蒸汽机的原理非常简单，所使用的技术也不是什么匪夷所思的技术，在场的学子们听的认真，倒有一多半人听懂了，至于蒸汽机的构造，此时既讲不清楚，也不必细讲，待工学院成立之后，自然有专门的人员去研究实施。
章惇有了这段时间的与沈方交流的基础，今天才算是彻底明白了蒸汽机的价值。之前他与沈方聊的最多的是关于更加基础的物理、化学、数学等内容，象今天这样将实际应用展开讲并不多见。而沈方刻意讲得系统一些，除了给关中学子播下一颗种子之外，倒有一大半是讲给章惇听，他相信章惇一定能深刻领会。
“蒸汽机虽然用处极大，但有几个明显的缺点。一是能量转换效率低，燃烧燃料之后，通过水蒸汽来及传动杆来驱动传动轮，中间多了环节，造成了能源的浪费；二是污染严重，工作场所环境恶劣，蒸汽机不但会排放大量的有害气体，而且需要不断地添加燃料，又脏又累；三是需要占用人力，为了保障蒸汽机的运行，需要有人专门添加燃料；四是启动缓慢，无法满足更多的应用场合，比如单人使用的机器，蒸汽机根本没有办法使用。”
“如何解决这些缺点？诸位没有见过火枪，但总见过爆竹，如果将爆竹产生的力量利用起来，效率比蒸汽机高许多倍。在机器内部不再是水蒸汽，而是直接将燃料点燃，产生的爆燃气体会推动转动轮转动，省却水蒸汽汽化、冷凝的能量浪费，也省却了杠杆传动的能量损耗。这台新式的机器便是内燃机，当然内燃机中燃烧的燃料不是煤炭，而是汽油。”
“汽油在大周还未被提炼出来，所以世间便没有人听闻。此物乃是由延庆路等地出产的石油提炼而成，石油是家父起的名字，当地百姓往往称之为黑油或火油，可以燃烧，但有焦臭味，燃烧过后的黑灰可用来制造油墨。石油浑身都是宝，可以先后提炼出重油、柴油、煤油、汽油、石油气，除了重油之外，另外四种都是可以燃烧的燃料，用于不同的场合。重油通过特殊处理可以提练出沥青、燃料油、石蜡、润滑油等物。沥青可以与混凝土配合铺设沥青路面，其性能比如今最好的水泥路面更有优势，燃料油可以用于大型远洋船舶使用，石蜡可以广泛用于防水包装等用途，润滑油可以用来做轴承、各种机器的润滑，增强机器使用寿命和稳定性。”
“有了内燃机，我们才算是彻底掌握了自然界中的化石能源。天上飞的，地上跑的，水里游的，农田耕种收割，挖矿，伐木，到处都可以使用。”
大凉棚内席地而坐的一个年轻弟子问道，“先生，既然内燃机比蒸汽机更有优势，那我等是否无需研究制造蒸汽机，直接研究内燃机即可。”
“内燃机远比蒸汽机复杂，需要材料工艺及基础工业达到一定程度才能有成果，在这之前需要一方面进行蒸汽机的设计研发，以满足工业所需，另一方面需要进行基础工业的研究，当耐高温、耐磨损、密闭性的材料逐渐研发出来之后，内燃机便水到渠成。在这之前，既使在实验室中能够提炼出少量的各种燃料，内燃机也只能停留在原型机的阶段，无法实现工业化生产，运用于各行各业。”
“诸位在研究蒸汽机、内燃机时便应该广泛采用数学等工具手段，进行定量的统计分析，让制造运行的成本更低，使用更方便，维护更容易，这样才符合工业化生产的基本要求。否则，即使可以运行，但运行成本远高于蒸汽机或水力车机，那么也没有实际用处。”
