一盏省油灯 照见古人节能智慧｜星岛教室
发布时间：12:30 2025-11-29 HKT
「那小子可不是省油的灯！」这句日常俗语，常用来形容某人不简单、难以应对，多少带有贬义，却鲜少有人探究「省油灯」的真实面貌。事实上，它并非虚构，而是中国古代极具科学价值的照明器具，其体型小巧，却蕴含着古人破解照明耗能问题的精妙设计，确实不简单。
传统油灯耗能问题
在古代，照明工具的能源消耗问题长期困扰着人们。早期的油灯以固态的动物油脂为主，由于动物油脂的分子量较大，在氧气不够的情况下容易产生不完全燃烧，因而产生大量黑烟和异味，而且原料稀少，制备成本又高，仅能满足少数贵族的需求。虽然后续改用植物油脂，扩大了使用范围，但成本依旧高，普通百姓根本负担不起。
另一方面，当油灯的灯芯点燃后，火燄释放的热量会透过对流与辐射传递至上层灯盏，使灯油温度升高。灯油温度会快速超过饱和蒸汽压对应的临界温度，导致蒸发速率急剧加快，部分蒸发的油蒸气未参与燃烧便被消耗，造成能源浪费，同时高温还会加速灯盏热老化，影响使用寿命。
省油灯节能设计
直到宋代，省油灯的出现改善了传统油灯的耗能问题。有关省油灯的结构和优点，可以参考南宋著名诗人陆游在《老学庵笔记》中的记载：「书灯勿用铜盏，惟瓷盏最省油。」由于铜具有巨型金属结构，当加热油脂时，铜金属中的离域电子的能量增加，其流动及振动速度变快，使得大量热能散失至周围环境，导致燃料消耗过快。相反，陶瓷盏多半由属于巨型共价结构的氧化矽制成，当中没有离域电子或流动离子，因此其导热性较差，热量会更长时间地保留在盏内，从而减少耗能。
「一端作小窍，注清冷水于其中，每夕一易之。寻常盏为火所灼而燥，故速干，此独不然，其省油几半。」这类省油灯带有夹层，夹层中开设小孔，可注入冷水作为冷却介质。由于水的比热容相对较大，当油被点燃后，夹层内的冷水透过热传导持续带走灯油热量，使燃油的温度降低。
此外，水由液态转化为气态时需吸收大量潜热，这一过程能进一步强化散热效果，相当于为灯盏建立了「二级冷却屏障」，从源头降低燃油的蒸发速率。其次，灯芯的消耗也会减缓，油盏也不容易干燥而裂开。而「每夕一易之」是指每天都要重新在夹层中注入清凉的水，以确保水温不会过高，影响冷却功能。综上所述，可以省下近一半的油量。
唐代邛窑省油灯
以典型的唐代邛窑省油灯为例，其上下两个核心区域，均采用陶瓷材质打造，上层为盛油照明区，为浅腹盘状或盏形，与下层冷却仓在胎体未完全干燥时进行黏接，形成密封的夹层空间。此密封设计能防止冷却仓内的水气进入油层，避免影响灯油燃烧效率，同时确保灯盏热可高效传导至下层冷水。
下层为储水冷却仓，呈现深腹碗形结构，此造型可最大化储水容积，同时确保冷水能均匀包裹上层灯盏。冷却仓侧壁设有注水孔，孔径大小经过精确设计，方便注入冷水，又可避免更换温水时溢出，维持持续冷却效果。
此外，上层照明区的深度与直径比例也很讲究，在确保灯油储存量的同时，又要减少灯油与空气的接触面积，进一步降低非燃烧性的挥发损耗。整体结构无冗余设计，每个细节都围绕着「降低耗能」这个核心目标，体现古人的科学智慧。
明清密封省油灯
明清时期，省油灯迎来革新，采用「无孔封闭式长流壶形结构」，取消注水孔，将盛油盏置于封闭灯腹内，摒弃了传统的「水冷却」模式，转而透过 「密封环境」 减少灯油与空气接触面积，降低挥发速率。同时，灯芯与油池距离增大，减少火燄对灯油的直接加热，实现「被动控温」。
新结构毋须依赖冷水，规避了换水作业的繁琐性，且体积更轻，便携性显著提升，故逐渐取代传统双层省油灯，成为当时的主流照明器具。
省油灯科学启示
尽管省油灯已退出日常照明舞台，但其蕴含的科学设计理念与技术逻辑，均体现了跨越时代的科学智慧。从热传导与相变吸热的应用，到基于功能需求上的创新，省油灯不仅解决了古代的照明耗能问题，更为现代技术创新提供了深刻启示。
尽管它已成为博物馆中的文物，但其中蕴含的「务实创新」、「节能高效」理念，仍在指引当代人探索更可持续的能源利用方式，让千年智慧在现代社会焕发新的价值。
小思考，大智慧
1. 传统的油灯有哪些主要的耗能问题？
2. 省油灯夹层用水降温，利用了水的哪些科学特性？
参考答案
1. 传统的油灯用动物或植物油脂易蒸发，部分油蒸气未燃烧就消耗，造成能源浪费。
2. 一是水的比热容大，能持续吸收灯油热量；二是水蒸发时会吸收大量潜热，可降低灯油蒸发速率。
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文：裘锦秋中学（屯门）化学科主任 容尚君
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