6.7 自动上弦的时钟

前面我们探讨了利用大气压变化的知识上弦的时钟，接下来我们介绍一种新时钟，借助热膨胀原理自动上弦。这是一种新类型的“自动”原动机。从它的设计图，我们能摸索到它自动上弦的奥秘。

图6-4展示的就是这样一座时钟的机械设计图。依靠热膨胀原理自动上弦的时钟，其主要组成部分就是传动杆Z1和Z2，这两个传动杆是由一种膨胀系数很大的特殊合金做成的。传动杆Z1支在齿轮X上，一旦Z1受热，它将会延长并使齿轮微微转动。Z2勾在齿轮Y上，当Z2遇冷收缩时，它会带动齿轮Y旋转。两个齿轮固定在W1轴上并且向着同一个方向旋转，在W1轴旋转时会带动装有勺斗的齿轮旋转，勺斗因此可以舀取下面长槽中的水银，将它送到上面的长槽里。水银通过上面的长槽流向左侧带有勺斗的轮子，当勺斗装满时左侧的齿轮也开始转动。这样一来就会带动绕在轮K1和K2的链条KK, K1轮和左侧的齿轮固定在轴W2上，链条KK的运动使得用来上发条的K2运动，从而上紧了时钟的发条。

从左侧轮子里的勺斗流出的水银终将流向何处？你一定很好奇，其实这些水银会顺着那条倾斜的长槽流回右侧的轮子，以达到循环利用的效果，结果就这么简单。

整个时钟的动力依靠的是传动杆Z1和Z2来运转，获得动力的必要条件只是气温的变化。理论上来说，这个时钟可以无限期地转下去，只要零件不磨损。那这个时钟算不算得上是“永动机”呢？当然算不上了，因为它并不是自身产生能量，它运转所需的能量靠传动杆热胀冷缩做功，虽然不需要人为地补充能量，但是很明显，它的能量来自太阳能，太阳给了物产生热量。

图6-5和图6-6也是一种能够自动上弦的时钟，它和上文介绍的利用热胀冷缩原理上弦的钟结构相似。不过在这里起主要作用的是甘油。它依靠甘油受热膨胀而提高重锤，再依靠重锤下落的能量带动时钟的机械运转。因为甘油这种液体在-30 ℃时才会凝固，而在290 ℃时才会沸腾，所以这样创造出来的不用上弦的钟适合摆在大多数城市的广场和其他开阔地带。谁也不用去触碰它，它就会在那里忠于自己的岗位走动着。

那么这样一台“全自动”的原动机是否经济呢？如果你用数字计算，你会发现和你想象的完全相反。为一座普通的时钟上弦让其走一昼夜需要大约千克米的功，换算下来也就是每秒钟大约千克米。因为1马力等于75千克米/秒，所以说一座时钟的功率只要马力。也就是说即便我们将第一种时钟的热胀冷缩的造价和第二种时钟的装置价值只算1戈比，那么花费在类似这样的原动机上几乎一马力要花费将近50万卢布。所以这么一看，使用“全自动”的原动机确实有些过于昂贵了。