第457章模范班的科学种子
中枢旁边的一处院落，这里是南唐中枢衙门的一部分，南宋时赵构南迁，曾经想在建康定都，又让人修缮过这里，现在鲁锦过来又重新修缮了一遍，于是便挑选了这处院落充当临时学校。
教室被按照鲁锦的要求改造过，前面增加了讲台，前后又各挂了一块黑板，甚至连鲁锦熟悉的标语也贴到了黑板上方，只见上面写着‘刻苦学习，报效祖国’八个大字。
就差再往中间挂一面国旗，两边贴上两幅中国地图和世界地图，后面黑板两边再贴两幅‘中小学生守则’，那布局就真的跟后世的教室差不多了.
教室的左前方角落里还放了一台重锤钟摆式座钟，这是之前鲁锦带工匠打造航海钟，教他们钟表原理时做的教具，里面的机械结构全用木制齿轮，挂了个重锤提供动力，需要手动上弦，钟摆和擒纵器控制时间，也就是重锤的释放速度，应该是这个时代能造出来的最便宜，且具有一定精准性的计时装置了，将来也可以在各地推广，或者直接在大学和城市里建造钟楼。
上午八点，随着一阵叮铃铃的手摇铃铛的上课铃响起，鲁锦准时来到了教室，四十多名学生，和前来听课参观的宋濂、朱升、詹同、罗本、陈遇等人也到了，他们坐在教室的最后面。
鲁锦来到讲台上，看着台下众人当即说道，“上课！”
陶广义立刻带头起身喊道，“全体起立，老师好~”
“同学们好，请坐，下面我们开始上课。”
等众人全都坐下，鲁锦这才说道，“刚才你们表现的很好，咱们办的这个理综班，不仅是为了培养朝廷所需的人才，更要为天下所有的新式学校起到模范带头的作用，所以这个班也可以称为模范班，包括学校的规章制度，课堂礼仪等等，因此这节课我们先讲讲在校礼仪和制度。
“我们都是华夏子民，何为华夏，有服章之美谓之华，有礼仪之大谓之夏，礼仪是文明与野蛮的区别，更是我们和四方蛮夷的区别，故而礼不可废。
“但今后的学校规模庞大，学生数量更是多到数不胜数，所以以前的礼仪就不适合了，因此要简化，尊师重道是我们华夏的传统美德，故而要保留，但不必再磕头拜师，也不需给教师送什么束脩，一切从简。
“今后学生管教师称老师，称其他学生为同学，上课时如果迟到了要进教室，则要在门外敲门喊报告，得到老师允许才可进班，下课时到办公室找老师也一样。
“上课时如果有人想对老师提问或说话，都需先举手，得到老师同意了才能发言，都记住了吗？”
“记住了。”所有同学立刻答道，宋濂和陈遇等人也在后面做着笔记，把鲁锦说的规章制度都记下来。
“这第一节课，我们先讲一下在校的规章制度”
鲁锦当即拿着准备好的列表在讲台上一一宣讲，包括星期制，上五休二，选举班长和各种课代表和组长，学生要分组值日，洒扫教室等等。
学校施行军事化管理，每天六点起床，由体育老师（鲁锦指派的侍卫）带队晨跑和训练步操，然后半小时吃早饭，七点晨读四十分钟，由班长组织背诵诗文或者公式，休息二十分钟后，八点正式上课。
每天八节课，上下午各四节，一节45分钟，休息15分钟，下午两点上课，五点45放学，周五下午两节课，几乎和后世差不多，确定了课时之后，宋濂这些人才好对应课时编写教材。
当天第一节课上半节全在讲规章制度，下半截鲁锦又给他们讲起了钟表知识，让他们自己能够看得懂钟表的时间，直到第二节课才正式讲起了课程内容。
“这节课我们上物理，请同学们打开公输秘典物理书的第二篇‘物态变化’.”
