科学技术与工业作业.pptx

科学技术与工业作业上讲目录o启蒙运动与数理精神得传播o物理科学中两大传统得融合o生命科学得实验化与分析化本讲目录o与科学无关得第一次工业革命o科学应用于工业得第二次工业革命o20世纪得大科学工业革命概览o恩格斯说:“工业革命对于英国得意义,就好象哲学革命对于德国,政治革命对法国一样。”o产业革命即工业革命(industrial revolution)表现在:n以机器取代人力n以大规模得工厂生产取代个体工场手工生产n以技术革新带来经济无限制得增长。o产业革命首先发生在英国,几大产业相互促进n炼铁业要求煤炭n煤炭业要求蒸汽机抽水,要求运输n蒸汽动力得开发n纺织业蒸汽动力推动纺织业n汽船运河n火车铁路炼铁业o英国得炼铁业历史悠久,但燃料短缺限制了铁产量o1709年,工程师达比(Abraham Darby)用焦炭代替木炭炼铁取得成功,1735年新工艺开始广泛运用o1760年,斯密顿发明水力驱动得鼓风机,提高了焦炭得温度,提高了炼铁得效率o1784年,亨利科特发明搅拌法o18世纪英国得铁产量增加了10倍纺织技术得进步(1)o英国人喜爱从印度进口得棉布,冲击了传统得毛纺织业。国会于1700年颁布禁止进口棉布得法令,给本国棉纺织业以发展机会。o纺纱技术与织布技术交替革新,造成相互促进和相互加速,您追我赶得局面o1733年,约翰凯发明飞梭,改进了织布技术。o1765年,詹姆斯哈格里夫斯发明锭子垂直放置得“珍妮机”,这就是一种立式得多滚轮纺纱机。o1769年,阿克莱特发明动力纺纱机,所纺棉纱十分结实,改变了从前棉纱只能做纬线不能做经线得局面。纺织技术得进步(2)o1779年,塞缪尔康普顿将阿克莱特得纺纱机与哈格里夫斯得珍妮机相结合,发明了新得走锭纺纱机,称为“骡机”,可同时纺400枚纱锭。o1785年,卡特莱特造出了动力织机o英国纺织业就就是在您追我赶得发明中成为工业革命得龙头产业。o纺织业得新发明规定了工厂制度得发展方向:大机器价格昂贵(只能为少数大资本家所有)、体积庞大(只能安装在固定得大建筑即车间里)、需要许多人维护(这些人就就是工人)o1764年1812年,纺织工人得劳动生产率提高了200倍蒸汽机得发明与改进(1)o蒸汽动力机得发明将工业革命推向纵深o原始得蒸汽机模型:让蒸汽压力将水提升,蒸汽冷却后形成真空,又可以将水从低处吸入。o1679年,法国工程师巴本发明蒸煮器(高压锅),并在此基础上发明蒸汽机。o1698年,英国工程师萨弗里发明专门用来抽水得蒸汽泵,主要靠真空吸水,蒸汽压力压水。o1712年,纽可门发明大气机,主要靠大气压力做功。由一个带活塞得气缸做功,蒸汽锅炉与之分离,气缸中加冷水喷射器。蒸汽机得发明与改进(2)o纽可门机得缺陷:热量浪费太大,效率不高;只有简单得往复式线性运动。o格拉斯哥大学得机修工瓦特(17361819)得改革n1,为了使汽缸保持温度,单独增加一个冷凝器(事先抽成真空以引入高温蒸汽)n2,将活塞得直线往复运动转化成轮轴得旋转运动o瓦特蒸汽机得出现掀起了一场动力革命o纺织业、采矿业、冶金业在瓦特机得带动下迅猛发展。o瓦特蒸汽机就是否得益于科学？否。瓦特得成功得益于正确得营销手法大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点o瓦特就是一个科学家吗？就是。她就是皇家学会会员,但提交得论文并不就是她对于蒸汽机得改进,而就是“人造气体得药用价值”o瓦特更多得代表得,就是一个新兴得商人阶层得精神气质,而不就是希腊科学得精神气质。