瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)

瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)，沒(méi)錯(cuò)，但這不等于說(shuō)在瓦特之前就沒(méi)有使用蒸汽的機(jī)械。其實(shí)，蒸汽機(jī)的發(fā)明也經(jīng)歷了一個(gè)產(chǎn)生、發(fā)展、逐步完善的過(guò)程。

傳說(shuō)，古埃及早在公元前2世紀(jì)便出現(xiàn)了利用蒸汽驅(qū)動(dòng)球體的機(jī)械裝置，只是年代太過(guò)久遠(yuǎn)，具體情況已無(wú)從考證。有記載說(shuō)，1世紀(jì)古希臘發(fā)明家希羅曾用蒸汽作動(dòng)力開動(dòng)玩具。意大利大畫家達(dá)·芬奇也用畫筆描繪過(guò)用蒸汽機(jī)開動(dòng)大炮的情景。

較為確切地使用蒸汽作動(dòng)力還應(yīng)是從近代開始。1698年，英國(guó)工程師薩弗里發(fā)明了使用蒸汽驅(qū)動(dòng)的抽水機(jī)。1712年，英國(guó)的紐可門發(fā)明了效率更高的蒸汽機(jī)，可以用活塞把水和冷凝蒸汽隔開。事實(shí)上，瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)是從改進(jìn)紐可門蒸汽機(jī)開始的。

紐可門蒸汽機(jī)在生產(chǎn)領(lǐng)域的廣泛使用，引起了人們的廣泛關(guān)注，這其中當(dāng)然也包括詹姆士·瓦特。機(jī)會(huì)只有睞有準(zhǔn)備的人，而瓦特就是一個(gè)有準(zhǔn)備的人。

紐可門蒸汽機(jī)

詹姆士·瓦特，1736年1月19日出生于蘇格蘭的格拉斯哥市附近的一個(gè)機(jī)械師家庭。他從小就迷戀機(jī)械制造。由于家道中落，瓦特中學(xué)剛畢業(yè)便去倫敦學(xué)習(xí)制造機(jī)械的手藝。他天資聰穎又勤奮刻苦，用1年時(shí)間學(xué)會(huì)了別人用4年才能學(xué)會(huì)的技藝。然后瓦特在家鄉(xiāng)的格拉斯哥大學(xué)謀了一份儀器修理師的工作，從此踏上了人生的金光大道。

瓦特借修理教學(xué)儀器的機(jī)會(huì)結(jié)識(shí)了許多科學(xué)家，如布萊克教授和羅比遜等人，經(jīng)常與他們一起探討儀器、機(jī)械方面的問(wèn)題。1764年的一天，格拉斯哥大學(xué)的一臺(tái)紐可門蒸汽機(jī)模型送到瓦特這里要求修理。瓦特不但修好了機(jī)器，還對(duì)機(jī)械的構(gòu)造和工作原理產(chǎn)生了極大的興趣。

他找到了布萊克教授，與之共同研究減少紐可門蒸汽機(jī)耗煤量，提高其效率的方案。后來(lái)瓦特發(fā)現(xiàn)該蒸汽機(jī)的汽缸和冷凝器沒(méi)有分開，造成了熱能的極大浪費(fèi)，找到了癥結(jié)之后，瓦特便開始改造紐可門蒸汽機(jī)的試驗(yàn)。

瓦特籌措了一些資金，并租了一間實(shí)驗(yàn)室，便開始試制具有冷熱兩個(gè)容器的蒸汽機(jī)。他想，這樣一來(lái)負(fù)責(zé)作功的汽缸始終是熱的，而蒸汽冷凝的過(guò)程在另一個(gè)容器中完成。如此便可避免同一汽缸反復(fù)冷熱交替，從而節(jié)約了熱能。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，多次失敗，瓦特最終完成了一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的單作用式蒸汽機(jī)，并申請(qǐng)了專利保護(hù)。

為了在更大范圍內(nèi)推廣自己的新發(fā)明，瓦特用自己設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)與紐可門蒸汽機(jī)當(dāng)眾比賽抽水。結(jié)果用同樣多的煤，瓦特蒸汽機(jī)抽水量是紐可門蒸汽機(jī)的5倍。人們看到了瓦特蒸汽機(jī)的優(yōu)勢(shì)，紛紛以它替代了紐可門蒸汽機(jī)。

瓦特沒(méi)有就此罷手，而是吸收了德國(guó)絡(luò)伊波爾德的利用進(jìn)排氣閥使汽缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的原理，用飛輪和曲拐把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成圓周運(yùn)動(dòng)，可惜該技術(shù)已被皮卡德?lián)屜壬暾?qǐng)了專利。但他另想辦法，用行星齒輪結(jié)構(gòu)把往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成了圓周運(yùn)動(dòng)，終于在1781年10月獲得了雙作用式蒸汽機(jī)的專利權(quán)。

詹姆士·瓦特再接再厲，1784年用飛輪解決了轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，獲得了蒸汽機(jī)方面的第三個(gè)專利，兩年以后他又著手進(jìn)行了蒸汽機(jī)配氣結(jié)構(gòu)，從而獲得第四個(gè)專利。瓦特不間斷的努力，后來(lái)發(fā)明了壓力表，保證了機(jī)器運(yùn)行的安全。他最終于1794年徹底完成了雙作用式蒸汽機(jī)的發(fā)明，因?yàn)檫@一年皮卡德專利期滿，瓦特將行星齒輪結(jié)構(gòu)改裝為曲柄連桿結(jié)構(gòu)，從而使蒸汽機(jī)更加完善。1781年瓦特提出了5種將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方法；1782年，瓦特獲得了“雙動(dòng)作蒸汽機(jī)的專利”；1784年，瓦特在他的新專利中又提出了“平連桿結(jié)構(gòu)”的說(shuō)法，這使蒸汽機(jī)有了更廣泛的實(shí)用性；1788年，他又發(fā)明了離心調(diào)速器和節(jié)氣閥；1790年，他完成了汽缸示功器的發(fā)明。至此，瓦特完成了蒸汽機(jī)的發(fā)明全過(guò)程。

蒸汽機(jī)的發(fā)明，使工業(yè)革命迅速展開，并波及美、德、法等國(guó)。瓦特為人類進(jìn)步事業(yè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。國(guó)際單位制中以“瓦特”作為功率單位就是為了紀(jì)念這位發(fā)明家。