蒸汽机车是谁发明的(第一辆蒸汽火车发明者)

人们为了纪念某人作出的突出贡献,往往编出一些脍炙人口的故事情节在世间广为流传。比如牛顿在苹果树下坐着,被掉落的苹果砸中,由此发现了万有引力定律,再比如瓦特与蒸汽机的故事。十八世纪初期,在苏格兰一个贫寒的家庭里,一个小男孩正对着一只沸腾的开水壶呆呆出神。他看着从壶嘴和壶盖开缝处冒出的如烟似雾的水蒸气,看着壶盖不时被顶起来、落下去,发出“格当、格当”的声音,仿佛失去了知觉。他在火炉旁站了一个多小时,但始终不肯伸出手去挪动一下那个水壶。他姨母进来见到这般光景,不禁大为光火,指着水壶大声呵斥说:“没看到吗?懒孩子!”

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这个故事流传甚广,故事中的小男孩自然是瓦特了。据说正是受到了茶壶盖的启示,瓦特后来产生了发明蒸汽机的灵感。但是像这样的因为单纯的一件事进而引发后面具有革命性的轰动,无疑是有点勉强的,无论是牛顿还是瓦特的成功都离不开前人的积累。牛顿也说过:“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上”

蒸汽机车是谁发明的(第一辆蒸汽火车发明者)

瓦特蒸汽机前人的步伐如今普遍认为是瓦特发明了蒸汽机,进而引领了英国的工业革命,蒸汽机确实标志着工业革命的开始,但是却并非是瓦特发明的。早在公元1世纪时,埃及亚历山大里亚学者希罗就利用蒸汽喷射反冲力做功,制成蒸汽转动装置。1680 年,法国物理学家巴本发明了高压锅,10年后他又创造性地设计出最早的汽缸——活塞装置。1698年,英国工程师托马斯·塞维利制造出第一台实用的无活塞式矿井抽水蒸汽机。1712年,英国锻工托马斯·纽可门综合巴本的汽缸活塞和塞维利形成真空的凝汽器装置的优点,研制出更为有效的大气活塞式蒸汽机。后来,英国工程师斯米顿对纽可门的大气活塞式蒸汽机进行了改进,使其效率增加了近一倍。

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纽可门式蒸汽机瓦特从小就对蒸汽机有着浓厚兴趣詹姆斯·瓦特是对纽可门蒸汽机进行根本性改革的一个关键人物。1736年1月19日,詹姆斯·瓦特生于苏格兰的格林诺克。他曾在该地的文法学校学习,成绩优异,后因身体不好而中途辍学。回家后,他在父亲的工厂学习技术,获得了丰富的木工、金属冶炼和加工、机械制造仪器修理等方面的技术。1775年,他到伦敦学习仪器制造,后到格拉斯哥大学当仪器修理工,负责教学用具的修理、保管。在那里,他见到一台纽可门蒸汽机模型,还遇到了热力学家莱克和后来成名的物理学家约翰·鲁滨逊。这三个人聊得颇为投机,他们经常一起研究改进蒸汽机的问题。瓦特对纽可门的大气活塞式蒸汽机十分推崇,但他也发现这种发明的巨大缺陷,使它仍然停留在基础阶段,这个阶段的蒸汽机不仅消耗能量大、做功效率低,而且在运行时蒸汽机时冷时热,机械作业无法持久。为解决决这些问题,瓦特用玻璃瓶、竹筒等简陋的器具做了一连串简单而有趣的实验,研究了蒸汽的密度、压力和温度之间的关系。他还对蒸汽机如何充分利用热量作了一番仔细研究,并取得了突破性成果。

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改良成功在1769年,瓦特制成了单动式蒸汽机,其耗煤量仅为纽可门蒸汽机的四分之一,这是一个非常巨大的进步,但是瓦特并不满足。取得专利后,他又在企业家博尔顿的支持下致力于新课题:将直线往复的机械运动转变成圆周旋转运动。在这方面,他提出了著名的是“行星齿轮机构”。第二年,瓦特便制造出了复动式蒸汽机。1784年,“平行连杆机构”使得蒸汽机具有更广泛的工业实用性。到1790年,瓦特又完成了汽缸示功气的发明,这是整个蒸汽机改良过程的最后一步。这种经过改良的蒸汽机,比纽可门机器的工作效率提高了两倍,耗煤量却降低了75%,而且它安全可靠,速度很快,在当时几乎无可挑刷,人称“万能蒸汽机”。开启工业化革命瓦特蒸汽机改良成功,为工业界注人了新的活力,也改变了人类生产的面貌。它迅速成为适用于一切工业部门的动力机械,为纺织、采矿、冶金、造纸、机械等各行业广泛应用。进入19世纪后,由于金属材料应用的进展,蒸汽机不断变得“小巧”,最后被广泛用于交通工具上。整个世界掀起了一场经济大革命,社会生产力有了惊人的发展。鉴于詹姆斯·瓦特的特殊贡献,1785年,他被选为英国皇家学会会员,1804年被授予格拉斯哥大学法学博士,1814年被法国聘为“法兰西科学家国外会长”。瓦特去世后,英国著名的威斯敏斯特大教堂为他立了雕像。人们为纪念他,还用“瓦特”作为计算功率的一种单位。瓦特的成功是吸收人类千百年来积累的知识和经验的结果。个人努力探索加上前人已经取得的成果,是切科学技术发明的关键,如果说哈格里夫斯发明了珍妮纺纱机是工业革命开始的标志,那么瓦特改良后的蒸汽机就是工业革命的标志。

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瓦特的蒸汽机可以完全取代水力和畜力,使人类找到了新的动力源泉,并由此开辟了机器化大生产的新时代。它的成功应用改变了整个社会和时代的面貌,拉响了西方社会工业化的汽笛,也使原本处于同一发展水平的东西方走上了不同的经济社会发展道路,并从此渐行渐远。

参考资料:《世界历史探秘》、《瓦特蒸汽机技术创新的社会视角分析》


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