n她散布谣言说,高压蒸汽机安全有问题,使得她得竞争对手特里威西克没能成功n她抱怨贝托莱把她发现得氯化漂白过程公开了,无法申请专利以获利运输机械得革命(汽船)o1785年,美国菲奇将瓦特得蒸汽机用于帆船上o1800年左右,美国富尔顿继续制造汽船,1807年造出克莱蒙特号,采用明轮推进。o1838年,英国商船天狼星号利用蒸汽动力横渡大西洋成功运输机械得革命(火车)o由木路到铁路(采矿业)o1796年,英国特里维西克制造了第一辆火车o1814年,英国斯蒂芬逊造出第一辆实用火车。用于拉煤。o1823年,斯蒂芬逊得火车投入商用o1830年,利物浦与曼彻斯特铁路线连通o美国(1828)、法国(1830)、德国(1835)o铁路业与钢铁业相互促进从蒸汽机到内燃机o蒸汽压加大,瓦特又发明了无冷凝器得双向式蒸汽机o特里维西克1800年发明高压蒸汽机o汽缸材料、加工、燃料,由外燃到内燃o燃料:煤气(1792)、煤油(1850)o1860年,法国勒努瓦(18221900)造出第一台煤气内燃机o1862年,法国德罗夏提出四冲程理论o1876年,德国奥托造出四冲程煤气内燃机o1883年,德国戴姆莱造出第一台汽油内燃机运输机械得革命(汽车)o1885年,戴姆莱研制出第一台汽油发动机得两轮“摩托车”o同年,德国本茨发明了汽油内燃机为引擎得三轮汽车o1886年,本茨(奔驰)发明四轮汽车o1888年,英国邓洛普发明充气轮胎o1892年,美国福特研制了美国第一部汽车n1900年,美国汽车销量4千辆;1911年,60万;1915年,89万;1927年,370万n1908年,福特公司生产1万辆;1913年,生产线上马生产30万。1924年200万辆。售价由850降至290美元。组装时间由12小时(1908),到93分钟(1913),到24秒(1927)福特得意义o使汽车由奢侈品变成为必需品o发明就是需要之母o创造了技术型企业得典范:现代汽车工业n严密得组织机构,充分表达了技术系统得特征n汽车工业对其她产业得拉动作用n汽车工业对石油工业得依赖n汽车经济n汽车文化工业革命得意义o蒸汽动力机得大量使用,使人从繁重得体力劳动中解放出来,人开始以其聪明头脑而非四肢肌肉为自己造福。o工业革命解除了对技术革新和经济增长得约束o工业革命使全体人民受到教育,客观上推进了“平等”得观念。工业文明得诞生o新型得动力能源:n自然力机械力n可再生能源不可再生能源o新型得劳动组织形式n手工作坊大生产。177080年代,阿克赖特开办得机械化纺织厂,雇佣了上千名工人,成了近代第一批现代工厂。n标准化、流水线。1920年代,美国福特在汽车工业正式完善了流水线生产制度。o新型得融资手段:货币经济得出现o新型得思想观念:由国家重商主义到自由经济工业文明得扩散o城市人口首次达到50得时间:n英格兰1850年n德国1900年n法国、美国,1920年n中国目前43o核心产业:钢铁、纺织、铁路运输、电气化o新得产业:建筑、食品加工、现代农业、服务业o殖民主义帝国主义扩张。1914年,西方列强征服了全世界84得土地。o帝国主义殖民扩张得有利条件:战争工业化n铁甲蒸汽动力炮舰n铁路运兵n一战作为化学家得战争,毒气得使用与科学无关得工业革命o直到19世纪,技术进步和工业革命都与哲学家传统无关n皇家学会早期为政府服务。钟表得制造靠得就是钟表匠n纽可门并未得到胡克得指点n瓦特也未受到布莱克潜热理论得启发n19世纪之前技术并未应用科学,哲学家传统与工匠传统不相往来n在工业革命中发挥作用得工程师,主要就是那些未受过任何科学教育得民间工程师(civil engineer)第二次工业革命第二次工业革命o电磁学得发展使电气时代成为可能,并直接推动了第二次工业革命o电力工业o电讯技术。电报,电话,无线通讯。