蒸汽機不是瓦特最先發明的,但是他卻成功引發了工業革命

2020-12-22 三叔歷史觀

人們為了紀念某人作出的突出貢獻,往往編出一些膾炙人口的故事情節在世間廣為流傳。比如牛頓在蘋果樹下坐著,被掉落的蘋果砸中,由此發現了萬有引力定律,再比如瓦特與蒸汽機的故事。

十八世紀初期,在蘇格蘭一個貧寒的家庭裡,一個小男孩正對著一隻沸騰的開水壺呆呆出神。他看著從壺嘴和壺蓋開縫處冒出的如煙似霧的水蒸氣,看著壺蓋不時被頂起來、落下去,發出「格當、格當」的聲音,仿佛失去了知覺。他在火爐旁站了一個多小時,但始終不肯伸出手去挪動一下那個水壺。他姨母進來見到這般光景,不禁大為光火,指著水壺大聲呵斥說:「沒看到嗎?懶孩子!」

這個故事流傳甚廣,故事中的小男孩自然是瓦特了。據說正是受到了茶壺蓋的啟示,瓦特後來產生了發明蒸汽機的靈感。但是像這樣的因為單純的一件事進而引發後面具有革命性的轟動,無疑是有點勉強的,無論是牛頓還是瓦特的成功都離不開前人的積累。牛頓也說過:「如果說我比別人看得更遠些,那是因為我站在了巨人的肩上

瓦特蒸汽機

前人的步伐

如今普遍認為是瓦特發明了蒸汽機,進而引領了英國的工業革命,蒸汽機確實標誌著工業革命的開始,但是卻並非是瓦特發明的。早在公元1世紀時,埃及亞歷山大裡亞學者希羅就利用蒸汽噴射反衝力做功,製成蒸汽轉動裝置。1680 年,法國物理學家巴本發明了高壓鍋,10年後他又創造性地設計出最早的汽缸——活塞裝置。

1698年,英國工程師託馬斯·塞維利製造出第一臺實用的無活塞式礦井抽水蒸汽機。1712年,英國鍛工託馬斯·紐可門綜合巴本的汽缸活塞和塞維利形成真空的凝汽器裝置的優點,研製出更為有效的大氣活塞式蒸汽機。後來,英國工程師斯米頓對紐可門的大氣活塞式蒸汽機進行了改進,使其效率增加了近一倍。

紐可門式蒸汽機

瓦特從小就對蒸汽機有著濃厚興趣

詹姆斯·瓦特是對紐可門蒸汽機進行根本性改革的一個關鍵人物。1736年1月19日,詹姆斯·瓦特生於蘇格蘭的格林諾克。他曾在該地的文法學校學習,成績優異,後因身體不好而中途輟學。

回家後,他在父親的工廠學習技術,獲得了豐富的木工、金屬冶煉和加工、機械製造儀器修理等方面的技術。1775年,他到倫敦學習儀器製造,後到格拉斯哥大學當儀器修理工,負責教學用具的修理、保管。在那裡,他見到一臺紐可門蒸汽機模型,還遇到了熱力學家萊克和後來成名的物理學家約翰·魯濱遜。

這三個人聊得頗為投機,他們經常一起研究改進蒸汽機的問題。瓦特對紐可門的大氣活塞式蒸汽機十分推崇,但他也發現這種發明的巨大缺陷,使它仍然停留在基礎階段,這個階段的蒸汽機不僅消耗能量大、做功效率低,而且在運行時蒸汽機時冷時熱,機械作業無法持久。

為解決決這些問題,瓦特用玻璃瓶、竹筒等簡陋的器具做了一連串簡單而有趣的實驗,研究了蒸汽的密度、壓力和溫度之間的關係。他還對蒸汽機如何充分利用熱量作了一番仔細研究,並取得了突破性成果。

改良成功

在1769年,瓦特製成了單動式蒸汽機,其耗煤量僅為紐可門蒸汽機的四分之一,這是一個非常巨大的進步,但是瓦特並不滿足。取得專利後,他又在企業家博爾頓的支持下致力於新課題:將直線往復的機械運動轉變成圓周旋轉運動。在這方面,他提出了著名的是「行星齒輪機構」。

第二年,瓦特便製造出了復動式蒸汽機。1784年,「平行連杆機構"使得蒸汽機具有更廣泛的工業實用性。到1790年,瓦特又完成了汽缸示功氣的發明,這是整個蒸汽機改良過程的最後一步。這種經過改良的蒸汽機,比紐可門機器的工作效率提高了兩倍,耗煤量卻降低了75%,而且它安全可靠,速度很快,在當時幾乎無可挑刷,人稱「萬能蒸汽機」。

開啟工業化革命

瓦特蒸汽機改良成功,為工業界注人了新的活力,也改變了人類生產的面貌。它迅速成為適用於一切工業部門的動力機械,為紡織、採礦、冶金、造紙、機械等各行業廣泛應用。進入19世紀後,由於金屬材料應用的進展,蒸汽機不斷變得「小巧」,最後被廣泛用於交通工具上。整個世界掀起了一場經濟大革命,社會生產力有了驚人的發展。

