◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.dropin.org)(xys-reader.org)◇◇ 　　科普作者要提高自己的科学素养——评新民晚报的几篇不科学作品 　　叶赫 　　偶然看到新民晚报2008年3月8日的B11和B12版上的几篇科普作品，深感科普 文章的作者，提高自己的科学素养太重要了，否则，科普不成，倒普及了不科学 甚至伪科学的的“知识”。 　　第一篇叫《新型环保汽车以空气为动力》。作者： 阿碧。（据杨先碧的博 客，阿碧是他的笔名， 他是《科学画报》副主编） 　　文章说:法国MDI公司研制出以压缩空气为动力的新型环保汽车，最高时速 112公里，灌满气瓶可跑300公里。又称：最快今年就可在印度上市。这种以空气 动力的车净重350公斤，加满300 大气压的压缩空气后可跑10 小时，最高时速 112公里。以压缩空气为动力的汽车，听起来真是好极了，它不产生污染物，非 常环保，但是我们要问，能实现吗？前人为什么没想到？这里我们分析一下实现 它的可能性。 　　首先，存储压缩空气须要用厚壁金属容器，这就大大增加车体自重，限制了 储能的数量。 　　我们简单估算一下它能储多少能： 　　参考常见氧气瓶（焊接或医用的）规格： 使用压强：15 MP，容积：40 L， 重量：67 Kg。 　　假定空气汽车用先进技术制造气瓶，压强大一倍，瓶重不增加，即压强加倍： 30 MP，容积不变：40 L，重量也不变：67 Kg。 　　假定空气汽车除气瓶外，包括车体本身、发动机、控制系统、座椅等小于 100 Kg，这样净重350公斤的汽车可装4个气瓶，即可装压缩到300 大气压的空气 160 L（升）。 　　现在可以计算 300大气压的空气160 L含有多少能量。（计算写在下面）结 果是26750 千焦。 　　假定车在 3小时内用完（没按10小时计算）压缩空气，这样车的功率仅为 26750 / (3 X 60 X 60) 约 2.5千瓦。 　　而捷达车是 68千瓦，奥迪车是 224千瓦。 　　到此这个造车方案能否成立已经很清楚了。 　　其次，假定我们有特种高强新材料做压力容器，使得容器重量可以略去不计， 那么，要达到捷达车的功率 68千瓦，维持3小时，就要压力容器有上述车的 （ 68 /2.5 =） 27.2 倍的容积，即 160 X 27.2 = 4352 升。这是一个直径1米 长 5.5米的大圆筒，车子要背负这样的大容器，设计起来也是困难得很。 　　文章可能是为了避免故事太离奇，加了一个但书：“不过在高速行驶时仍需 要少量传统燃料。”如果传统燃料的功率小于2.5 千瓦，则共有5千瓦，仍只有 捷达车动力的百分之8，大概仍然难以高速。但是如果传统燃料的功率大于2.5千 瓦，或合计达到捷达车的动力，则说此车是“新型环保汽车以空气为动力”的车， 也就成了无意义的空话。 　　文章以后的叙述更是令读者迷茫，因为从前段文字里我们已知车上配有压缩 空气发动机、传统燃料发动机，使人费解的是车上还有“车速趋于常速时开始工 作的电动马达”，以及提供马达能源的48伏特的电池。甚至还说车上配有空气压 缩机。有了300大气压的压缩空气还要车带压缩机什么用？ 压缩机的动力谁供给？ 更可笑的是在配备了传统燃料发动机，和蓄电池后文章还说这是“真正零污染” 的车。还说这种要消耗压缩气体，要充电的车是“零耗能”的车。还说“能在改 善环境和节省能源方面起很大作用” 。 　　新民晚报刊登此类不科学的文章由来已久，2002年6日23日在“科学馆”栏 目里的有《聚能器》一文。说的是一个类似的故事。作者用可压缩的弹簧来存储 能量，说是可推动车的行驶。