1樓:易書科技
詹姆斯·瓦特,2023年1月19日生於蘇格蘭林諾克市的一個木匠家裡。在教會學校讀書時,瓦特最喜歡物理和數學,他的物理和數學成績之佳和其他科目成績之差的巨大反差,使許多老師和同學們感到吃驚。瓦特的父親十分崇拜牛頓,在家裡掛著牛頓的畫像,這使瓦特從小就萌生找機會接受高等教育,做個牛頓那樣的人的願望。
2023年,這已經是瓦特到格拉斯哥大學擔任大學機械技師的第六個年頭了。這次,格拉斯哥大學從倫敦買回一臺紐康門蒸汽機模型供演示實驗用,但經常運轉不靈。瓦特受安塔遜教授的委託,修理這臺紐康門氣壓蒸汽機模型。
安塔遜教授之所以心急火燎地從倫敦趕回來,就是因為他忘記告訴瓦特使用模型的準確時間了。在格拉斯哥大學,耽誤了上課可不是鬧著玩兒的。
在接觸紐康門蒸汽機模型之前,瓦特對有關蒸汽機的知識知道的並不多。只是在兩年前,他曾用帕平研製的蒸汽鍋協助布萊克教授進行過高壓蒸汽實驗。蒸汽機模型一運到實驗準備室,好奇心使從小就是機械迷的瓦特躍躍欲試,沒等安塔遜教授吩咐,就立即著手拆裝和修理它了。
半個多月來,蒸汽機迷住了瓦特,使他達到廢寢忘食的地步。
晚上,瓦特躺在格拉斯哥城郊大學公寓裡,久久不能入睡,滿腦子都是紐康門蒸汽機。他擰亮了煤氣燈,拿起白天從圖書館收集來的有關蒸汽機的資料,仔細地閱讀,又開始琢磨起來……
早在公元100年左右,埃及的亞歷山大城有一位學者希羅,製造了一種按照噴射反作用原理運作的蒸汽發動機雛形。第一部活塞式蒸汽機是2023年由法國人帕平在德國發明的。他是第一個指出了蒸汽機的工作迴圈的人,為以後活塞式蒸汽機的發闢了道路。
17世紀末,隨著礦產品需求量的增大,礦井越挖越深,英國的許多礦井遇到了嚴重的積水問題。當時一般只有靠馬力轉動轆轤來排除積水。針對這一情況,英國皇家工程隊的軍事工程師塞維利大尉研製了蒸汽泵。
這是一種沒有活塞的蒸汽機,儘管該機燃料消耗很大,也很不經濟,但它是人類歷史上能實際應用的第一部蒸汽機。
2023年,英國一個鐵匠紐康門,綜合了前人的技術成就,設計製成了一種更為實用的氣壓式蒸汽機。它實現了用蒸汽推動活塞做一上一下的直線運動,每分鐘往返12次。每往返一次可將45.