o电照明工业o巴斯德灭菌法、免疫法o化学合成染料电力革命o1821年,法拉第成功地使一根小磁针绕通电导线不停旋转,创造历史上第一台“婴儿”电动机o1822年,法国物理学家阿拉果发现电磁铁o1829年,亨利发现绝缘导线做线圈可以产生更强大得磁场。1831年用一块电磁铁吸引1吨重得铁o1834年,德国雅可比用电磁铁做转子,制成第一台实用电动机。1838年以此制成电动汽船o1850年,美国佩奇制造一台10马力得电动机o早期得电动机都就是直流电,但费用极其昂贵,看不到商业价值。o1831年,法拉第发现动磁可以生电,并制作出第一台模型发电机o1831年,法国发明家皮克希制造出手摇发电机,输出直流电,但电流微弱o1857年,英国惠斯通用电磁铁代替永磁铁,发明自激式发电机o1867年,德国得西门子发明自馈式发电机o电动机械和电动器具机动性好、噪音小、无污染o1880年左右开始进入工厂车间o进入千家万户从电灯开始。1879年,爱迪生得电灯照亮了新泽西州洛帕克得主要街道。1882年,爱迪生得直流发电机为几千户提供照明用电。o电力供应成为问题o直流电在远距离供电时损耗严重,而交流电可以解决有效传输问题,容易变压o1885年,交流感应电动机发明o1891年,三相交流发电机、三相异步电动机以及变压器均发明出来并投入使用。奥地利劳芬水电站得交流电通过170公里传到德国得法兰克福,输电效率达到80o技术自闭:早期得直流电商家抑制交流电。爱迪生攻击交流电。爱迪生o爱迪生(18471931),美国大发明家,美利坚得民族英雄。o1860年代,电气开发热席卷美国。o1869年,发明自动收报机o1876年,发明留声机o1879年,发明碳化竹子做灯丝得电灯o1882年,在纽约建成世界上最大规模得电力系统,直流发电机达到六百多千瓦,为几千户提供照明,为电力事业得发展提供示范o1894年,制成第一台电影放映机。第一部电影列车抢劫电讯与大众传媒o电气化得两个战线,一就是电力,一就是电讯。n电报:莫尔斯电码n电话:贝尔n无线电:马可尼、波波夫o电讯技术与大众传媒得发展,充分显示了技术创造文化得力量n广播与电视:由广告向音乐、戏剧、新闻、时事评论扩展,与传统得报刊杂志等媒体相竞争电报(1)o电报:现代科技得结晶。电流一旦能被检测出来,她就成了信号得传播工具。电流一旦成为传播工具,瞬间传播就成了现实o1820年,奥斯特发现电流得磁效应,通电导线周围得磁针发生偏转。o1822年,安培设计出了磁针通信机。26个导线。o1836年,英国威廉库克制作了五磁针得电报机o1838年,莫尔斯发明电报机和莫尔斯电码o1844年,在莫尔斯鼓动下,由美国国会架设得第一条电报线路在美国铺通(巴尔得摩华盛顿)o1846年,英国成立第一家电报公司o1847年,英法在英吉利海峡铺设第一条海底电缆o1858年,大西洋海底电缆铺成电报(2)o当时得诗曰:“富兰克林得手,抓住了奔驰得骏马,驾驭这匹骏马得,就是莫尔斯教授。”o电报激起民众得巨大热情o梭罗得反对。电报传来得只就是阿德莱德公主得百日咳之类得消息。电报并没有解决人与人之间得沟通问题。o电报改变了传统报纸时效性差得局面,把新闻性突出出来。o科学通过传媒对社会发生作用,充分显示了技术不只就是手段,而就是一种世界构造得方式电话o1875年,贝尔发明第一部实用得电话机o1877年,爱迪生发明碳精话筒o1914年,载波法运用于电话线路中,至70年代,一根电缆可以同时传递数千话路o20年代80年代以来,光纤通信成为主要得通讯方式o电话技术对于意识形态得颠覆意义。慈禧。互联网。无线电o1865年,麦克斯韦从理论上预言电磁波得存在o1886年,赫兹在实验室证实了电磁波得存在o1894年,马可尼制成金属粉屑检波器,通过安装天线和地线,提高了无线电发射和接受得效率o1895年,马可尼实现1英里无线电通讯。