第一辆蒸汽火车发明者 蒸汽机车是谁发明的


第一辆蒸汽火车发明者 蒸汽机车是谁发明的

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人们为了纪念某人作出的突出贡献,往往编出一些脍炙人口的故事情节在世间广为流传 。比如牛顿在苹果树下坐着,被掉落的苹果砸中,由此发现了万有引力定律,再比如瓦特与蒸汽机的故事 。十八世纪初期,在苏格兰一个贫寒的家庭里,一个小男孩正对着一只沸腾的开水壶呆呆出神 。他看着从壶嘴和壶盖开缝处冒出的如烟似雾的水蒸气,看着壶盖不时被顶起来、落下去,发出“格当、格当”的声音,仿佛失去了知觉 。他在火炉旁站了一个多小时,但始终不肯伸出手去挪动一下那个水壶 。他姨母进来见到这般光景,不禁大为光火,指着水壶大声呵斥说:“没看到吗?懒孩子!”
这个故事流传甚广,故事中的小男孩自然是瓦特了 。据说正是受到了茶壶盖的启示,瓦特后来产生了发明蒸汽机的灵感 。但是像这样的因为单纯的一件事进而引发后面具有革命性的轰动,无疑是有点勉强的,无论是牛顿还是瓦特的成功都离不开前人的积累 。牛顿也说过:“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上”
瓦特蒸汽机前人的步伐如今普遍认为是瓦特发明了蒸汽机,进而引领了英国的工业革命,蒸汽机确实标志着工业革命的开始,但是却并非是瓦特发明的 。早在公元1世纪时,埃及亚历山大里亚学者希罗就利用蒸汽喷射反冲力做功,制成蒸汽转动装置 。1680 年,法国物理学家巴本发明了高压锅,10年后他又创造性地设计出最早的汽缸——活塞装置 。1698年,英国工程师托马斯·塞维利制造出第一台实用的无活塞式矿井抽水蒸汽机 。1712年,英国锻工托马斯·纽可门综合巴本的汽缸活塞和塞维利形成真空的凝汽器装置的优点,研制出更为有效的大气活塞式蒸汽机 。后来,英国工程师斯米顿对纽可门的大气活塞式蒸汽机进行了改进,使其效率增加了近一倍 。
纽可门式蒸汽机瓦特从小就对蒸汽机有着浓厚兴趣詹姆斯·瓦特是对纽可门蒸汽机进行根本性改革的一个关键人物 。1736年1月19日,詹姆斯·瓦特生于苏格兰的格林诺克 。他曾在该地的文法学校学习,成绩优异,后因身体不好而中途辍学 。回家后,他在父亲的工厂学习技术,获得了丰富的木工、金属冶炼和加工、机械制造仪器修理等方面的技术 。1775年,他到伦敦学习仪器制造,后到格拉斯哥大学当仪器修理工,负责教学用具的修理、保管 。在那里,他见到一台纽可门蒸汽机模型,还遇到了热力学家莱克和后来成名的物理学家约翰·鲁滨逊 。这三个人聊得颇为投机,他们经常一起研究改进蒸汽机的问题 。瓦特对纽可门的大气活塞式蒸汽机十分推崇,但他也发现这种发明的巨大缺陷,使它仍然停留在基础阶段,这个阶段的蒸汽机不仅消耗能量大、做功效率低,而且在运行时蒸汽机时冷时热,机械作业无法持久 。为解决决这些问题,瓦特用玻璃瓶、竹筒等简陋的器具做了一连串简单而有趣的实验,研究了蒸汽的密度、压力和温度之间的关系 。他还对蒸汽机如何充分利用热量作了一番仔细研究,并取得了突破性成果 。
改良成功在1769年,瓦特制成了单动式蒸汽机,其耗煤量仅为纽可门蒸汽机的四分之一,这是一个非常巨大的进步,但是瓦特并不满足 。取得专利后,他又在企业家博尔顿的支持下致力于新课题:将直线往复的机械运动转变成圆周旋转运动 。在这方面,他提出了著名的是“行星齿轮机构” 。第二年,瓦特便制造出了复动式蒸汽机 。1784年,“平行连杆机构”使得蒸汽机具有更广泛的工业实用性 。到1790年,瓦特又完成了汽缸示功气的发明,这是整个蒸汽机改良过程的最后一步 。这种经过改良的蒸汽机,比纽可门机器的工作效率提高了两倍,耗煤量却降低了75%,而且它安全可靠,速度很快,在当时几乎无可挑刷,人称“万能蒸汽机” 。开启工业化革命瓦特蒸汽机改良成功,为工业界注人了新的活力,也改变了人类生产的面貌 。它迅速成为适用于一切工业部门的动力机械,为纺织、采矿、冶金、造纸、机械等各行业广泛应用 。进入19世纪后,由于金属材料应用的进展,蒸汽机不断变得“小巧”,最后被广泛用于交通工具上 。整个世界掀起了一场经济大革命,社会生产力有了惊人的发展 。鉴于詹姆斯·瓦特的特殊贡献,1785年,他被选为英国皇家学会会员,1804年被授予格拉斯哥大学法学博士,1814年被法国聘为“法兰西科学家国外会长” 。瓦特去世后,英国著名的威斯敏斯特大教堂为他立了雕像 。人们为纪念他,还用“瓦特”作为计算功率的一种单位 。瓦特的成功是吸收人类千百年来积累的知识和经验的结果 。个人努力探索加上前人已经取得的成果,是切科学技术发明的关键,如果说哈格里夫斯发明了珍妮纺纱机是工业革命开始的标志,那么瓦特改良后的蒸汽机就是工业革命的标志 。


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