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
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
“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357℃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1538℃，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，制糖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，“把干冰装到开花榴弹里，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。
“那个，茅新，你说。”
“是，我想的是，老师刚才说可以把人呼出的废气收集起来，将其冻成干冰，那么这肯定需要一种能够控制冷热的器物，这种器物是不是也是用挥发吸热的原理制作的。
“而且这种器物既然能用来冷冻干冰，那岂不是也可以用来冷冻其他东西，要是能造出这东西，是不是就不需要冰窖冬日储冰了，我们直接在夏日造冰是不是也行？”
鲁锦闻言顿时夸赞道，“不错，确实可以利用蒸发吸热的原理来制冷，但我们要知道，热量是不会平白无故消失的，它只能转移和交换。”
鲁锦在黑板上画了个房子的示意图，然后一边画一边说道，“比如一栋房子，你把它门窗密封，形成一个密闭空间，然后把一种挥发性强的液体导入室内，让它从室内吸热，等它吸收到足够的热量，再导入室外将其重新压缩成液体，把从室内吸收的热量释放到室外，然后再导入室内继续吸热。
“如此不停的循环往复，就能使室内或者这个密闭空间的温度持续下降，最终降到零下数十度，滴水成冰的地步，这时你只需端一盆清水进去，关好门窗，用不了几个时辰就能将水冻成冰坨。
“当然这只是一种方法，如果你制冷的空间不是一栋房子，而是一个密闭的铁罐子，你把二氧化碳气体导入这个铁罐中，持续的加压降温，就能使其凝固成干冰。
“同理，我们周围的空气也可以被这种方法冷凝成液体。”
说到这里，鲁锦才扫视众人严肃说道，“就目前来说，你们刚才提出的几种设想和物态变化的用处，人工制冷这个项目是最有实用价值，也是目前来说最容易做到的。
“从普通的生活来说，人工制冷可以在夏日造冰，能造出更多更廉价的冰块，而不必再像从前一样冬日挖冰窖储冰，在夏日使用冰块消暑，将不再是达官贵人才能做到的奢侈享受，普通百姓也一样能享受到，让百姓花很少的钱就能买到冰块。
“甚至冰块还可以给食物保鲜，让肉和蔬菜在夏日不会那么快受热变馊腐败，用处还是很多的，而且是非常便民的用途。
“从军国大事上来说，于一国而言，最重要的是让国家做到足兵足食，那么人工制冷，跟足兵足食有什么关系呢？
“我举个例子，比如火器，我们圣武军之所以能攻无不克，战无不胜，最倚仗的便是火器，而于火器而言，最重要的是火药，火药又是由硝石、硫磺、木炭这三种物质组成，这其中最难获取的便是硝石。
“自然界中的天然硝石产量很少，往往都在深坑洞穴之中，采集也不方便，所以我们现在用的是硝田集硝法，具体做法便是收集百姓家的粪便，从粪便中提炼火硝。
“而百姓，也同样需要这些粪便来堆肥，但现在这些粪便被我们收走了，百姓就无法堆肥了，没有肥料补充，田里的粮食亩产必定是要下降的。
“换言之，前线的圣武军将士打出的每一发炮弹，用的都不是火药，而是百姓，是你们父母田里的粮食！士卒们多打一发炮弹，我们的爹娘就要少吃一口粮，我们的兄弟姊妹就要多饿一顿肚子。
“那有没有办法能够两全其美，既让朝廷有用不完的硝石，能够足兵，又让百姓有用不完的肥料，让粮食增产，让百姓足食呢？”