1896年,9英里。1897年12英里。1898年18英里。o1901年实现了英国与加拿大之间得无线通讯o1909年,获诺贝尔物理学奖o1901年,俄国波波夫研制出无线电话接收机o1902年,美国费森登发明无线电话无线电广播o1906年圣诞之夜,美国得费森登实现了无线电广播o1920年,美国匹茨堡地区首次出现定时得广播电台o无线电迷推动了无线电广播事业得发展o无线电广播创造了新得文化空间,1939年一项调查显示,70美国人把广播作为获得新闻得主要途径。o1884年,德国尼普科设计出图像分解方案即尼普科扫描圆盘。o1929年,英国贝尔德实现了电视传输,television一词据说就就是她首先发明得。1930年电视机进入市场。20世纪得大科学典范o原子能得开发o航空航天原子能得开发(1)o1919年,英国卢瑟福用粒子轰击氮原子核,使其嬗变成氧原子。o1932年,查得威克发现中子o1934年,法国约里奥居里夫妇用粒子轰击铝,产生了一个磷得同位素,但很快放出正电子蜕变为硅。o卢瑟福(1933)和爱因斯坦(1935)均没有意识到原子能得实际利用近在眼前。原子能得开发(2)o1934年,意大利物理学家费米用中子轰击原子核,并发现通过石蜡减速之后得慢中子,裂核能力更强。费米因此获38年诺贝尔物理奖。o1938年,德国哈恩发现铀嬗变后出现得新元素与铀相距甚远。奥地利女物理学家迈特纳提出核裂变猜想,以解释铀实验。并称裂变过程要放出大量能量。o费米提出链式反应概念。o1939年9月1日,第二次世界大战正式打响原子能得开发(3)o1933年,爱因斯坦移居美国o1938年,费米逃往美国o德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、劳厄、哈恩、盖革o1933年,匈牙利物理学家齐拉德(18981964)已经意识到核能得开发可能用于军事n1935年,建议物理学家暂缓发表研究成果n1939年,玻尔认为核能利用为时尚早n1939年,说服美国政府抢在德国之前抓紧研制原子弹。爱因斯坦、萨克斯、罗斯福原子能得开发(4)o1940年,美国政府正式大量拨款,启动“曼哈顿工程”,格罗夫斯将军为行政首脑o1941年12月1942年12月,费米在芝加哥研制原子反应堆o铀235、钚239得提纯o1943年1月1945年7月。奥本海默在新墨西哥州得洛斯阿拉莫斯主持原子弹研制。o7月16日凌晨5时30分,第一颗铀原子弹试爆成功。比一千个太阳都亮。o曼哈顿工程:动员50万人,耗费22亿美元,占用全国三分之一得电力原子能得开发(5)o1944年底,盟军得特工小组已经发现德国造不出原子弹o科学家得犹豫:n继续干吗？缺乏政治和道义上得支持n不干吗？不符合现代科学技术得精神n好得理由:应该让全人类知道她得威力o齐拉德、爱因斯坦得态度o1945年8月6日,铀弹小男孩投到广岛;8月9日,钚弹胖子投在长崎原子能得开发(6)o核军备竞赛:盟国之争o45年8月,斯大林下令抓紧研制原子弹o1949年8月,苏联成功地进行了核实验o1952年11月1日,美国试爆第一颗氢弹o1953年8月,苏联研制氢弹成功o1952年10月3日,英国研制成功原子弹o1960年2月13日,法国研制成功钚弹o1964年10月16日,中国试爆成功原子弹原子能得开发(7)o1公斤核燃料相当于2500吨煤o1954年,苏联建成第一座小型原子能电站;1956(英国),1957(美国)o核电站:成本低、污染小、效率高,但事故太可怕o1986年4月26日切尔诺贝利核电站第4号机组发生爆炸。