长信宫灯是环保灯吗?
作者:市文物局 时间:2016-12-26 [ 打印 ] [ 关闭 ] [ 收藏 ]

长信宫灯名片

身高:48厘米

体重:15.85公斤

质地:青铜,通体鎏金

制造时间:大约制造于公元前172年

发现时间:1968年

发现地点:河北满城县中山靖王王后窦绾墓

现收藏单位: 河北博物院

美誉:“中华第一灯”

长信宫灯被誉为“中华第一灯”。原因有三:

一是造型精美。它的造型是一名左手持灯盘,右臂高举与灯罩相连的跪地跽坐的宫女姿态。宫女的眉眼表情极符合一个下层宫女的身份与心态,表达十分到位。灯通体鎏金,闪耀着皇家贵族的迷人气质。

二是构造巧妙。灯的头部、身躯、右臂、灯座、灯盘和灯罩分别铸造,再组装而成,便于拆卸和清洗。(图:长信宫灯的构造演示讲解,图:长信宫灯分体铸造,可拆卸成六个部分七件。)

三是因为它是一座古代的“环保灯”。

今天我们就将用模拟实验测试一下它的环保功能。

实验工具:

灯:长信宫灯铜仿制教具灯(按1:2比例仿造,高22厘米,底部部分封口,这是最异于原物的地方。仿制教具完全依据原物的构造,铭文也进行了复原)

   

   

燃料:蜡烛(本次实验采用的蜡烛,在汉代还没有出现。它产生的烟尘比汉代燃烧动物油脂产生的烟尘要低。)

辅助物资:打火机、水、盆子、纸杯(充当支座)

实验前假设:

汉代室内多采用动物油脂。燃烧动物油脂对室内的污染主要有二,一是燃烧的烟尘,二是油脂味儿。据专家推测,当时长信宫灯应是置于水盘之类的盛水器中而达到“减排”目的。本次实验,专门验证宫灯对燃烧烟尘的处理效果。

实验开始了!

步骤1、把实验灯平放在桌子上,点燃蜡烛,不一会,灯罩处有烟大量排出。

步骤2、长信宫灯原件宫女身躯通体是一个空腔,底座处是空的。我们把实验灯置于10厘米纸杯上(搬动实验灯时,工作人员戴着薄手套感觉到非常烫。改用加厚手套处理。实验危险,请勿随意模仿!),大量烟从实验灯底部缺口排出。

 

步骤3、把实验灯放于盆内,加水,淹没底部。此时,灯罩处没有观察到燃烧蜡烛产生的烟,水盆里面也没有烟出来。

实验结果:实验灯置于水盆中,达到燃烧烟尘污染处理的效果。

那么烟尘去哪里了?这是什么原理呢?

实验分析:

烟尘的产生:当灯燃起之时,动物油脂燃烧不充分,即变成油蒸汽挥发,而油脂是碳水化合物,燃烧不充分导致碳单质产生,从而形成了“黑烟”。当黑烟进入宫灯内,整个宫灯内部无法容纳下黑烟时,黑烟将从宫灯底部(长信宫灯原件底部是空的)排出。燃料所产生的黑烟,由于燃烧不充分,转化成油脂蒸汽、碳粉末,并附着在中空的宫灯内壁(实验后打开实验灯,内壁那个黑啊,洗了好久好久)。

导烟:实验灯使用导热性极强的铜质。燃料所形成的黑烟(亦是“热空气”)进入右臂所形成的导烟管的入口(大口径),再进入狭窄的向下的导烟管道时,黑烟(亦是“热空气”)的流速会加快,迅速的进入宫灯内部,向底部流去,往下疏散(此处有应用“流体力学原理”

)。

净化:黑烟徐徐地进入宫灯内部,黑烟(亦是“热空气”)遇到冷水迅速变冷,烟中携带的油脂蒸汽、碳粉末会凝结到水中,达到净化效果。净化后的烟比上方来的热油烟重,沉积在水中的上方。累积较多后,由于不能从水中疏散,必然回流,当烟雾经过宫女膝盖的转角处以及腰部的转角处时,从宫灯的灯罩口处排出的烟雾也已是历经两次转角并经水净化后的烟雾。从而,黑烟经过漫长的进入、变冷、过滤、两次转角,最终排出宫灯,早已是较干净的烟雾了,因此,减轻了当时汉代贵族生活起居室内的环境污染。(实验时间较短,未能观测出烟从灯罩口排出)

实验中的其他发现:灯由铜制作,导热性极快,可把燃烧的热量大部分导向水盆中的水,水的比热较大,能吸纳很多热量,这样用灯的人就减少了受热辐射之苦。

分体铸造组装的清洁优势:据专家推测,长信宫灯从铸造至投入使用约70余年,随着使用的次数和年限的增加,附着在宫灯内壁上的油脂蒸汽、碳粉末会增加,由于长信宫灯的构造是分铸组装的形式,便于拆卸成七个零部件,因此更便于随时清洗附着在宫灯内壁上的物质。

特别感谢河北博物院提供实验用仿制铜灯。

(长沙博物馆 文:刘晴贤 王紫薇  实验设计与分析:吴坚  图片:周乐君、刘引)

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