此言一出，不论是在场的学生，还是后排听课的宋濂等人，全都皱眉沉思起来，以前怎么收集硝石这个事他们不懂，现在听鲁锦这么一说，什么打出的每一发炮弹都是父母口中的粮，这个比喻就很直观了，他们才意识到这个问题的严重性。
见众人都皱眉不解，鲁锦又继续引导众人说道，“提前看过化学书的人应该知道，这世上所有的物质，不论是气、液、固，都不会凭白无故而来，物体不会凭白生成，只能在万物之间等价交换，互相转化。
“那么问题来了，为什么人和禽兽牲畜的粪便尿液当中，会有能够肥田，同时还能制作出硝石的成分，这种东西究竟是从哪来的？我们体内有这种东西，必定是我们从体外摄取而来。
“人吃的是五谷杂粮，蔬菜瓜果，鱼虫禽兽，想必这种物质一定在这些食物当中，可是禽兽鸡鸭牛羊猪的粪便同样含有这种物质，说明他们也是从体外摄取而来，那禽兽牲畜吃的又是什么？也是菜蔬和粮食，或者说草木，那说明这种物质源于草木之中。
“而草木生发又需要肥料，多给田地施肥，粮食就能增产，草木就会更加旺盛，如果不给田地施肥，土地只会越来越贫瘠，粮食的产量也会越来越低，说明这种物质也不在土壤之中。
“但是草木又不吃东西，也没长腿，更不会到处跑，那草木之中的这种能够当肥料，还能制造硝石的物质是从哪来的？谁能想到？”
这时宋濂居然举起了手，鲁锦看了他一眼，才说道，“景濂先生请说。”
宋濂当即起身问道，“既然不是从土壤中而来，那会不会是从水中而来？毕竟草木没了水也是会枯死的。”
鲁锦点点头，反问道，“那先生煮水能从水中煮出硝石吗？往田里浇清水能够肥田吗？”
“这不能。”宋濂闻言一愣，当即意识到自己猜错了。
“那就很明显了，这种物质也不是源于水中，那会源自哪里？谁来回答？”鲁锦让宋濂坐下，又问起大家。
这时铁厂来的记名弟子方揽月当即举起了手。
“方揽月，你说。”
方揽月当即站起身说道，“草木不会长腿到处跑，更不会吃东西，所需养料皆来于土壤和水，但肥料和硝石又不在土壤和水中，那么草木平时能接触到的物体，除了土和水，就只有一样了，我们身边无处不在的空气。
“而且刚才老师说人工制冷时也说过，要把空气冷冻成液体，想必这种物质一定是空气之中！”
“不错，回答的非常好，就是我们身边无处不在的空气！请坐。”
见众人顿时一副十分震惊的样子，鲁锦再次说道。
“我刚才说许多遍了，气是有形之物，人从生到死，每时每刻都要不停的呼吸，如果被捂住口鼻，扼住喉咙，或者溺在水里不能呼吸，就会窒息而死，这说明空气中含有我们赖以生存的成分。
“禽兽也一样，猪牛羊马等牲畜，和人一样，如果剖开它们的身体，就会发现用来呼吸的肺，鱼在水中也会呼吸，鱼呼吸的器官是鱼鳃，鸡鸭等鸟类呼吸的器官是气囊，那草木也在呼吸空气，草木呼吸的器官是什么？嗯？是叶片。”
鲁锦这时又在黑板上写下几行字。
“已知，空气中有我们呼出的废气，名为二氧化碳，还有一种供养万物生灵活着的成分，叫什么？我先不告诉你们。
“除此之外，还有一种既能用来肥田，又能拿来制造硝石的成分，这个又叫什么？我们下回再说。
“那么，我们现在可以知道，空气中至少含有这三种成分的物质，既然如此，我们能不能将其从空气中提取凝聚出来？
“我们身边的空气无处不在，就像大海的海水一样，取之不尽用之不竭，我们既然能焚海煮盐，从海水中提炼用之不竭的食盐，那能不能从空气中提炼肥料和硝石，让粮食增产，让军队有用不尽的火药，让朝廷足兵足食呢？当然能！
“那么空气中到底有几种成分？它们都叫什么名字，都有什么作用，该怎么提取它们？提取出来能干什么？我们下午的化学课再讲。
“上午的后两节课，让孟智方给你们讲数学和几何，化学课下午再上，别忘了准备好化学书。
“下课！”
“起立。”
“老师再见~”班长陶广义顿时带头喊道。
“同学们再见。”鲁锦这时也收拾了自己的东西，对方揽月说道，“化学课代表方揽月，中午放了学去王府找我，准备化学课的教具。”
“是。”
等鲁锦出了门，教室里的学生们顿时叽叽喳喳的吵成一团，殿下这位老师太不够意思了，还学说书的吊人胃口，刚说到关键处怎么分离空气就跑了，太气人了