瓦特为何发明蒸汽机

瓦特，英国发明家，第一次工业革命的重要人物。1776年制造出第一台有实用价值的蒸汽机。以后又经过一系列重大改进，使之成为万能的原动机，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源的新时代，使人类进入蒸汽时代。后人为纪念这位伟大的发明家，将功率的单位定为瓦特。

蒸汽机的作用是将热能转化为机械能的装置，结构简单，锅炉上有带传动杆的活塞，当对锅炉加热，锅炉里面的水沸腾产生的水蒸气将活塞推动而将内能转化为机械能。水蒸气做功后内能减少，又会再次凝结为水，活塞回到起始点。蒸汽机就这样循环地对外界做功，推动其不断运动。

在进入工业革命之前，人类社会发展进入瓶颈，生产力落后，生产资料稀缺，瓦特为了突破瓶颈，提高生产效率，收到一些现实启发，经过多次实验，发明了蒸汽机

较为确切地使用蒸汽作动力还应是从近代开始。1698年,英国工程师萨弗里发明了使用蒸汽驱动的抽水机。1712年,英国的纽科门发明了效率更高的蒸汽机,可以用活塞把水和冷凝蒸汽隔开。事实上,瓦特发明蒸汽机就是从改进纽科门蒸汽机开始的。纽科门蒸汽机在生产领域的广泛使用,激起了人们的关注,这其中当然也包括詹姆士·瓦特。机会只青睐有准备的人,而瓦特就是这样一个有准备的人。

詹姆士·瓦特,1736年1月19日出生于苏格兰的格拉斯哥市附近的师家庭。他从小就迷恋机械制造。由于家道中落,瓦特中学刚毕去伦敦学习制造机械的手艺。他天资聪颖又勤奋刻苦,用1年时间心会了别人用4年才能学会的技艺。然后瓦特在家乡的格拉斯哥大学谋一一份仪器修理师的差事。

瓦特借修理教学仪器的机会结识了许多科学家,如布莱克教授和罗比逊等人,经常与他们一起探讨仪器、机械方面的问题。1764年的天,格拉斯哥大学的一台纽科门蒸汽机模型送到瓦特这里要求修理。瓦特不但修好机器,还对机械的构造和工作原理产生极大的兴趣。他找到了布莱克教授,与之共同研究减少纽科门蒸汽机耗煤量，提高其效率的方案。后来瓦特发现纽科门蒸汽机的汽缸和冷凝器没有分开,造成了热能的极大浪费,找到了症结之后,瓦特便开始改造纽科门蒸汽机的试验。他筹措了一些资金,租了一间实验室,开始试制具有冷热两个容器的蒸汽机。他想,这样一来负责做功的汽缸始终是热的,而蒸汽冷凝的过程在另一个容器中完成,如此便可避免同一汽缸反复冷热交替,节约了热能。经过多次实验、多次失败,瓦特最终完成了一台具有实用价值的单作用式蒸汽机,并申请了专利保护。

为了在更大范围内推广自己的新发明,瓦特用自己设计的蒸汽机与纽科门蒸汽机当众比赛抽水。结果用同样多的煤,瓦特蒸汽机抽水量是纽科门蒸汽机的5倍。人们看到了瓦特蒸汽机的优势,纷纷以它替代了纽科门蒸汽机。

瓦特没有就此罢手,而是吸收了德国科学家利用进排气阀使汽缸往复运动的原理,用飞轮和曲拐把活塞的往复运动变成圆周运动,可惜该技术已被皮卡德抢先申请了专利权。但他另谋出路,用行星齿轮结构把往复运动变成了圆周运动,终于1781年10月获得了双作用式蒸汽机的专利权。