這是一種使人們能夠不用走路就能夠快速移動的交通工具：自行車誕生于1817年，經(jīng)過多次改良之后，變得高效而流行。

德萊斯自行車

這一切都始于1817年。德國人德萊斯男爵發(fā)明了一種交通工具——德萊斯自行車。他用一個簡單的木條連接兩個輪子，他坐在木條上，用腳蹬地推著車前進(jìn)。事實上，這只是一種新的滑動行走方式而已，因為這種自行車還沒有踏板！

踏板，鏈條，剎車

1861年，法國人皮埃爾·米肖（Pierre Michaux）給自行車的前輪加了能轉(zhuǎn)動的腳踏板。為了讓自行車跑得更快，人們增大了前輪的直徑，減小了后輪的直徑，但這樣的比例是很不穩(wěn)的。

漸漸地，自行車有了更多改進(jìn)：鋼取代了木頭，使自行車變得更輕;腳踏板調(diào)整至車架中間， 兩個輪子直徑相同，整個車變得穩(wěn)定了。隨后，陸續(xù)有其他改良問世，比如給自行車增加了鏈條、剎車，以及換擋功能，使自行車更快、更安全，廣受人們歡迎。

約翰·鄧祿普，輪胎的發(fā)明者

很早的時候人們只是在車輪上簡單地覆蓋了一條鐵條和一條橡膠條。愛爾蘭人約翰·鄧祿普用一個活門充氣的管子包裹車輪，并在外面涂上橡膠做保護(hù)層。1888年，他的兒子騎著裝有此種輪胎的自行車參加比賽得了第一名，此項發(fā)明開始受到了人們的重視。

引擎，讓騎車不再費力

首先，1871年，美國人佩魯在后輪上安裝了一個小型蒸汽機(jī)，使自行車實現(xiàn)了自動化。 1899年，維爾納兄弟為自行車配備了內(nèi)燃機(jī)。自行車變機(jī)動車，行駛更快更省力。

蒸汽機(jī)和運輸業(yè)的發(fā)展

埃及人最早發(fā)現(xiàn)了蒸汽的力量，但直到18世紀(jì)蒸汽才被加以利用。從19世紀(jì)起，蒸汽開始應(yīng)用于陸地運輸，帶來了機(jī)動車的發(fā)展，標(biāo)志著工業(yè)時代的到來。

蒸汽，一種源自水的能量

水加熱后從液體變?yōu)闅怏w，也就是蒸汽。如果我們壓縮這些蒸汽，它就能產(chǎn)生一種重要的能量：蒸汽能。

18世紀(jì)，蒸汽的世紀(jì)

1679年，法國物理學(xué)家丹尼斯·帕潘通過觀察加熱的蒸汽會掀翻鍋蓋，從而發(fā)明了第一臺蒸汽機(jī)，但沒有實際運用到工業(yè)生產(chǎn)上，直到1785年以后，詹姆斯·瓦特改良的蒸汽機(jī)，效率大為提高，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。

最早的蒸汽船

1783年，全世界第一艘蒸汽船下水，像磨坊一樣的輪子在水中翻滾。螺旋槳發(fā)明之后，蒸汽船變得更快、更穩(wěn)定。

最早的火車：從采礦到快樂旅行

蒸汽機(jī)最早應(yīng)用在礦區(qū)運煤的馬車上。然后，蒸汽機(jī)用到了旅行火車上。1825年，在英國，一列由30多節(jié)車廂組成的蒸汽火車第一次在鐵道線上運行。除了供旅客乘坐的車廂外，還要有專門的車廂裝載著煤，這列叫作“旅行者號”的列車靠這些煤為發(fā)動機(jī)提供動力、為水加熱。當(dāng)時的火車行駛緩慢，乘坐也不舒服，發(fā)動機(jī)還會冒出大量的濃煙。

最早的蒸汽汽車幾乎跑不動

想象一下，一輛三輪車，前面頂著一口大鍋爐：這就是第一輛蒸汽動力汽車——居紐板車的樣子。它非常重，以至于只能勉強(qiáng)以每小時4千米的速度移動。1885年，卡爾·奔馳制造出一種裝有內(nèi)燃機(jī)的三輪車，即“奔馳一號”三輪車，并于1886年1月29日為發(fā)明立案，這一天被認(rèn)為是世界汽車誕生日。由于內(nèi)燃機(jī)取代了蒸汽機(jī)，這種車更輕，可以以每小時13千米的速度行駛，大約是步行速度的兩倍。

