关于瓦特发明蒸汽机的故事

关于瓦特发明蒸汽机的故事

1736年，瓦特出生在英国苏格兰格拉斯哥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，祖父和叔父都是机械工匠。少年时代的瓦特，由于家境贫苦和体弱多

病，没有受过完整的正规教育。他曾经就读于格里诺克的文法学校，数学成绩特别优秀，

但没有毕业就退学了。

但是，他在父母的教导下，一直坚持自学，很早就对物理和数学产生了兴趣。瓦特从

六岁开始学习几何学，到十五岁时就学完了《物理学原理》等书籍。他常常自己动手修理

和制作起重机、滑车和一些航海器械。

1753年，瓦特到格拉斯哥市当徒工。由于收入过低不能维持生活，第二年他又到伦敦

的一家仪表修理厂当徒工。凭借着自己的勤奋好学，他很快学会了制造那些难度较高的仪

器。但是繁重的劳动和艰苦的生活损害了他的健康，一年后，他不得不回家休养。一年的

学徒生活使他饱尝辛酸，也使他练就了精湛的手艺，培养了他坚韧的个性。

1756年，当他的身体稍有好转，瓦特再次踏上了坎坷的道路来到格拉斯哥市。他想当

一名修造仪器的工人，但是因为他的手艺没有满师，当时的行会不允许。

幸运的是，瓦特的才能引起了格拉斯哥大学教授台克的重视。在他的介绍下，瓦特进

入格拉斯哥大学当了教学仪器的工人。这所学校拥有当时较为完善的仪器设备，这使瓦特

在修理仪器时认识了先进的技术，开阔了眼界。这时，他对以蒸汽作动力的机械产生了浓

厚的兴趣，开始收集有关资料，还为此学会了意大利文和德文。

在大学里，他认识了化学家约瑟夫·布莱克和约翰·鲁宾逊等。瓦特从他们那里学到

了很多科学理论知识。 1764年，瓦特与表妹玛格丽特·米勒结了婚。

的路。瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸汽机，甚至四处漏气，

无法开动。尽管耗资巨大的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步，继续进行试验。

当布莱克知道瓦特的奋斗目标和困难处境时，他把瓦特介绍给了自己一个十分富有的

朋友--化工技师罗巴克。当时罗巴克是一个十分富有的企业家，他在苏格兰的卡隆开办了

第一座规模较大的炼铁厂。虽然当时罗巴克已近50岁，但对科学技术的新发明仍然倾注

着极大的热情。他对当时只有三十来岁的瓦特的新装置很是赞许，当即与瓦特签订合同，

赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制。

从1766年开始，在三年多的时间里，瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难，终

于在1769年制出了第一台样机。同年，瓦特因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。就是说，

瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。

由于瓦特的这种蒸汽机仍不够理想，销路并不广。当瓦特继续进行探索时，罗巴克本

人已濒于破产，他又把瓦特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。博尔顿当时经四十多岁，是位能干的工程师和企业家。他

对瓦特的创新精神表示赞赏，并愿意赞助瓦特。博尔顿经常参加社会活动，他是当时伯明

翰地区著名的科学社团“圆月学社”的主要成员之一。参加这个学社的大多都是本地的一

些科学家、工程师、学者以及科学爱好者。经博尔顿的介绍，瓦特也参加了圆月学社。在

为了使轮轴的旋轴增加惯性，从而使圆周运动更加均匀，瓦特还在轮轴上加装了一个

火飞轮。由于对传统机构的这一重大革新，瓦特的这种蒸汽机才真正成为了能带动一切工

作及的动力机。 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。

由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮，这时的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，多消耗了不少能量。这样，蒸汽机的效率不是很高，动力不是很大。

为了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的效率，瓦特在发明齿轮联动装置之后，

对汽缸本身进行了研究，他发现，他虽然把纽可门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝，使

蒸汽机的热效率有了显著提高，但他的蒸汽机中蒸汽推动活塞的冲程工艺与纽可门蒸汽机

没有不同。

两者的蒸汽都是单项运动，从一端进入、另一端出来。他想，如果让蒸汽能够从两端

进入和排出，就可以让蒸汽即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。那末，他的效

率就可以提高一倍。

1782年，瓦特根据这一设想，试制出了一种带有双向装置的新汽缸。由此瓦特获得了

他的第三项专利。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，这是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃。通过这三次

技术飞跃，纽可门蒸汽机完全演变为了瓦特蒸汽机。

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，终于完成了对纽可门蒸汽机的

三次革新。使蒸汽机得到了更广泛的应用，成为改造世界的动力。

1784年，瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装，取得

了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第四项专利。1788年，瓦特发明了离心调速器和节气

阀;1790年，他又发明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽机发明的全过程。

1785年，瓦特被当选为英国皇家学会会员。1814年，他被法国科学家学会接纳为外

国会员。

1790年以后，优厚的专利税使瓦特成为一个很有钱的名人。

上了一个分离的冷凝器，这就使蒸汽机在原则上达到了现在的水平。”后人为了纪念这位

伟大的发明家，把功率的单位定为“瓦特”。

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