发生时间
18世纪末
入选理由
1.蒸汽机是第一个真正的国际发明;
2.解决了机器生产的动力问题,人类进入“蒸汽时代”;
3.推动了欧洲18世纪的产业革命。
事件简介
瓦特自幼善于观察和思考,好奇心引导他不断探索,不断改进。从1764年接触蒸汽机,到1782年,在近二十年的时间里,瓦特克服各种困难,坚持不懈,通过对纽可门蒸汽机三次革新,完善的瓦特蒸汽机得以改良成功。从此,蒸汽机得到了更广泛的应用。
事件经过
好奇心,是孩子身上最大的美德。当我们已经长大,当我们已越来越习惯司空见惯,我们已经有多久忘记了如何去探寻一朵花开放、一颗星闪烁、一片云流动的秘密。
瓦特出生在英国苏格兰西部一个叫格林诺格镇的地方。他的父亲原本是个造船技术工人,后来经营造船业和建筑业,做过仪器制造家和商人,还担任过小镇的地方行政官。家庭的环境,从小就给了瓦特丰富的好奇心,他从幼年起就跟着父亲学习各种手艺。瓦特心灵手巧,学习了不少技术方面的知识,并养成了独立思考、探索奥秘的习惯。
据说有一天,小瓦特正在厨房看祖母做饭。灶上烧着一壶开水,水沸腾了,壶盖就开始啪啪啪地作响,不停往上攒动。这种常人司空见惯的现象却引起了他极浓厚的兴趣。他目不转睛地凝视那跳动的壶盖和冒出的蒸汽,观察了一个多小时,感到很奇怪,就问祖母:“是什么使壶盖跳动呢?”祖母回答说:“水开了,就这样。”瓦特没有得到答案,又追问:“为什么水开了壶盖就跳动?有什么东西推动它吗?”祖母忙着做饭,便不耐烦地说:“不知道。小孩子刨根问底地问这些有什么意思呢?”美德需要培养,许多孩子的好奇心,也许就是在这样的教训中被长辈扼杀了。
工业革命时期的蒸汽机好在瓦特是一个倔强的孩子,连续几天,每当有人做饭,他就蹲在水壶变旁仔细地观察。起初,壶盖很安静,隔了一会儿,水要开了,发出哗哗的响声。接着,壶里的水蒸汽冒出来,推动壶盖跳动了。蒸汽不住地往上冒,壶盖也不停地跳,简直就像一个藏着巨人的神灯,在不断跳跃推动。瓦特把壶盖揭开盖上,盖上又揭开,反复验证。他还把杯子、调羹遮在水蒸汽喷出的地方。经过观察和验证,瓦特终于弄明白了:是水蒸汽的推动,使壶盖跳动。这水蒸汽的力量还真是不小啊!
也正是这种好奇心和寻根问底的精神,让瓦特不断努力地探索世间奥秘,攀登科学高峰。又有谁能否认,水蒸汽推动壶盖跳动的现象,也许正是瓦特发明蒸汽机的认识源泉呢?