天上飛的

人類最雄心勃勃的夢想就是像鳥兒一樣飛翔，為此，人類做過瘋狂而危險的實驗。直到20世紀(jì)初，人類才成功飛上了天。今天，幾乎每個人都有機(jī)會乘坐飛機(jī)。

熱氣球

1783年6月，法國的造紙商蒙特哥菲爾兄弟將一個充滿熱空氣的紙氣球成功地升到了1000多米的高度。幾個月后經(jīng)過他們改進(jìn)的熱氣球?qū)崿F(xiàn)了首次載人飛行。氣球之所以能升上天空是因為它們內(nèi)部充滿了比空氣更輕的氣體。

飛機(jī)

20世紀(jì)初，出現(xiàn)了第一架使用內(nèi)燃機(jī)發(fā)動的飛機(jī)。1903年萊特兄弟乘坐這架帶有兩支機(jī)翼的飛機(jī)，在美國的一個海灘上空飛行了12秒，并在36米外著陸。

越來越快，越來越大

航空領(lǐng)域的發(fā)明可多了。人們研發(fā)加壓艙，使乘客在空氣稀薄的高空也能夠自如呼吸。人們造出了“渦輪噴氣式”發(fā)動機(jī)：發(fā)動機(jī)從前端吸收空氣，然后將空氣壓縮并與燃料、煤油混合，最后整體點燃，燃燒產(chǎn)生的熱氣膨脹并向發(fā)動機(jī)后部逸出，產(chǎn)生極大的力量推動飛機(jī)前進(jìn)。第一架使用噴氣式發(fā)動機(jī)的客機(jī)“彗星”（Comet）于1949年升空。

直升機(jī)

諾曼底的機(jī)械師保羅·科努（Paul Cornu）在1907年發(fā)明了直升機(jī)。他的直升機(jī)只能離地1.50米。1936年，德國?？斯緦υ缙谥鄙龣C(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，制造的設(shè)有固定機(jī)翼的大型雙旋翼橫列式直升機(jī)，時速可達(dá)100～200千米，但直升機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展要到1945年以后。它的優(yōu)點是：起落不需要跑道。服裝和紡織纖維

看看你穿的衣服上的標(biāo)簽。你不僅會發(fā)現(xiàn)尺寸、洗滌和干燥說明，也會看到制作衣服用的是什么材料。例如，你可能看到：100%棉，或80%棉和20%聚酯纖維，或70%丙烯酸和30%羊毛，又或是許多其他的組合。

天然材料和人造纖維

棉花、羊毛和亞麻都是天然材料：棉花和亞麻是生長在田間的植物，羊毛是從羊身上采集的。滌綸、腈綸或萊卡是人類為滿足生活需要而發(fā)明的人造纖維。

用蓖麻油代替石油

紡織品化學(xué)與綠色化學(xué)是可以兼容的。用棉或亞麻等天然纖維生產(chǎn)服裝會占用耕地、消耗水……棉花生長需要大量的水，僅生產(chǎn)一件棉質(zhì)T恤衫就要“耗費”2900升的淡水！因此，必須用化學(xué)方法來創(chuàng)造新的纖維，從而減少資源消耗。但新纖維中有許多是用石油制造的，因此，有必要找到替代品。例如，一家法國公司生產(chǎn)的Rilsan聚合物，是由一種植物——蓖麻的油制成的。這種聚合物已成為尼龍的直接競爭對手。蓖麻只能種植在與沙地接壤的區(qū)域，而這些區(qū)域原本是無法生產(chǎn)任何糧食作物的。因此，蓖麻不與糧食作物競爭資源，也不需要太多的水。

運動員的服裝

在體育領(lǐng)域，化學(xué)也是非常重要的。運動員的服裝需要具有多重性能：

安全性：如滑雪運動員需要有防寒、防摔、防震的服裝……

舒適性：如跑步運動員喜歡穿輕薄的衣服，起到第二層皮膚的效果，能快速干燥，不會產(chǎn)生異味。

提升成績：如短跑運動員穿著減少空氣阻力的衣服比賽，可以將速度提升幾百分之一秒，從而登上領(lǐng)獎臺。

化學(xué)家合成的各種纖維用途廣泛，因為以這些纖維為基礎(chǔ)的聚合物可以根據(jù)需要進(jìn)行塑形。例如，可以創(chuàng)建類似管道的中空纖維：由于用了更少的材料，紡織品會變得更輕，并能通過空氣保存身體熱量，因為空氣被限制在這些纖維中，成了優(yōu)秀的隔熱劑。