压缩的弹簧和压缩空气一样储有能量，但是经过计 算，一组载重量30吨的卡车上的减震弹簧受压后，所储的能量只相当一节1号电 池。远不如用压缩空气来储能有效。看来新民晚报今天用压缩空气来储能已经有 所进步。 　　请注意，“零耗能的车”，车能走而“零耗能”，当然就是大名鼎鼎的永动 机了。关于永动机问题，杨先碧先生在他的博客 （http://blog.sina.com.cn/s/blog_4dabcf2a01000axr.html）里有文章：《心 跳发电：搞笑的创意》。他说有新闻提到：英国的科学家在研制出可以在周边环 境中通过震动发电（原文如此）的发电机后，打算用心跳来发电，来为心脏起博 器提供电力。这样一来，心脏病患者在更换起博器电池时就可以免于外科手术了。 对这一设想杨先生说：“按照我的理解，心脏起搏器是为了让心跳恢复正常，而 这些发明人想让心跳来为心脏起搏器供电。说到这里，我就想起了臭名昭著的永 动机。这个起搏器也像是一个永动机，心跳为它供电，它让患者的心跳恢复正常， 两者互相提供动力，起搏器不充电也可以一直跳下去。这可能吗？”可见杨先生 是了解永动机的臭名昭著的。但是他自己又常常犯永动机错误。 　　附带讨论一下杨先生对“心跳发电”的批评。在这里起搏器给出的是心脏控 制信号，不是心脏泵血的能量。泵血的能量是由血液向心肌供给的。信号含有能 量对比心肌跳动的能量应是微小的。犹如汽车的点火系统它控制内燃机的运转， 内燃机又带动发电机，给点火系统以电能，这个系统并没有变为永动机，能量都 来自汽油。杨先生把非永动机当永动机批了。 　　但是，他介绍的“零耗能的车”，是典型的永动机，杨先生自己陷入臭名昭 著的永动机泥潭还不自觉。 　　他主编的《科学画报》在2004年第10期以刊载了王益鸿先生的文章《遥望氢 时代》说：“氢是水之源，地球上的海水中有1.4×1017吨氢，所产生的热量是 地球上化石燃料的9000倍。”“美国马萨诸塞州一个150户家庭的小镇，不用外 来供电，而是利用废水产生氢，用氢燃料电池发电250千瓦，供应150户家庭的电 力需要。”此文描绘了水中取氢，氢中取能，同时氢变水，于是建成了可反复利 用的永动机系统。当时我写了一篇批评文章，投给《科学画报》，杨主编认为是 观点之争不予发表。由此我看到了《科学画报》和杨主编们的科学素养有限，从 此也就不大看它了。我的文章后来在2005年4月28日新语丝上发表。 　　第二篇 《洋流也可用来发电》，作者也是杨先碧，文章说：著名的墨西哥 湾（洋）流，它宽60 ~ 80 公里，厚 700 米，总流量达到 7400 ~ 9300 万立方 米每秒。他带来的能量等同于美国发电能力的2000倍。 　　这里有两个问题，一是在文前大字摘要里说：“让每秒流量约 322 亿升的 墨西哥湾流成为新的电力来源。”墨西哥湾流到底有多大流量？ 同一篇文章出 现两个相差约 2.5 倍的数字，太不严谨了。 　　另一个问题是有了洋流的宽、厚、总流量，它的总功率就可以计算了： 　　我们取其大者 9300 万立方米每秒来计算。 　　洋流的速度： 9300 万立方米每秒 / 80 公里 X 700 米 = 1.6 米 / 秒 　　洋流的质量流量： 9300 万吨 每秒 = 93，000，000，000 千克 / 秒 　　洋流的功率： (1 / 2) (93，000，000，000 千克 / 秒)(1.6 米 / 秒)** 2=120,000,000,000 千克 X (米 / 秒** 2) X 米 / 秒) 　　=120,000,000,000 牛 X 米 / 秒 　　=120,000,000,000 焦 / 秒 　　=120,000,000,000 瓦 　　=120,000,000 千瓦 　　此功率 1.2亿千瓦，不算小，但是分布在56平方公里的断面上，每平米只有 2千瓦，能量密度太小，而且在几百米深海里，开发利用十分困难。