5升水提高到46.6米。當時的紐康門蒸汽機主要用於深礦井排水。
然而,紐康門蒸汽機有重大的缺陷,它不僅效率低,做功時需要大量的燃煤,而且只能做簡單的往復運動。所以,其使用範圍受到限制。人們渴望獲得新型的蒸汽機。
瓦特邊看邊琢磨,越琢磨越睡不著覺了。平素他犟脾氣一上來,非馬上問個究竟,可以幾夜不睡。今晚,也不知是他第幾次發犟脾氣了,看來,為了弄清這臺蒸汽機的工作原理,他又要開夜車了。
第二天,瓦特立即著手工作。首先,他開始研究紐康門蒸汽機的動作方式,分解其動作步驟。鍋爐產生的蒸汽進入汽缸內,活塞被壓起。
接著通過向汽缸內噴水、冷卻,使蒸汽凝縮,製成真空。這樣,施加在活塞上的大氣壓將其壓下,與活塞桿相連線的泵的活塞被拉起,就可以從礦坑內吸上水來。瓦特注意到,在蒸汽機鍋爐裡產生的蒸汽量,只夠活塞幾次工作所用,然後,機器需要等候鍋爐將蒸汽積蓄起來,才能開始重新工作。
通過進一步觀察研究,瓦特又發現,用蒸汽加熱汽缸,再用水冷卻,是不合理的。汽缸由熱變冷,再由冷變熱需耗費很多時間。
怎樣才能保持汽缸的原有熱量,還能使蒸汽凝縮呢?瓦特苦苦地思索這一問題,很長時間得不到答案。這使他茶飯不思,打不起精神來。
格拉斯哥大學校門外,左邊是一大片綠草如茵的平地,右邊是一個波平如鏡的小湖。一天,瓦特漫步在草坪上,不時地把目光投在天空中遠去的白雲,若有所思。突然一個奇異的想法湧上他的腦際。
這個想法彷彿是開啟問題的鑰匙,好像是上帝給他送來了及時雨似的。瓦特豁然開朗了。蒸汽是有彈性的物體,所以,可以使其進入真空。
如果將汽缸和排氣容器相連線的話,蒸汽就可以進入容器內,無需再冷卻汽缸,蒸汽就可以冷縮,同樣完成紐康門蒸汽機的工作。
經歷多次實驗和修改,問題終於解決了。蒸汽並不需要直接在汽缸裡凝聚,而是在與汽缸相連線的另一個容器裡凝聚。瓦特發明了冷凝器,在科技發展史上奠定了蒸汽機實用化的堅實基礎。
不久,他又設想將汽缸兩端加蓋封閉起來,就可以實現蒸汽機的二衝程運動。將二衝程直線運動轉變成迴圈圓周運動,就容易多了。巧妙的設想為瓦特開啟了走向成功的大門。
在瓦特時代,英國的工業界還很少有人能夠按著比較複雜的機器圖紙,準確無誤地加工各種機器部件,甚至連加工時需用的機床也還不很精確。按照瓦特設想製造的蒸汽機樣機以失敗告終,這使得瓦特一貧如洗。瓦特為了完成自己的設計幾乎變賣了所有值錢的東西。
瓦特遭到了多次失敗,並沒有灰心氣餒,他頂著許多人的嘲笑,為完善自己的發明繼續孜孜不倦地工作著。
一天,通過好友布萊克教授的介紹,瓦特結識了發明鏜床的威爾金森技師。這位技師為瓦特苦心鑽研精神所感動,他決定幫助瓦特,用他拿手的鏜炮筒的技術來為瓦特加工汽缸和活塞,解決了蒸汽機的漏氣問題。瓦特距離勝利的頂峰更近了。
威爾金森加工的汽缸和活塞可謂無與倫比,它使瓦特又越過了一道技術難關,終於製成了第一臺新型蒸汽機樣機,執行正常,達到設計的要求,獲得了一致的好評。
瓦特並沒有滿足取得的成績,不久又投入了新的研製工作。這需要他解決許多技術難題,又要吃苦了。不久,瓦特又找到了一個重要的合作者威廉·默多克,這更使瓦特如虎添翼,研製進度驟然加快。
默多克是一個高階機械加工技師,什麼東西到了他的手裡,都會變成你所想要的樣子。他既能解決技術難題,又富有很強的進取心,常常為了工作而忘記一切。