沈方见没有人提问，便继续讲，“无论是蒸汽机还是内燃机，使用的都是化石能源，所谓化石能源是指，动植物的残骸在长时间高温高压情况下，发生反应，而形成的固态、液态、气态可燃烧物。地球上面，化石能源非常丰富，但也有用完的时候。比如延庆路、河东北路、河东南路，原本是森林，后来由于地壳移动，渐渐变成海洋，无数泥沙将长年累积的植物层层掩埋，随后又因为地壳移动，这些地方逐渐浮出海面成为现在的黄土高原。河东两路地底之下又难以计数的煤炭，足够大周使用数百年。”
“但是数百年后，我们的后世子孙会比现在多数倍，需要更多的能量，地球上的化石能源有限，且无法再生，我们必须从现在开始就研究可再生能源和清洁无污染能源。”
“刚才沈某说了，现在世界上最常用的力量只有两种，一种是电磁力，一种是万有引力，所谓能量便是电磁力的存储和转换方式。那么大家可知道世间这一切能源源自何处？”
“除了月球和地球之间因万有引力而引起的潮汐能之外，地球上绝大多数能源都来自于太阳，由于有了太阳光的照射，植物吸收了阳光，将空气内的某种物质转化为自己的一部分，这个过程叫做光合作用，正是有了光合作用，阳光所蕴藏的能量才得成在植物、动物之间进行转换，有些植物、动物经过漫长的岁月转换为化石能源。秦凤路随处可见的大风，亦是能源的一种，而且取之不尽，用之不竭，风之所以产生，也是因为不同地域空气受太阳光照射不同，而产生了冷暖气流，从而形成了空气的流动。还有水力车机所使用大江、大河流水的力量，也是因为地面上的水份受到太阳的照射，而蒸发在空中形成积雨云，遇到高山时便以冰川雨水的方式回到了地面之上。吐蕃便是大周绝大多数水系的源泉，吐蕃在大周的西边，所以大江、大河流动的方向几乎都是从西往东。”
“潮汐能、风能、水能，甚至直接使用的太阳能，这些能源周而复始，子孙后代永远可以使用，值得诸位花毕生的精力研究。但今天沈某要给大家讲的，乃是另外一个非常重要的能源，电能。”
“既然世间一切能源都是电磁力的储存与转化形式，那么他们能否直接转化为电磁力？答案是可以的。无论是可以燃烧的化石能源，还是潮汐能、风能、水能，只要能让机器转轮旋转起来，在转轮上面固定好磁石，转轮中心的铜线上面便会产生电流，这个过程叫做发电。而同样，给一台安装有磁石转轮机器通电，转轮便会旋转，这个过程叫做电动。”
“既然每一次能源转换都不可避免地产生损耗，那我们何必把风能、水能这些能源费力地转换为电能，然后再由电能驱动机器转动，直接驱使机器转动岂不是更直接。”
“答案其实很简单，首先，无论是化石能源，还是潮汐能、风能、水能都会受到地点的严格限制，在秦凤路适合使用风能、水能的区域毕竟有限，但需要使用能量的地方却很多。这些需要使用能量的地方当然可以蒸汽机、内燃机等机器，但是每个使用能量的场合，都得需要有人学会使用蒸汽机、内燃机，这明显并不符合实际。其次，化石能源、潮汐能、风能、水能的利用方式不同，但转换为电能之后，便会变得稳定而通用，不同能源所生产的电能可以汇聚成一个大的电网，需要使用电能时，通过铜线将电流引到使用场所，就算是几十里外，也可以瞬间发生作用，因为电流的速度接近于光的速度。严格意义上来讲，光也是一种电磁现象，关于这个问题，因为涉及到物质的组成，及能量跃迁等复杂内容，留待今后由专人进行研究。”
“当有一天，发电机、电动机普及之后，小到可以放进一只手掌，大到整座拦河大坝都会广泛使用发电机、电动机，到了那时，大家可以想象百姓的生活将发生何等翻天覆地的变化，可以说，便是神仙的仙界也不过如此。”
“以上便是沈某与诸位分享的第一个格物的案例，力量。不知诸位关中学子可有不明之处，可以提出来，我来解答。”