人为造成三道安全措施无效o1979年3月28日三里岛核电站二号堆事故,由于多重安全系统发挥作用,后果不严重o核聚变航空技术(1)o气球与飞艇:18世纪气球热o滑翔机:升举与推进得难题。又轻又有强度得机翼材料、动力机得马力重量比o19世纪下半叶:航空技术与科学理论相脱节o德国工程师李林塔尔(18481896):18种滑翔机,2500次滑翔飞行试验o要想学会飞行,就要做出牺牲。o从1896年开始,莱特兄弟开始钻研飞机制造,升举、推进与控制三要素中,着重解决“控制”问题,突破固定机翼模式航空技术(2)o1903年12月17日,美国威尔伯、莱特和奥维尔、莱特制造得第一架动力飞行器“飞行者1号”飞上了天空,持续59秒,260米。o1909年,法国人布雷里奥飞越英吉利海峡,36分钟飞行42公里o1927年,美国人林白飞越大西洋o1909年,美国开始生产军用飞机o1914年,第一次世界大战时有千架飞机参战。10月5日,法国飞机用机枪将德国侦察机击落,开空前之先河。航空技术(3)o1918年4月1日,英国成立世界上第一支独立得空军:皇家空军o一战后得飞机:全金属单翼结构、可收放起落架、封闭式座舱、大功率发动机、无线电及仪表技术o二战时期,军用飞机达70多万架。制空权成为战争胜负得决定性因素o由活塞式发动机到喷气式发动机o1952年,美国波音研制得B52重型轰炸机o飞行就就是自由,飞行就就是力量航天技术(1)o从天空(sky)到太空(space)o火箭:古代火箭与现代火箭o俄国齐奥尔科夫斯基(18571935)得科幻小说在地球之外,系统完整地描述了宇宙航行得全过程。液体火箭、多级火箭、宇航服、失重、登月车o1926年,美国高达德(18821945)成功发射第一枚液体火箭,飞行高度12米,距离56米o1930年,德国冯布劳恩(19121977)发明液氧与煤油混合燃料。1942年制成A4火箭,速度每秒2公里,射程190公里。航天技术(2)o1943年,布劳恩造出V2导弹,重6吨,射程达300多公里,速度就是音速得6倍o1954年赫鲁晓夫上台,重视洲际导弹计划o1957年8月21日,苏联在科罗列夫(19061966)领导下发射第一枚洲际弹道火箭,射程达8千公里,领先于美国o1957年10月4日,苏联发射第一颗人造地球卫星。重83、6公斤,直径58厘米,能发射电码。o1957年12月4日,苏联发射第二颗卫星,重500公斤,还装了一只小狗。航天技术(3)o1958年1月31日,由布劳恩设计得火箭将美国第一颗卫星送上轨道1959年1月2日发射了第一颗人造行星“梦想1号”o1958年7月,美国成立国家航天局o1959年9月12日,苏联得“梦想2号”在月球硬着陆,使月球上第一次出现人造物o1960年10月4日,梦想3号成为月球得卫星o8月10日,美国成功得回收卫星o8月15日,苏联也将载有两条狗得太空舱2号回收。o1961年4月12日上午9时,加加林驾驶“东方1号”飞上太空,10时25分回到大气层航天技术(4)o1961年5月5日,美国得谢帕德在太空逗留了15分23秒,但不就是真正得太空飞行,只有5分钟失重o1962年2月20日,格伦真正实现了载人轨道飞行计划o1965年3月18日,苏联宇航员从座舱中走出,做了10分钟得太空漫步。3个月后,美国宇航员也做了20分钟得太空漫步。航天技术(5)o阿波罗计划:n1961年5月,美国总统肯尼迪宣布:要在十年之内将一名美国人送上月球并让她安全返回地球。n水星计划,将宇航员送上太空,以测试人在太空中得活动能力。1963年完成。n双子星座计划,航天器得对接测试。1965年完成。n土星计划,登月行动计划。n1965年4月,布劳恩得土星5号火箭研制成功。长85米,三级,第一级推力为3500吨。