“在冷炮发射时，也就是第一炮，一般是1800倍，打过两三炮之后，如果没有及时降温，膨胀系数就会成倍增加，这个时候是最容易炸膛的。

“所以每发射一次，都要及时用蘸水的刷子刷一遍炮膛，一是用来熄灭上一炮还没烧完的布屑和馀烬，防止二次装填时提前引燃药包，二是用水给炮膛降温，防止炮管太热导致炸膛。”

“竟能膨胀数千倍？！”陶广义顿时惊讶道，“可是火药性情暴烈，又不可捉摸，殿下这个数千倍的数字究竟是怎么得来的？”

鲁锦敲了敲桌子，“这就考验你设计实验的能力了，我举个简单的例子，比如你找个尺寸均匀的竹筒，内部打通，拿一个纸团当作塞子，重量有斤两钱分厘毫丝忽，你可以少秤一点火药，比如一厘，放在竹筒的一端堵死，然后点燃，最后看纸团塞子在竹筒中被推出多远，计算这一段竹筒的容积，不就是火药膨胀的倍数？”

“还能这样，我怎么没有想到”陶广义直呼长见识了。

鲁锦又说道，“炮管的长度，通常是以炮弹直径的倍数来算的，也就是几个炮弹那么长，以使用黑火药的火炮为例，最佳倍径是14到22倍，短于14倍径，火药燃烧会不充分，炮弹出膛时火药还未燃尽，炮口就会冒出巨大的火光，还会浪费火药。

“但如果超过22倍径，火药已经燃尽，且已经膨胀到头了，已经无力继续推动炮弹加速，那么炮管更长的话，剩下的距离只会因为摩擦力抵消掉炮弹的速度，射程反而会变近，所以你知道应该取多少倍径作为火炮的长度吗？”

陶广义顿时举一反三道，“弟子明白了，陆军火炮应该以短炮管为宜，只要超过14倍径就行，能发挥出火炮的最佳射程，炮管更短也能更加轻便，方便伴随行军，海军炮则以20到22倍径为宜，能发挥出最大的射程和威力。”

鲁锦满意的点点头，“孺子可教也，不过咱们的陆军野战炮大多是取的16倍径，我让你新造的海军火炮，又叫海军长炮，炮管长度取18到22倍径就行。

“当然，其他倍径也不是不能用，比如小于14倍径的短炮，既然火药无法燃尽，那也可以继续降低装药量吗，比如10倍径的身管，装炮弹重量六分之一的火药，打重量更轻的开花榴弹。

“这种短管炮因为装药少，可以做的又短又薄，还特别轻便，可能只有二三百斤重，几个人抬着就可以翻山越岭，因此又可以叫做山炮，或短管榴弹炮。

“超过22倍径的长炮也可以做，但得换用燃烧速度更慢的棕色火药，用以增加炮弹在炮膛内的加速行程，打出更远的距离，比如30倍径，15度仰角，能打出十几里远，不过这种炮太重太长，放在船上都不好操作，只能放在固定炮台使用，比如守卫军港的要塞炮！”

陶广义顿时听的眼前一亮，“还有这种棕色火药？”

“火药的种类多着呢，黑色的，棕色的，白色的，黄色的，蓝色的，绿色的，透明的，油状的，肥皂状的，膏状的，能燃起大火，遇水不灭，烧穿钢铁，还能释放毒烟的，比黑火药的威力大出数倍，种类那不有的是。”

“居然有这么多种火药？！”陶广义都听傻了。

鲁锦点点头，“不错，但是想造出这些火药，你得先学会化学，先跟着你师兄学习数学基础吧，等我这阵子忙完了，你一边去做蒸汽机，一边跟我学化学。

“另外我再给你布置个作业，以公输尺为准，从30毫米的口径开始，每五毫米增加一个型号，一直到205毫米，算出各种尺寸的炮弹重量，不同倍径时的炮管重量，回来写一张表格给我，这是八岁的蒙童都会算的东西，你可别跟我说学不会。”

陶广义顿时压力山大，连忙答应道，“殿下放心，学生一定克苦学习。”

“恩。”鲁锦点了点头又嘱咐道，“好好学数学，算经是公输秘典的基石，数学学不会，后面再给你讲物理和化学，你也是什么都听不懂。

“尤其是好好学习造炮，这造蒸汽机其实跟造火炮差不多，二者是互通的，炮管就是气缸，炮弹就是活塞，气缸直径和活塞行程决定了蒸汽机的功率和扭矩以及转速，学会造炮你也就会造蒸汽机了。”

陶广义虽然没太听懂，但也知道了这蒸汽机是个和火炮差不多的东西，于是当即点了点头，“学生一定认真学习。”

“去吧，先跟你师兄去补习数学。”

“是，臣等告退。”