三代锅炉，就是烟管锅炉，把烟囱也盘成曲折回转的管子，塞到锅里，让烟气里残余的最后一丝热量，同样被水吸收，然后再把烟灰喷出去，以此达到对热量的利用效率最大化。
“但这需要的加工工艺就更高了，不仅要能做出耐高压的无缝钢管，还要学会胀管和焊接技术，以免烟囱漏水。”
陶广义闻言却顿时眼前一亮，似是想到了什么说道，“所以这蒸汽机的技术发展，其实是与火器枪炮的发展一脉相承的？如果能造出耐高压的无缝钢管，岂不是就可以做出射程更远，威力更大，反而更加轻便的火炮了？
“还有那铸造气缸的技术，其实也与铸炮类似，镗气缸的镗床，一样可以用来生产大口径火炮？”
“说的不错，你很聪慧，已经能举一反三了，事实上不止蒸汽机，许多看起来是民用的技术，都可以转化为军用。”鲁锦当即赞道。
“其实这才只是第三代锅炉，等到第四代锅炉造出来，同时期的枪炮也会发展到一个令人匪夷所思的程度。”
陶广义这个火器迷闻言更加兴奋起来，连忙请教道，“那陛下以为，第四代锅炉应该是什么结构？连烟气中的最后一丝热量都榨干了，难道还能继续提升热量的利用效率？”
“当然。”鲁锦点点头。
“发展到第四代，水包火的结构就已经不够用了，这个时候应该想办法提升水和火焰的接触面积，所以应该反过来，用‘火包水’的结构，先造一个巨大的炉膛，然后盘出回转曲折的水管，再把这些水管放在炉膛里，用火直接焚烧水管，增加水和火的接触面积，以此来提升蒸汽的发生效率，所以第四代应该叫做‘水管锅炉’。
“同时，这四代锅炉产生的蒸汽压力也是逐步增加的，第一代可称作低压锅炉，可以用来驱动工作机，用来当作工厂的动力源；
“火筒锅炉是中压锅炉，烟管锅炉是高压锅炉，这种二三代的锅炉，已经可以驱动数千吨的重车在陆地上飞驰，也能驱动远望号这样的战舰，不靠风帆，只靠蒸汽机便可在海上航行。
“而水管锅炉则是超高压锅炉，到了这第四代锅炉，只需七八座，就可以驱动比远望号大二十倍，长百丈，重六七万吨的钢铁战舰，不用风力也能在海上跑出比远望号快一倍的速度出来，如同移动的海上钢铁城池。”
陶广义顿时听的目瞪口呆，不由的暗暗佩服鲁锦的想象力，但是他又不解的问道，“可是陛下，这第四代锅炉又跟枪炮的发展有什么关系？”
鲁锦转过头看了他一眼，这才道，“刚才只说了锅炉的划代和研发方向，但朕不是说工作机和锅炉是两条线吗，你锅炉一直在发展，难道蒸汽机不发展？”
“原来如此，可蒸汽机又该如何划代？”陶广义再次请教道。
“不论是蒸汽机，还是锅炉，最终目的都是为了提高对热能的利用效率。
“当发展到中高压锅炉的时候，你就会发现一个问题，即便已经推动活塞做过一次功的蒸汽废气，同样含有大量的热量，但这些蒸汽中的热量还没利用干净，就被直接排了出去，造成了热量的浪费，所以这个时候，你应该怎么改进？”
有了前面锅炉的启发，陶广义只是略微蹙眉想了想，就当即道，“再加一个气缸，把第一个缸里排出去的废气，导入第二个缸继续做功，榨干蒸汽中的最后一丝热量？”
鲁锦点点头，“说的不错，这种就叫复胀式蒸汽机，可以用两个缸，也可以用三个缸，但这种结构的蒸汽机还是有极限，一般发展到三胀式蒸汽机，也就差不多到极限了，这种蒸汽机足以匹配二三代的中高压锅炉，但对第四代超高压锅炉，还是不够看，无法完全利用超高压蒸汽，这个时候，就得改变蒸汽机的结构，气缸和活塞这种组合就不够用了。”
“可是不用气缸和活塞，那又该用什么样子？”陶广义一时间有些迷茫，完全想不出还有什么结构可以用来带动机器做工。
鲁锦则是提点道，“你见过走马灯吗？”
“见过，承平年月，有时上元灯会上，便有人会制作走马灯。”陶广义当即道。
“那你可知道走马灯运转的原理？”
陶广义蹙眉回忆了一下，顿时眼前一亮，“灯中的热气蒸腾而上，吹动上面叶轮旋转？陛下是说，造一种这样结构的蒸汽机，用超高压蒸汽来吹动叶轮？”
“不错，这种结构的蒸汽机，才是超高压蒸汽的标配，按照其结构，应该称作蒸汽轮机，只有这样，才能把超高压蒸汽的热量尽量利用干净。
“但是想造出这种汽轮机并不容易，因为超高压蒸汽对普通钢铁具有腐蚀性，尤其是直接承受蒸汽吹拂的叶片这种零件，靠寻常的碳钢打造是肯定不行的，所以就得用耐腐蚀的不锈钢叶片。
“而等你能炼出不锈钢的时候，用相同钢材打造的火枪，一样能承受更苛刻的磨损，高膛压，以及射速，你想想看，如果每个士兵手里的火铳，都能在一息之间发射出数十枚子弹，一分钟打出几百上千发子弹，一个人便有现在一个营的火力，那还不叫匪夷所思吗？”
陶广义顿时张大了嘴巴，这回确实匪夷所思了，他实在是无法想象，一支火铳怎么做到一分钟上千发的射速，就算火铳能受得了，可是装弹还是要靠人啊，现在军中最熟练的火枪手，一分钟也不过打出四五发而已。
于是他当即问道，“可是陛下，就算这样的火枪能受得了，但装填弹药也需要时间吧，人怎么可能装的了那么快？”
“这就是以后你要研究的，你可是总装的尚书，不过你也不用心急，技术这东西都是相辅相成的，基础没打好，你就是想爬也爬不了多高，暂时还是按部就班的，先把能做的东西做出来再说。”
“是！学生明白了。”
第524章 高丽的大清洗
“既然该做的实验都做的差不多了，那就尽快把初代机组装出来，先放在工坊这里运行一段时间，如果没有太大的问题，就着手开始量产吧。”
两人从火工工坊出来，鲁锦当即对陶广义安排道。
陶广义则是点了点头，随即又问道，“臣会尽快安排的，只是就算量产出来，又需要量产多少，拿来给谁用呢？”
鲁锦想了想才说道，“首先要把庐州、当涂、徐州的三处官营铁厂的动力，全部从水力换成蒸汽动力，尤其是那些轧钢机，自动锻锤之类的机械。