1712年,在瓦特改良蒸汽机之前,纽可门就发明了世界上第一台实用蒸汽机。但是,他的蒸汽机需要一个大汽缸交替着加热、冷却,效率低下,而且烧起煤来浪费非常大,只在煤矿得到应用,用于别的地方时成本就太高,因此迫切需要提高蒸汽机的效率。
1764年,学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机。在修理的过程中,瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理,同时瓦特也发现了这种蒸汽机的两大缺点:活塞动作不连续而且慢;蒸汽利用率低,浪费原料。于是,本着一贯探求奥秘的精神,瓦特开始思考改进的办法。
1765年春天,在一次散步时,瓦特突然想到,既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的,那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢?这想法让瓦特非常兴奋,他跑回自己的操作台,设计了采用分离冷凝器的最初设想,按照这种方案,蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。但是,事情并不如人意,瓦特辛辛苦苦造出的几台蒸汽机,效果并不理想,效率不但不如纽可门蒸汽机,甚至还四处漏气,无法使用。耗资巨大的试验使瓦特债台高筑,但他并没有气馁,也没有在困难面前怯步,而是打起精神,继续进行自己的试验。
就在这时,出现了瓦特生命中一个重要的转机,他通过朋友介绍,认识了化工技师罗巴克。当时罗巴克是一个十分富有的企业家,他赞赏瓦特的创意,并与瓦特签订合同,开始赞助瓦特进行新式蒸汽机的试验。从1766年开始,在三年多的时间里,瓦特克服了材料和工艺等各方面的困难,终于在1769年把蒸汽机改成为发动力较大的单动式发动机,制出了第一台样机。同年,瓦特因为发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。
第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了,但它同纽可门蒸汽机相比,除了热效率有显著提高外,在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。瓦特的这种蒸汽机仍不够理想,他满怀希望,以不断探索的精神继续试验。
但是此时,罗巴克已濒于破产,于是他把瓦特改良的蒸汽机模型和瓦特一起介绍给了自己的朋友、工程师兼企业家博尔顿,以便瓦特能得到赞助继续进行他的研制工作。瓦特与博尔顿合作之后,在资金、设备、材料等方面都得到了极大支持,专心致志地进行试验。此后瓦特又生产了两台带分离冷凝器的蒸汽机,但由于没有显著的改进,并没有得到社会的广泛关注。
但是,这两台蒸汽机实在耗资巨大,使博尔顿也濒临破产的境地,不过他仍然给瓦特以慷慨的赞助。在他的支持下,瓦特以百折不挠的毅力继续研究改进方法。1781年,他研制出了一套被称为“太阳和行星”的齿轮联动装置,把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动,还在轮轴上加装了一个火飞轮。这一对传统机构的重大革新,使瓦特的蒸汽机成为了真正能带动一切工作机的动力机。1781年底,瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。
但这种蒸汽机还有一个问题,因为加上了轮轴和飞轮,蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动时,多消耗了不少的能量,因此蒸汽机的效率还不是很高,动力也不是很大。1782年,经过多次研究,瓦特把原来的单项汽缸装置改装成双向汽缸,并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽,完成了新的蒸汽机的试制工作。这一改进,不仅提高了效率,同时节约了原料,是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃。也是通过这三次技术飞跃,传统的纽可门蒸汽机,完全演变为了高效率的瓦特蒸汽机。
从最初接触蒸汽技术到瓦特蒸汽机研制成功,瓦特走过了二十多年的艰难历程。瓦特虽然多次受挫、屡遭失败,但他仍然坚持不懈、百折不回,从一个好奇心开始,从一个探求奥秘的想法开始,瓦特终于完成了对纽可门蒸汽机的三次革新。从此,蒸汽机得到了更广泛的应用,瓦特用自己的智慧与坚持,为这个世界启动了不断进取、通向未知的源源动力。
影响和评价
由于蒸汽机的发明,加之英国当时煤铁工业发达,英国成为世界上最早利用蒸汽推动铁制“海轮”的国家。19世纪,开始海上运输改革,一些国家进入了所谓的“汽船时代”。随之而来,煤矿、工厂、火车也全应用了蒸汽机,体力劳动获得了解放。
瓦特的改良蒸汽机被恩格斯称为“第一项真正的国际性发明”,它有力地促进了欧洲18世纪的产业革命,推动世界工业进入了“蒸汽时代”。蒸汽机车加快了19世纪的运输速度,为第二次工业革命即电力发展铺平了道路。
瓦特逝世以后,在他的讣告中,人们对他发明的蒸汽机有这样的赞颂:“它武装了人类,使虚弱无力的双手变得力大无穷,健全了人类的大脑以处理一切难题。它为机械动力在未来创造奇迹打下了坚实的基础,将有助并报偿后代的劳动。”