那是2023年,聖誕節的晚上。格拉斯哥城到處都沉浸在節日的氣氛裡。瓦特心裡卻惦記著尚未完工的蒸汽機,跑到了試驗車間。
穿過工廠院子時,瓦特看到車間窗子透出的燈光。原來是車間主任默多克在加班。默多克工作認真,從來不願拖延工作,即使在聖誕節也不例外。
他到工廠加班是為了連夜加工安裝倫敦抽水站的機器零件。
兩個人很快就結束了工作,度過了一個奇異的聖誕節。這時,瓦特又走到製圖板前面。
「請過來,默多克!」
默多克走近製圖板。
瓦特畫了個汽缸。
「我想使蒸汽從兩端進去推動活塞,從上面關閉汽缸,並把蒸汽輸送到這裡。對此您是怎麼看的呢?」
默多克沒做聲。瓦特接著又往下畫。
「現在汽缸活塞是上下直線運動,我想通過連在大輪上的一個軸改變直線運動。瞧,就是這樣!用這樣的方法我們可以變直線運動為迴圈運動。
大輪的慣性推動活塞通過死點,就是這兒。」他演示著,「您看如何,默多克?」他又接著問。
「就是說需要做一個新樣機。」默多克回答。
「毫無疑問。」瓦特用肯定的語氣回答。他又接著問題:「什麼時候開始?」
「立刻。」默多克回答很乾脆。
「立刻……那好吧,立刻。」瓦特興奮得語無倫次。
瓦特以狂熱的激情投身於工作。他澆鑄銅錠、鍛造銅件、為汽缸鑽孔,接著又車活塞、軸和軸承。原來設計的機器還未竣工,新的樣機又開始投入研製,這就是瓦特的性格。
默多克也忙個不停,把爐火燒旺,擦淨鑄件,開動車床,站在他身旁的瓦特感到吃驚:身材魁梧的默多克竟然能幹出最精細、準確的小活兒。一旦投入工作就始終不渝,這是默多克的脾氣。
4個星期之後,新樣機以嶄新的面目和人們見面了,就等待試車了。一切就緒以後,瓦特用他那隻因激動而顫抖的手,緩緩地擰開了通向蒸汽機的導氣閥。工作狀況正常,一切達到預期的效果。
瓦特和默多克四隻沾滿油泥、烏黑的手緊緊握在了一起,成功的喜悅鼓舞了瓦特和默多克。
隨即,瓦特又開始向帶自動調速器的蒸汽機進軍。他一心想徹底完善他的蒸汽機。瓦特從來不願意說空話,只是默默地工作。
機器的所有重要部件他都要親自參與制造。他既是設計師,又是翻砂工;既是車工,又是鉗工。每一道工序和每一個細節,都留下了瓦特的辛勞和汗水。
默多克領著十多個格拉斯哥技術最好的工人,同瓦特一起工作。瓦特的研製工作,吸引了格拉斯哥的能工巧匠。默多克把他們組成了攻無不克的加工小隊。
經過一年多的頑強努力,機器逐漸安裝好了。
終於,瓦特擰好了最後一個螺母,接著乾脆把扳手扔到一旁。然後,長長地吸進了一口氣,又徐徐地吐了出來。
「哎,默多克,要是我們現在有蒸汽那該多好啊,那我們就可以當場試驗這臺機器了。」
「有蒸汽。」
「現在,深更半夜?」
「是的,只要點上火,不消一刻鐘我們就會得到所需要的蒸汽壓力。」
沉默寡言的默多克說完,帶著幾個工人走了。靜悄悄的車間裡,瓦特獨自一人面對著機器陷入了回憶的思緒之中。他回想起生養他的蘇格蘭林諾克小鎮,想起爸爸繁忙的造船小工場,想起在機械加工專家摩根門下的學徒生活,更想起妻子米拉的熱心支援和鼓勵……
不大一會,默多克回來了。
「詹姆斯,一切都準備就緒了。試車吧!」
瓦特又一次把手放在進氣閥門的剎把上。此刻,他倒覺得有些膽怯了。假如此時上帝有意要和他的蒸汽機作對,假如設計中有錯誤而被忽略了,假如汽缸壁和調速輪等部件上出現難以發現的裂紋,那該如何是好呢?
