蒸汽机对历史的影响

蒸汽机对历史的影响

解决了工业发展中的动力问题。自此以后，只要有煤作燃料开动蒸汽机，就可根据需

要建立工厂，不再受河流的限制。促使工业革命轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器

的热潮。瓦特蒸汽机应用于运输业中，导致蒸汽轮船和机车出现，交通运输业发生了彻底

变化，人们的交往更加方便，经济和文化联系也日益密切，世界日益成为一个整体。 推

动人类社会由此进入“蒸汽时代”。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。蒸汽机的广泛

利用，促使工场手工业作坊转变为机器大工业工厂，真正意义上的社会化大生产逐渐形成。

工业化的进程加快了。──历史已跨进了一个新的时代。造成了环境污染。那些高耸入云

的烟囱，喷出缕缕烟雾，庞大的厂房，发出隆隆的轰鸣，打破了原来中世纪田园生活的恬

静，为此人类付出了沉重的代价。

蒸汽机有很大的历史作用，它曾推动了机械工业甚至社会的发展，解决了大机器生产

中最关键的问题，推动了交通运输空前的进步。随着它的发展而建立的热力学和机构学为

汽轮机和内燃机的发展奠定了基础;汽轮机继承了蒸汽机以蒸汽为工质的特点，和采用凝

汽器以降低排汽压力的优点，摒弃了往复运动和间断进汽的缺点;内燃机继承了蒸汽机的

基本结构和传动形式，采用了将燃油直接输入汽缸内燃烧的方式，形成了热效率高得多的

热力循环;同时，蒸汽机所采用的汽缸、活塞、飞轮、飞锤调速器，阀门和密封件等，均

是构成多种现代机械的基本元件。

工业革命的产生一部分原因是因为蒸汽机的改良瓦特没有发明蒸汽机，他只是改良，

而蒸汽机车的产生也是因为蒸汽机的改良以及后人的应有而产生的，当时英国鼓励发明，

并且在人口增加需要增加生产速度之时，便开始有人努力的改进当时的生产设备，瓦特便

是其中之一，而瓦特改良蒸汽机导致一系列技术革命引起了从手工劳动向动力机器生产转

变。因此蒸汽机的改良绝对是促成工业革命的原因之一。而蒸汽机车是一种以蒸汽引擎作

为动力来源的铁路机车，因此若没有蒸汽机的改良便不可能有这项交通工具的诞生。

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，是蒸汽机的雏形。

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。

16世纪末到17世纪后期，英国的采矿业，特别是煤矿，已发展到相当的规模，单靠

人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求，而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料。现

实的需要促使许多人，如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等就致力于"以火力提水"的探索和

试验。

最初的真空蒸汽机被用来将矿井里的水抽出来。纽科门的蒸汽机将蒸汽引入气缸后阀

门被关闭，然后冷水被撒入汽缸，蒸汽凝结时造成真空。活塞另一面的空气压力推动活塞。

在矿井中联结一根深入竖井的杆来驱动一个泵。蒸汽机活塞的运动通过这根杆传到泵的活

塞来将水抽到井外。

第一个巨大的改善是将气缸与凝结缸通过一个阀门分开。瓦特在伯明翰发明了这个改

进。这个改进提高了蒸汽机的效率。下一个改进是将阀门的操作自动化。

这些早期的真空蒸汽机的效率有限，但它们比较安全，因为它们的压力比较低，在物

质发生损坏的情况下机器向内收缩，而不是向外爆炸。它们的效率受外部气压、气缸变形、

燃烧和沸腾的效率和凝结能力的限制。理论最高效率受水在普通大气压下比较低的沸腾温

度限制。使用高温高压的蒸汽为蒸汽机的效率带来了巨大的提高。但这种蒸汽机比真空蒸

汽机危险得多。锅炉和机器的爆炸造成了许多大事故。安全阀在这里带来了很大的改进，

在压力过高的情况下安全阀放气减压。但真正保证安全只有依靠建造、运行和维护的经验

和安全规则。

萨弗里制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机，在1698年取得标名为"矿工之友"的

英国专利。他将一个蛋形容器先充满蒸汽，然后关闭进汽阀，在容器外喷淋冷水使容器内

蒸汽冷凝而形成真空。打开进水阀，矿井底的水受大气压力作用经进水管吸入容器中;关

闭进水阀，重开进汽阀，靠蒸汽压力将容器中的水经排水阀压出。待容器中的水被排空而

充满蒸汽时，关闭进汽阀和排水阀，重新喷水使蒸汽冷凝。如此反复循环，用两个蛋形容

器交替工作，可连续排水。

萨弗里的提水机依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超过六米。为了从几十米深的矿

井汲水，须将提水机装在矿井深处，用较高的蒸汽压力才能将水压到地面上，这在当时无

疑是困难而又危险的。

纽可门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机，用以驱动独立的提水泵，被称

为纽科门大气式蒸汽机。这种蒸汽机先在英国，后来在欧洲大陆得到迅速推广，它的改型

产品直到19世纪初还在制造。纽科门大气式蒸汽机的热效率很低，这主要是由于蒸汽进

入汽缸时，在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量，只在煤价低廉的产煤区才

得到推广。

汽机，并于1769年取得了英国的专利。初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱

动提水泵，为了从凝汽器中抽除凝结水和空气，瓦特装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装

夹层，用蒸汽加热汽缸壁，以减少冷凝损失。

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