不过这是次 要的，那些能量的确存在，问题在于信口说这是美国全国发电量的 2000 倍，果 真如此则美国发电量只有60，000 千瓦，太小了，这种规模的火电机组在我国已 属于要淘汰的小机组。（从网上可查到美国发电量大约是5亿千瓦上下）。不会 计算或信口开河，都是缺乏科学素养的表现。 　　第三篇 《机器人以海水热量为动力》 作者 阿娟。 　　文章说：“美国科学家设计制造了一款新型水下机器人，与其它潜水器靠电 力或者柴油提供动力不同，这款水下机器人通过吸收海水中的热量提供动力。” 文章又说： “该潜水器利用来自海洋的热能，作为其推动力，当他从较冷的水 域移动到较暖的水域时，内部的腊管就会受热膨胀，将四周箱中的气体向外排出， 从而增加压力。跟压缩弹簧一样，压缩气体保存了势能，可以被用作推动力。” 还有一段是关于水下机器人如何沉浮的：“上升时，他将油从内部向外球胆排 出，......增加助滑器的容积；反过来又可将油向内推进，增加密度，从而使机 器下沉。” 　　首先,标题“以海水热量为动力”，立刻使人想到这是要用一个热源做功， 又是永动机。只不过是违反热力学第二定律的第二类永动机，也是不可能的。不 知道对这一质疑作者是如何回答的。如果回答“是”，你在宣传伪科学，如果回 答“不是”，你必须把标题改为“机器人以海水温差为动力”。 　　要是真用温差来作动力，如文所说，“当他从较冷的水域移动到较暖的水域 时，内部的腊管就会受热膨胀，将四周箱中的气体向外排出，从而增加压力。跟 压缩弹簧一样，压缩气体保存了势能，可以被用作推动力。”这里问题很多，1， 腊管膨胀，有多少体积变化？还不如气体膨胀体积变化大吧。2，气体向外排出， “外”指机器人外还是机器人内部？如指机器人之外，那么就无“保存了势能” 可言，而且指机器人内的气体肯定有限，用完了机器人就动不了了。如指机器人 之内，则可以认为，压缩气体保存了势能。但是势能不释放，是没有推动力的， 只有让气体对外噴出才会有推动力。同样有气体用完了机器人就动不了的问题。3. 海水的温度日变化很小，两极和赤道间可能有25°C 的差别，遥远的距离，肯定 无法利用。因此温差只可能从深度变化上去找。问百度，水深每降1000 米，水 温下降1~2 °C，让机器人不停地上下千米运动吗？看来，“机器人以海水温差 为动力”也难实现。 　　附1 ： 　　关于储气筒内气体总能量的计算： 　　160升，300大气压的空气在常压下体积为180 X 300 = 48000 升 　　空气的摩尔数为 48000 / 22.4 = 2140 　　把空气看作理想气体，则一摩尔空气的压强、体积、温度、符合理想气体方 程： 　　PV = RT 或 P= RT / V 　　R 为理想气体常数：0.0802 大气压 X 升 / 摩尔 X 开 　　在等温膨胀时（为简便设为 等温膨胀，实际过程应较接近做功较少的绝热 膨胀。）气体对外做功为气体体积由v1 (22.4 / 300 升) 到 V2 (22.4 升) 压 强 P 对体积的积分，即以 , ( RT / V ) dV 为被积表达式，[v1,v2] 为积分区 间的定积分。 　　此积分的计算结果为： RT ln(v2) - RT ln(v1) = RT ln (v2 / V1) 　　代入数字后可得: 124.9 大气压 X 升 = 12.5 千焦 　　160升空气全部可做功为 2140 X 12.5 = 26750 千焦 (XYS20080603) ◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.dropin.org)(xys-reader.org)◇◇