趣说瓦特与蒸汽机

时间:2022-09-27 11:15:33

1 瓦特的生平简介

瓦特(1736~1819)是世界公认的蒸汽机发明家,1736年,瓦特出生在英国功格兰拉斯歌市附近的一个小镇格里诺克,他的父亲是一个经验丰富的木匠,少年时代的瓦特,曾就读于格里诺克的文法学院,数学成绩特别优秀。但由于家境贫苦和体弱多病,没有毕业退学了,始终没有受过完整的正规教育,后在父母的教导下,自学成才。他当过徒工、工人,从1764年到1790年,经过26年努力,终于把纽科门蒸汽机演变为瓦特蒸汽机。1819年8月5日,瓦特在希思菲尔德郡的家里去世,后人为了纪念这位会居的发明家,把功率单位定为瓦特(W)。

2 瓦特的童年趣事

一天晚上,瓦特和一个小女孩在家里喝茶,瓦特不停地摆弄茶壶盖,一会儿打开,一会儿盖上。当他把茶壶嘴堵住时,蒸汽顶开了茶壶盖,在旁的外祖母对瓦特的这种无聊动作极为不满,加以训斥,瓦特并不介意,他一心想着蒸汽的力量,从此萌发制造蒸汽机的念头。

3 瓦特蒸汽机的发明

在工业革命中,大量的发动机被应用,这促使作为机械师的瓦特对改进蒸汽机产生了兴趣。瓦特自1764年开始改进纽科门蒸汽机的工作,他回忆说:“当年格拉斯哥大学把修理一台纽科门蒸汽机的工作交给我,在修理的过程中,我深感它的不足,所以决心研制一种性能较好的蒸汽机。”瓦特当时告诉记者,纽科门蒸汽机有两大缺点:燃料耗量大而效率低,另外就是它只能做往返的直线动作,因此,除了用于矿井抽水之外,纽科门蒸汽机没有其他用途了,而它浪费的蒸汽可达八成以上。经过一番努力,瓦特找到了纽科门蒸汽机效率低的原因和解决方法:既然蒸汽具有弹性,只要把汽缸和另一个容器相连接,让蒸汽接入其中,就不需一再冷却汽缸而浪费许多热量。瓦特紧接着设计了一个与汽缸分离的冷凝器,并在汽缸外面加了绝热套,使汽缸保持在高温工作状态,一台运作正常的蒸汽机终于“出炉”了。瓦特因此共获得革新蒸汽机的四项专利。

4 蒸汽机与产业革命

纽科门蒸汽机问世后,就被广泛地应用于社会生产的各个行业,但是在世界上引起重大变革的是瓦特蒸汽机。从80年代初开始,以蒸汽机为主要标志的第一次工业革命,首先在英国,然后在西方各国迅猛发展起来。在生产方式上,瓦特蒸汽机的发明,为最终实现由工厂手工业向机器大工业的变革提供了强大的杠杆;采矿业、纺织业和冶金业是当时的工业革命的主要行业。在采矿业中,1783年,英国著名的康沃尔采矿中心的所有纽科门蒸汽机几乎全部为瓦特蒸汽机取代;在纺织业中,1785年,诺定昂郡建立了英国的第一座蒸汽机纺织厂;在冶金业中,从1790年开始,许多炼铁厂相继采用蒸汽机来开动更大的鼓风机,来为更大的高炉提供更大的风力,从此蒸汽机广泛应用于各行各业。瓦特蒸汽机的发明,第一次大规模地把内能转变为机械能,这就直接推动了热力学和能量转化方面的基础理论的研究,同时也直接推动了纺织、采矿、冶金、机械等各类技术科学的发展。

罗尔特所著《詹姆斯瓦特》中,曾写到:“瓦特蒸汽机巨大的、不知疲倦的威力使生产方法以过去所不能想象的规模走上了机械化道路。”

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