溶劑

溶劑無處不在！ 在家里，它們常以油漆和指甲油（它們都是容易擴(kuò)散并迅速干燥的液體）的形態(tài)出現(xiàn)，還有著自己獨特的外觀（色彩均勻帶光澤）。順便問一句，你用什么東西卸指甲油？用能溶解指甲油的溶劑！溶劑也廣泛用于制藥和化妝品行業(yè)。在歐洲，人們每年會消費幾百萬噸溶劑。

大氣中的溶劑

在一些油漆罐上，制造商向消費者表明油漆將會釋放到大氣中的VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）的數(shù)量。而溶劑一般是具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物，通常是易燃的（如汽油），對人類和環(huán)境都是有害的。因此，它們會污染房屋內(nèi)部的空氣（通過油漆、清漆和膠水）以及整個地球，因為制藥業(yè)產(chǎn)生的廢物中，80%至90%都是必須回收的溶劑！

保護(hù)環(huán)境的解決方案

化學(xué)家們關(guān)心如何保護(hù)我們和我們的環(huán)境。他們正在尋找解決方案。

——甘油是生物燃料工業(yè)產(chǎn)生的一種廢料。將其作為溶劑使用也就相當(dāng)于是廢物再利用：這對地球來說是件好事。

——處于超臨界（既不是液體，也不是氣體，也不是固體）狀態(tài)的二氧化碳（即CO2）可用作溶劑。它的優(yōu)點是既無毒又不易燃。它可用于去除咖啡中的咖啡因：世界上50%的脫咖啡因咖啡生產(chǎn)使用到超臨界二氧化碳。

——為了減少我們對環(huán)境的影響，化學(xué)家們正在尋找來自植物世界的溶劑：農(nóng)業(yè)溶劑。

從甜菜中獲得的生物乙醇（也被用作生物燃料）就是一個例子。檸檬烯也可以在某些情況下使用，它天然存在于柑橘類水果的果皮中。檸檬烯可生物降解，且有好聞的氣味，你能想象一下聞起來像檸檬的油漆嗎？農(nóng)業(yè)溶劑是一種非常有趣的溶劑：它既無毒也不易燃。然而，它還不是理想的溶劑，因為生產(chǎn)農(nóng)業(yè)溶劑要消耗非常多的能量，所以不能被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

少用溶劑，或者根本就不用！

當(dāng)化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)無法替代溶劑時，就會試圖減少使用溶劑。例如，制藥行業(yè)的化學(xué)家通過改進(jìn)一種抗抑郁藥（一種用于治療抑郁癥的藥物）的制造工藝，將溶劑的使用量減少了四分之三！歸根結(jié)底，最好的解決方案是停止使用溶劑來生產(chǎn)藥物等產(chǎn)品，想要實現(xiàn)不使用溶劑，仍有許多問題需要解決。

微生物來拯救我們！

微生物是在顯微鏡下才能看到的生命體，它們存在于我們周圍。下面我們將介紹兩種微生物：幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的菌根和用來制造玻璃的硅藻。

菌根的奇跡

植物的生存離不開磷，就像人需要蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪一樣。問題是，農(nóng)民們使用的肥料需要含有大量的磷，預(yù)計世界上儲藏的磷可能在未來40年內(nèi)耗盡。另外，肥料的過度使用還污染了土地和河流。幸運的是，我們發(fā)現(xiàn)了菌根：它是一種微觀的真菌，看起來像一條長長的線。它附著在植物的根部，與之形成共生體系。菌根真菌的菌絲向植物根部周圍的土壤擴(kuò)張，增大了營養(yǎng)物質(zhì)的吸收范圍。菌根將吸收的營養(yǎng)物質(zhì)傳遞給植物，如磷;同時植物也會為菌根提供生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，如糖。在墨西哥，通過在玉米田中添加菌根，可以減少75%的肥料使用量！此外，與菌根共生的植物會從空氣中吸收更多的二氧化碳。

用硅藻制造玻璃

幾千年來，玻璃和陶瓷都是通過在窯爐中以非常高的溫度（超過1000℃）加熱沙子或粘土制成的。這意味著制造玻璃必須耗費大量的能源。有一種叫作硅藻的微生物可以幫助我們。硅藻是在海洋、湖泊和河流中大量存在的單細(xì)胞植物或藻類植物。它們能夠在溫和得多的條件下制造出美麗的玻璃殼，因此它們可以在室溫下生產(chǎn)這些生物材料！通過模擬自然環(huán)境，化學(xué)家們能夠利用硅藻來制造玻璃。