等一直讲完了固液气三种物态，以及物态变化之间的吸热和放热现象，还有热胀冷缩的原理，到了快下课时，鲁锦才对众人提问道。
“现在你们知道了三种物态之间的转化，和吸热放热，还有热胀冷缩的原理，那么我们可以利用这些原理做些什么，知道的同学可以举手回答。”
在场的学生当即有不少人举起手来，鲁锦点了一名庐州铁厂来的工匠子弟学生，“叶辰，你说。”
叶辰当即起立说道，“老师，我看书上画的有一种用透光的玻璃管内填水银的温度计，利用的是热胀冷缩的原理，液体水银受热膨胀表示温度上升，但这种温度计能够测量的温度上限比较低，那能不能利用相同原理，制作一种能测量更高温度的温度计，比如测量铁水的温度。
“现在铁厂里最难的工艺是炒钢，而炒钢最难的是控制火候，需要有经验的大师傅观铁水颜色来判断，我想这火候不就是老师说的温度高低吗，如果能做出这种温度计，岂不是人人都能成为大师傅，只需测一下铁水的温度便知道了火候冷热。”
“坐吧。”鲁锦点点头才说道，“你的想法很好，火候确实就是温度高低，但你也说了温度上限的问题，如果想用热胀冷缩的原理制作能测量铁水冷热的温度计，那么你制作温度计的材料就需要满足一个条件，它得比铁水的沸点更高。
“就拿水银来说吧，也就是液态汞，液态汞的沸点是357c左右，高于这个温度水银就会沸腾气化，形成剧毒的汞蒸气，而铁水，纯铁的熔点能达到1538c，铁矿石在高炉中想要熔化成铁水可能需要1600度，即便是含有杂质的生铁铁水，它的熔点比较低，但温度至少也有1400度以上。
“你用水银做温度计的话，还不等接触到铁水就直接膨胀爆炸，然后蒸发为汞蒸气了，不仅有剧毒，而且根本无法测量。
“而你想用其他材料制作这个温度计的话，结果也是一样的，如果是液体材料，能在铁的熔点还没有沸腾蒸发的几乎很少，所以这个温度计没你想得那么容易。”
叶辰闻言立刻追问道，“那老师就没有其他办法了吗，液体不行，那固体呢，老师上节课讲钟表时，提到航海钟上有一种温差补偿器，是通过固体金属受热胀冷缩的影响产生弹性形变来补偿温差的装置，那能不能做一种这样的温度计测量铁水温度。”
鲁锦再次点头道，“你说的这个方法也不错，也确实可以做这种温度计。”
鲁锦一边说着一边在黑板上画出草图，“我们可以做一种螺旋状的金属弹簧，当弹簧受热膨胀时，弹簧就会舒展张开，然后在弹簧的末端连接一个指针，画出带有温度刻度的表盘，这样金属探针受冷热影响产生弹性形变，形变带动指针指向不同刻度，我们就能测量出受测物体的温度。
“但这同样有一个测量上限，比如用白银、铜条、钢条制作的弹簧探针，那么它能测量的温度肯定要低于自身的熔点，考虑到当金属温度上升到一定程度时，还会导致其失去弹性，那么能够测量的温度上限甚至还要远低于自身的熔点。
“我想一千度以下应该就是这种温度计的上限了，还是无法测量铁水的温度，但用来测量一些蒸汽或液体的温度还是没问题的，比如用在化工行业蒸馏塔上测温，或者纸浆的熬煮设备，制和纺织染色的测温装置等等，还是很有应用前景的。”
叶辰闻言皱了皱眉，再次追问道，“老师，那就没有别的办法能够测量铁水的温度了吗，如果热胀冷缩这个原理不行，那公输氏的前辈又是怎么测出铁的熔点在1538这个数字的？”
鲁锦心道这个学生很敏锐啊，于是再次解释道，“热胀冷缩的原理做温度计，上限确实比较低，但测量温度高低还有别的办法，既然无法直接测量高温，那为何不先把热量转化成能够测量的其他物理量，然后再进行测量呢？公输氏用的就是这种间接测量法。
“比如热辐射发电反应，光辐射发电反应，铁水本身是在发热和发光的，不同火候，也即不同温度的铁水，它发出的光的亮度也不一样，而光和热能刺激某些物体发出电流，我们再测量该物体受激发出的电流强弱，便可感知温度，这样甚至不需要接触铁水，只需用温度计在铁水旁照一下，看看光强便可测出温度。”
所有学生闻言都是眼前一亮，叶辰还要举手再问，鲁锦却说道，“这节课讲的是物态变化，电学放在后面再讲，今天就不深入讲了，你们了解一下就好，谁还有其他的想法，可以举手发言。”
