世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗(Hero of Alexandria)于1世纪发明的汽转球(Aeolipile),不过它只不过是一个玩具而已。 约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。约与此同时萨缪尔·莫兰也提出了蒸汽机的主意。1698年托马斯·塞维利、1712年托马斯·纽科门和1769年詹姆斯·瓦特制造了早期的工业蒸汽机,他们对蒸汽机的发展都做出了自己的贡献。1807年罗伯特·富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。
瓦特并不是蒸汽机的发明者,在他之前,早就出现了蒸汽机,即纽科门蒸汽机,但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论,逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年,他进行了一系列发明,比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等,使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多,最终发明出了现代意义上的蒸汽机。
瓦特
瓦特(JamesWatt,1736~1819)英国发明家、工程师。1736年1月19日生于苏格兰的一个小镇格里诺克。他从小体弱多病,由父母进行了启蒙教育。父亲是个具有多种手艺的工匠,受其影响瓦特特从小就有实验的兴趣和才能。传说他小的时候,曾用布把壶嘴堵死,看到蒸汽的力量把壶盖冲开。这一现象激发了他的探索精神。后来进了格里诺克文法学校学习,因身体不好,退学在家自学,并经常随父亲到工厂学习制作机械模型、仪器的技术,进行化学和电学实验。靠着虚心求学、刻苦钻研的精神,15岁学完了《物理学原理》并获得了丰富的木工、金属冶炼和加工等工艺技术。1753年他在家钟表店学手艺。1753年又跟有名的机械师摩尔根当学徒。经过刻苦学习,努力实践,他已能制造难度较高的象限仪、罗盘、经纬仪等。1756年在格拉斯哥大学当了仪器修理员,这是他一生的转折点。一方面该校具有较完善的仪器设备和先进技术,为他的工作创造了良好的技术条件。更重要的是他在这里结识了英国化学家、物理学家J.布莱克等著名学者,他可以经常跟他们讨论改进蒸汽机的理论和技术问题,从他们那里学到许多科学理论知识。这对他后来的发明工作影响很大。
1764年瓦特在修理纽科门蒸汽机时,精心研究了这种热机的工作原理和耗煤量大、效率低的症结。他受J.布莱克的潜热学说启示,找到了纽科门蒸汽机耗煤量大、效率低的原因,即汽缸在使气体膨胀和用水冷凝时一热一冷,损耗大量热量。瓦特于1765年发明了把冷凝过程从汽缸中分离出来的分离式冷凝器。冷凝器的发明在蒸汽机的发展中起了关键性的作用。1768年他制成了一台单动作蒸汽机(活塞单方向推动做功),这台蒸汽机还采用了汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞等各种新措施,大大降低了蒸汽消耗量,耗煤量只有纽科门机的1/4,动作也更迅速。1776年这种机器开始在厂矿使用。1781年,他发明了行星式齿轮,将蒸汽机活塞的往运动变为旋转运动。1782年他发明了大动力的“双动作蒸汽机”并获得专利,并利用飞轮解决了蒸汽机运转的稳定性问题。1784年他发明了平行运动连杆机构,解决了双动作蒸汽机的结构问题。1788年他发明了离心式调速器和节气阀,用来自动控制蒸汽机的运转速度。1790年发明了蒸汽机配套用压力计。
到此为止,瓦特完成了对蒸汽机的整套发明过程。经过他的一系列重大的发明和改进,使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多,而且配套齐全、性能优良、切合实用。瓦特由此博得了第一部现代蒸汽机——高效率瓦特蒸汽机的发明者称号。很快,瓦特蒸汽机在纺织、采矿、冶炼和交通运输等方面得到了广泛应用,极大地推动了英国和欧洲的第一次工业革命,使世界进入了所谓的“蒸汽机时代”。瓦特对蒸汽机的发明、改进及蒸汽机的广泛应用,直接推动了热力学理论的研究和发展。
瓦特还取得了其他一些成就。例如他引人了第一个功率单位:马力;他发明了压容图,用图示的形式表明蒸汽压力如何随汽缸的有效容积而变动,后由于克拉珀龙的工作得以在热力学、热机效率研究中广泛应用;他还发明了复写墨水及其他一些仪器。由于他在科学技术上的贡献,1785年被选为伦敦皇家学会会员;1806年被授予格拉斯哥大学法学博土头衔;1814年被选为法国科学院外籍院土。
1819年8月19日瓦特在伯明翰附近的希斯菲德逝世。为了纪念这位伟大的发明家,国际单位制中功率以瓦特为单位,1832年在格拉斯哥市乔治广场还塑造了一座瓦特铜像。
瓦特发明了改良蒸汽机
外国人