一時間,一向果斷、剛毅的瓦特顯得有些縮手縮腳了。
現在,只要轉動閥門的剎把,高壓的蒸汽就會猛力地衝入汽缸。要麼失敗,要麼成功,瓦特想了許多。最後,瓦特還是堅定地轉動了閥門手柄。
隨著一陣震耳欲聾的巨大聲響,高壓蒸汽進入了汽缸。透過氣缸縫隙冒出的吱吱作響的氣霧,瓦特凝視著鐵青臉色的默多克。工人們也屏住了呼吸。
幾分鐘之後,蒸汽籠罩了整個機器和試驗車間,燈光更加顯得暗淡微弱了……
瓦特覺得他的心簡直快要跳到嗓子眼了。
機器依舊紋絲不動。
透過氣霧,他看見默多克雙手在調整調速輪。終於,活塞開始上下緩慢地運動了,吱吱聲中斷了,接著活塞開始加速運動。通過曲柄和連桿的作用,一進一退的直線運動正在變成緩慢而平穩的轉動。
瓦特僵直地釘在地上,嘴裡像是被棉花堵住了似的,吐不出來又咽不下去。瓦特雙手創造出來的機器倒把他自己給迷住了。默多克想用手使勁將調速輪剎住,但是輪子卻把他的手推向一旁。
他急了,使出全身的力氣再加上幾個身強力壯的工人,也做不到這一點。
瓦特革新的蒸汽機「這就是力量!」他大聲地叫道。瓦特興奮地點了點頭。工人們歡呼起來,叫喊著跑出了車間。
「比水的力量大,它還可以加大,到處都可以用它。我想,有一天人們可以把機器安在馬車上,不必套上馬。車子就可以跑起來;或者將它安在航船上,逆風無帆,船兒也能漂洋過海,遍遊四方。
但是,我認為,它可以大大地減輕工人的勞動,給他們帶來更多的閒暇時間。對此,你認為怎麼樣,默多克?」
「到那時,全世界就會變得更美好,親愛的詹姆斯。這不正是你一直所希望的嗎!」
兩位老朋友幸福地暢談著未來,憧憬著蒸汽機將給人類帶來的益處。這時,太陽已悄悄地露出了笑臉,彷彿也在祝福這一對科學開拓者。從此,一個震撼文明世界的「蒸汽時代」開始了。
知識點蒸汽時代
工業革命於18世紀60年代首先從英國開始,大量向外擴充套件則在19世紀初。因此,從巨集觀的角度分析,世界近代史的第二個時期——蒸汽時代起於19世紀初,止於19世紀70年代的第二次工業革命。在這個時期,資本主義的機器大革命開始出現,資本主義的世界體系開始初步確立。
一種新的動力機器:蒸汽機的發明和應用,將人類帶入了蒸汽時代。
瓦特發明了什麼樣的蒸汽機
蘇格蘭工程師及發明家瓦特發明蒸汽機的飛輪 滑柄與汽閥,使蒸汽機變為實用而有效。後來瓦特發明了太陽 行星傳動裝置,那是一種能夠加倍引擎運轉的輪齒系統,他繼續做了許多改良,並且取得一種無煙鎔爐的專利,還創造了 馬力 這個名詞,現在測量功率的單位 瓦特,就是以他的姓氏命名的。瓦特還發明瞭一種透印版的印刷,...
瓦特發明蒸汽機的故事越短越好以內。越短懸賞越高
1,小時候瓦特去bai他姑媽家看見沸騰 du的水使水壺蓋不停zhi地跳躍,由此使他dao找到靈感,但內經常被祖母容阻止,經過反覆試驗終於在長大後發明了改良蒸汽機。2,小時候瓦特去他姑媽家做客,偶然看見爐子上的水煮沸了使得水壺的蓋子不停地跳躍,小瓦特記住了這個奇特的現象,多年後小瓦特長大 由於工業的發...
蒸汽機是誰發明的
第一臺蒸汽機是一個名叫紐克曼的蘇格蘭鐵匠發明製造的,瓦特後來改進了它。瓦特並不是蒸汽機的發明者,在他之前,早就出現了蒸汽機,即紐科門蒸汽機,但它的耗煤量大 效率低。瓦特運用科學理論,逐漸發現了這種蒸汽機的毛病所在。從1765年到1790年,他進行了一系列發明,比如分離式冷凝器 汽缸外設定絕熱層 用油...