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蒸汽機不是瓦特最先發明的,但是他卻成功引發了工業革命

作者:拾物志

為了紀念某人的傑出貢獻,人們經常編造一些在世界上廣泛流傳的流行故事情節。例如,牛頓坐在一棵蘋果樹下,被一個掉落的蘋果擊中,進而發現了萬有引力定律,以及瓦茨和蒸汽機的故事。18世紀初,在蘇格蘭一個貧窮的家庭裡,一個小男孩正盯着一個沸騰的水壺。他看着噴嘴裡冒出的煙熏般的水蒸氣和蓋子的裂縫,看着蓋子不時起伏,發出"咕噜咕噜"的聲音,仿佛昏迷不醒。他在火爐旁站了一個多小時,但從未伸手去移動水壺。他的姨媽進來看這樣的場景,不禁被大大燒傷,指着水壺大聲責罵:"沒看到?懶惰的孩子!"

蒸汽機不是瓦特最先發明的,但是他卻成功引發了工業革命

故事廣為流傳,故事中的小男孩自然就是瓦特。據說,瓦特後來受到茶壺蓋的啟發,激發了蒸汽機的發明。但像這樣的事情,因為一件簡單的事情,背後引發了革命性的轟動,無疑是有點勉強,無論是牛頓還是瓦特的成功,都離不開前輩的積累。牛頓還說:"如果我看得比别人看得更遠,那是因為我站在巨人的肩膀上。

蒸汽機不是瓦特最先發明的,但是他卻成功引發了工業革命

瓦特蒸汽機的速度現在被廣泛認為是瓦特發明的蒸汽機,這導緻了英國的工業革命,蒸汽機确實标志着工業革命的開始,但它不是瓦特發明的。早在公元1世紀,埃及亞曆山大學者Hiro就利用蒸汽噴射後坐力做了這項工作,制造了一種蒸汽旋轉裝置。1680年,法國實體學家巴本發明了壓力鍋,10年後,他創造性地設計了第一個氣缸,活塞裝置。1698年,英國工程師托馬斯·塞韋裡(Thomas Severi)制造了第一台實用的無活塞礦井泵送蒸汽機。1712年,英國鍛造勞工托馬斯·紐科曼(Thomas Newcomen)将巴本的氣缸活塞和塞韋裡真空成型冷凝器裝置的優勢相結合,開發了一種更高效的大氣活塞蒸汽機。後來,英國工程師Smedon在Newcommen将大氣活塞蒸汽機的效率提高了近一倍。

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紐科伊門蒸汽機瓦茨長大後對蒸汽機有着濃厚的興趣 詹姆斯·瓦特是紐科曼蒸汽機根本改革的關鍵人物。詹姆斯·瓦特于1736年1月19日出生于蘇格蘭的格林諾克。他在那裡的文法學校學習,表現出色,但由于健康狀況不佳而辍學。回到家後,他在父親的工廠學習技術,并在木工,金屬冶煉和加工以及機械和制造儀器的維修方面獲得了豐富的技能。1775年,他前往倫敦學習儀器制造,然後到格拉斯哥大學擔任儀器修理工,負責教學裝置的維修和保管。在那裡,他遇到了紐科姆蒸汽機的模型,以及熱電納底湖和後來的著名實體學家約翰羅賓遜。三人聊得很投機,經常一起改進蒸汽機。瓦特在紐科門被高度評價為大氣活塞式蒸汽機,但他也發現,這項發明存在如此大的缺陷,以至于它停留在基礎階段,不僅消耗能量,工作效率低下,而且在運作蒸汽機時又熱又冷,機械操作無法持續。為了解決這些問題,Watts用玻璃瓶、竹罐等不起眼的儀器做了一系列簡單有趣的實驗,研究了蒸汽密度、壓力和溫度之間的關系。他還仔細研究了蒸汽機如何充分利用熱量,并取得了突破。

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1769年改進的成功,瓦特制造了單動蒸汽機,它隻消耗了紐科曼蒸汽機四分之一的煤,這是一個很大的進步,但瓦特并不滿意。獲得專利後,他在企業家博爾頓的支援下研究了一個新主題:将直線來回的機械運動轉變為圓形旋轉。對此,他提出了著名的"行星齒輪機構"。第二年,瓦茨制造了一台重新動态的蒸汽機。1784年,"平行關聯機構"使蒸汽機具有更廣泛的工業實用性。到1790年,瓦特已經完成了氣缸示範的發明,這是整個蒸汽機改進過程的最後一步。這種改進的蒸汽機效率是紐科曼機器的兩倍,消耗的煤炭減少了75%,而且它安全,可靠,快速,在當時幾乎沒有受到挑戰,被稱為"通用蒸汽機"。瓦特蒸汽機的成功改進,開啟了工業革命,給行業帶來了新的活力,改變了人類生産的面貌。它迅速成為适用于所有工業部門的動力機械,廣泛應用于紡織、礦山、冶金、造紙、機械等行業。在19世紀,由于金屬材料應用的進步,蒸汽機變得"小",并廣泛用于運輸。整個世界掀起了一場經濟革命,社會生産力發展驚人。鑒于詹姆斯·瓦特的特殊貢獻,他于1785年當選為皇家學會會員,1804年獲得格拉斯哥大學法學博士學位,并于1814年被法國任命為"法國海外科學家主席"。瓦特去世後,在英國著名的威斯敏斯特大教堂豎立了一座雕像。在他的記憶中,"瓦特"也被用作計算能力的機關。瓦特的成功是吸收人類數千年來積累的知識和經驗的結果。個人探索,加上前幾代人的成就,是科學技術發明的關鍵,如果說哈格裡夫斯發明珍妮紡紗機作為工業革命開始的象征,那麼瓦特改進的蒸汽機就是工業革命的象征。

蒸汽機不是瓦特最先發明的,但是他卻成功引發了工業革命

瓦特的蒸汽機可以完全取代液壓和動物動力,使人類找到了新的動力源,進而開啟了機器生産的新時代。它的成功應用改變了全社會和時代的面貌,吹響了西方社會工業化的口哨,使原本處于同一發展水準的東西方走上了經濟社會發展的不同道路,逐漸偏離了西方。

參考文獻:《世界曆史探索》和《瓦特蒸汽機技術創新的社會視角分析》

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