这时又有学生举手，鲁锦点了一个江南的炮术班学生，“李显明，你说。”
李显明这人今年15岁，本身就在建康读过私塾，有一定文化基础，鲁锦渡江后在建康招兵，此人主动投军，但因为年龄小，又读书识字，被选入了炮术班，底子还是不差的，听到鲁锦点名，先是站起来拱了拱手，然后说道。
“多谢老师，老师刚才讲物态变化时，说雨雪冰雹，水蒸发为云，又说了水在天地自然之间的循环变化，所以我想，既然知道雨雪形成的原理，那么能不能用这种原理，人为的控制天气。
“老师说云和雾都是由小水滴组成，但我发现即便是发生旱灾时，有时天上也会有云彩飘过，这岂不是说天上有雨却下不来吗，那能不能利用物态变化的原理，人为的让云彩下雨，以此来解决旱灾？”
此言一出，全班同学，包括后排听课参观的宋濂、朱升等人都忍不住面面相觑，好家伙，人为控制天气，让云彩下雨，你以为你是龙王啊，遇到旱灾求雨祭祀的见多了，想自己让云彩下雨的还是第一次见
然而讲台上那个老师，却比他们想得更离谱，只见鲁锦不仅没有训斥这个学生，反而夸赞道。
“你的这个想法非常好，学习公输氏的科学就是要有不信鬼神的精神，所谓风雨云雪，都不过是天地中的自然现象罢了，无非就是升华、蒸发、挥发、凝固、融化、凝华这几个吸热放热的过程而已，既然知道了雨雪形成的原理，那我们当然就能控制它的发生。
“那我问你，云是由小水滴组成，让它凝聚成更大的水滴，从而从天上落下来，是吸热反应还是放热反应，应该是让云变冷还是变热？”
李显明想了想才道，“应该是放热，变冷，才会凝聚成大水滴。”
鲁锦点头赞许道，“不错，那么你想让云变冷，就需要一种挥发性强的物质，将它播撒到云层当中，利用挥发吸热的原理，把云层中的热量吸收掉，从而使云变冷凝聚，变成雨落下来。
“原理非常简单，但这有个前提，你得能把这种物质先播撒到云彩里面，然后才能做到人工降雨。”
坐在后排的宋濂和朱升等人都瞪大了眼睛，好家伙，还真能
李显明更是听的两眼放光，再次追问道，“那老师说的挥发性强的物质是什么，能不能举个例子。”
鲁锦当即再次说道，“最简单的，比如干冰，也就是固体二氧化碳，我们刚学了物态变化，已经知道气体并非虚无之体，而是有形之物，比如我们吸入身体，让我们赖以生存的空气，还有我们呼出的废气，里面除了空气中不能被人体吸收的成分，还有人体排出的二氧化碳。
“在常温下，二氧化碳是无色无味的气体，我们看不到也摸不到，但将它收集起来，灌入高压低温的环境，就能使其凝固成固体，类似白色的冰块，因为并非由水冻结成冰，故而公输氏将其称为干冰。
“二氧化碳本就存在于天地自然之中，即便将其凝固播撒于云中，也不会对环境产生太大的影响，你只需制作几千斤乃至于上万斤干冰，抛洒入云中，利用干冰在常温常压下会快速吸热挥发，重新变成气体的特性，就能吸收云中的温度，使其冷凝降雨。”
李显明闻言呆了呆，“几千上万斤可是这么重的东西，如何将其播撒入云中？”
鲁锦反问道，“你不是炮兵班来的吗，你说呢？”
李显明一愣，当即道，“把干冰装到开榴弹里，用大炮打到云层里炸开？”
鲁锦点点头，“用高射炮往云层里打干冰，这是一种人工降雨的办法，但是你现在还造不出这样的火炮。”
李显明却道，“但以后总能造出来的，不是吗，在老师之前，谁又能想到火器可以把弹丸打出三里多远？只要有老师在，我们总能造出来的。”
鲁锦当即道，“你倒是很有志气，但我要告诉你的是，旱灾发生时，雨云本来就会比平常更少，因为江河湖水都减少了，水体的蒸发量也变少了，雨云也会相应的减少。
“即便你能用人工降雨的手段，把云彩里最后一丝水汽也榨干，也不过是杯水车薪，能够缓解，但治标不治本，想解决旱灾，还不如平时多修些水利设施。”
“是，老师我明白了。”李显明这才点了点头。
“嗯，坐下吧，谁还有想说的？”鲁锦再次问道。
在场众人顿时再次踊跃举手，学生上这种科学课，都表现的很积极，毕竟以前私塾里的那些老夫子可不会给他们讲那么神奇的东西。