名人故事:瓦特發明蒸汽機的故事

名人故事：瓦特發明蒸汽機的故事

瓦特是世界公認的蒸汽機發明家。他的創造精神、超人的才能和

不懈的鉆研為后人留下了寶貴的精神和物質財富。瓦特改進、發明的

蒸汽機是對近代科學和生產的巨大貢獻，具有劃時代的意義，它導致

了第一次工業技術革命的興起，極大的推動了社會生產力的發展。

1736年，瓦特出生在英國蘇格蘭格拉斯哥市附近的一個小鎮格里

諾克，他的父親是一個經驗豐富的木匠，祖父和叔父都是機械工匠。

少年時代的瓦特，因為家境貧苦和體弱多病，沒有受過完整的正規教

育。他以前就讀于格里諾克的文法學校，數學成績特別優秀，但沒有

畢業就退學了。但是，他在父母的教導下，一直堅持自學，很早就對

物理和數學產生了興趣。瓦特從六歲開始學習幾何學，到十五歲時就

學完了《物理學原理》等書籍。他常常自己動手修理和制作起重機、

滑車和一些航海器械。

1764年，學校請瓦特修理一臺紐可門式蒸汽機，在修理的過程中，

瓦特熟悉了蒸汽機的構造和原理，并且發現了這種蒸汽機的兩大缺點：

活塞動作不連續而且慢；蒸汽利用率低，浪費原料。以后，瓦特開始

思考改進的辦法。直到1765年的春天，在一次散步時，瓦特想到，既

然紐可門蒸汽機的熱效率低是蒸汽在缸內冷凝造成的，那么為什么不

能讓蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特產生了采用分離冷凝器的最初設想。

在產生這種設想以后，瓦特在同年設計了一種帶有分離冷凝器的

蒸汽機。按照設計，冷凝器與汽缸之間有一個調節閥門相連，使他們

既能連通又能分開。這樣，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，

又能夠使汽缸內產生同樣的真空，避免了汽缸在一冷一熱過程中熱量

的消耗，據瓦特理論計算，這種新的蒸汽機的熱效率將是紐可門蒸汽

機的三倍。從理論上說，瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機顯然

優于紐可門蒸汽機，但是，要把理論上的東西變為實際上的東西，把

圖紙上的蒸汽機變為實在的蒸汽機，還要走很長的路。瓦特辛辛苦苦

造出了幾臺蒸汽機，但效果反而不如紐可門蒸汽機，甚至四處漏氣，

無法開動。即使耗資巨大的試驗使他債臺高筑，但他沒有在困難面前

因為瓦特的這種蒸汽機仍不夠理想，銷路并不廣。當瓦特繼續實

行探索時，羅巴克本人已瀕于破產，他又把瓦特介紹給了自己的朋友、

工程師兼企業家博爾頓，以便瓦特能得到贊助繼續實行他的研制工作。

博爾頓當時經四十多歲，是位能干的工程師和企業家。他對瓦特的創

新精神表示贊賞，并愿意贊助瓦特。博爾頓經常參加社會活動，他是

當時伯明翰地區的科學社團“圓月學社”的主要成員之一。參加這個

學社的大多都是本地的一些科學家、工程師、學者以及科學愛好者。

經博爾頓的介紹，瓦特也參加了圓月學社。在圓月學社活動期間，因

為與化學家普列斯特列等交往，瓦特對當時人們注重的氣體化學與熱

化學有了更多的了解，為他后來參加水的化學成分的爭論奠定了基礎。

更重要的是，圓月學社的活動使瓦特進一步增長了科學見識，活躍了

因為這種蒸汽機加上了輪軸和飛輪，這時的蒸汽機在把活塞的往

返直線運動轉變為輪軸的旋轉運動時，多消耗了很多能量。這樣，蒸

汽機的效率不是很高，動力不是很大。為了進一步提升蒸汽機的效率，

增大蒸汽機的效率，瓦特在發明齒輪聯動裝置之后，對汽缸本身實行

了研究，他發現，他雖然把紐可門蒸汽機的內部冷凝變成了外部冷凝，

使蒸汽機的熱效率有了顯著提升，但他的蒸汽機中蒸汽推動活塞的沖

程工藝與紐可門蒸汽機沒有不同。兩者的蒸汽都是單項運動，從一端

進入、另一端出來。他想，如果讓蒸汽能夠從兩端進入和排出，就能

夠讓蒸汽即能推動活塞向上運動又能推動活塞向下運動。那末，他的

效率就能夠提升一倍。１７８２年，瓦特根據這個設想，試制出了一

種帶有雙向裝置的新汽缸。由此瓦特獲得了他的第三項專利。把原來

的單項汽缸裝置改裝成雙向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸

汽變為高壓蒸汽，這是瓦特在改進紐可門蒸汽機的過程中的第三次飛

躍。通過這三次技術飛躍，紐可門蒸汽機完全演變為了瓦特蒸汽機。

從最初接觸蒸汽技術到瓦特蒸汽機研制成功，瓦特走過了二十多

年的艱難歷程。瓦特雖然多次受挫、屢遭失敗，但他仍然堅持不懈、

百折不回，終于完成了對紐可門蒸汽機的三次革新。使蒸汽機得到了

更廣泛的應用，成為改造世界的動力。

瓦特生活在十八、十九世紀的英國，所以在他的身上不可避免的

帶有時代和階級的局限。他以前阻撓雙筒蒸汽機和高壓蒸汽機的發明

和推廣，還嘲笑別人用蒸汽機來驅動車輛的努力。

瓦特為蒸汽機的推廣使用做出了不可磨滅的重要貢獻、有力的推