鑑於詹姆斯·瓦特的特殊貢獻,1785年,他被選為英國皇家學會會員,1804年被授予格拉斯哥大學法學博士,1814年被法國聘為「法蘭西科學家國外會長」。瓦特去世後,英國著名的威斯敏斯特大教堂為他立了雕像。人們為紀念他,還用「瓦特」作為計算功率的一種單位。

瓦特的成功是吸收人類千百年來積累的知識和經驗的結果。個人努力探索加上前人已經取得的成果,是切科學技術發明的關鍵,如果說哈格裡夫斯發明了珍妮紡紗機是工業革命開始的標誌,那麼瓦特改良後的蒸汽機就是工業革命的標誌。

瓦特的蒸汽機可以完全取代水力和畜力,使人類找到了新的動力源泉,並由此開闢了機器化大生產的新時代。它的成功應用改變了整個社會和時代的面貌,拉響了西方社會工業化的汽笛,也使原本處於同一發展水平的東西方走上了不同的經濟社會發展道路,並從此漸行漸遠。

(參考資料:《世界歷史探秘》、《瓦特蒸汽機技術創新的社會視角分析》)

相關焦點

  • 蒸汽機不是瓦特發明的,又是誰發明的呢?
    第一次工業革命進入高潮得益於瓦特改良了蒸汽機,使蒸汽機投入工廠使用,因為它能產生巨大的動力,而且不受自然條件的限制。使工業革命進入了一個全新的階段。那麼問題來了,蒸汽機不是瓦特發明的,那是誰最早發明了蒸汽機呢?
  • 成功男人背後的男人:沒有他,蒸汽機之父瓦特會怎樣
    特別是博爾頓,他對瓦特的資助為瓦特改良蒸汽機提供了經濟保障,並且將蒸汽機推向市場,使其獲得廣泛應用。50英鎊作為最大的英鎊紙幣面額,瓦特與博爾頓獲此殊榮,也是英國重視科學家與企業家的一個註腳。面額50英鎊背面的馬修·博爾頓(左)和詹姆斯·瓦特(右)的肖像蒸汽機作為第一次工業革命的標誌,奠定了英國稱霸世界的基礎。
  • 瓦特:世界公認的蒸汽機發明家 歷史上的優才人物 No.41
    科學絕不是一種自私自利的享受。有幸能夠致力於科學研究的人,首先應該拿自己的學識為人類服務。我們知道個人是微弱的,但是我們也知道整體就是力量。人只有為自己同時代人的完善,為他們的幸福而工作,他才能達到自身的完善。詹姆斯·瓦特是英國著名的發明家,是工業革命時的重要人物。英國皇家學會會員和法蘭西科學院外籍院士。
  • 蒸汽機到底是誰發明的,瓦特對蒸汽機的貢獻
    託馬斯·紐科門(1663年2月28日- 1729年8月5日)是英國達特茅斯的一位鐵匠,他組裝了第一臺現代蒸汽機的原型。1712年他發明的大氣式蒸汽機被稱作紐科門蒸汽機。紐科門蒸汽機有一個汽缸和活塞。當蒸汽進入氣缸時,活塞向上運動,活塞到達氣缸頂部時。
  • 助推西方工業革命的蒸汽機真的是瓦特第一個發明的?其實是這樣的
    我們小時候就讀過這些故事,蘋果砸到牛頓頭上,讓牛頓發現了萬有引力,瓦特看到蒸汽把鍋蓋頂開,發明了蒸汽機。蘋果砸到的人多了,蒸汽現象大家都司空見慣了,為什麼別人就不能發現萬有引力,發明蒸汽機呢,難道說西方的孩子就比較聰明嗎?
  • 瓦特與蒸汽機
    一些來大學實驗室參觀的科學家看到這個修理工心靈手巧,與他交談之下發現他的知識很豐富,於是,這些科學家就成為瓦特的新朋友了。當時,鐵匠紐可門發明的蒸汽機已經出現了。但這種蒸汽機相當粗糙,應用範圍又很窄。1764年,瓦特幫助學校修復了一臺紐可門式蒸汽機。在修理時,愛動腦筋的瓦特發現這臺機器效率不高,於是他萌發了改造蒸汽機的願望。
  • 科技日曆|瓦特發明了蒸汽機,原來不是觀察廚房燒開水得到的靈感?
    詹姆斯·瓦特(1736年1月19日-1819年8月25日),蘇格蘭樂器製造商和發明家,他的蒸汽機對工業革命做出了重大貢獻。早年經歷瓦特出生於蘇格蘭倫弗魯郡的格林諾克,他的父親是格林洛克的財務主管和地方官員,他經營著一家成功的輪船和房屋建築公司。瓦特是個身體纖弱的孩子,母親曾在家裡教過他一段時間。
  • 瓦特、蒸汽機與英國皇家海軍的故事
    以前英國有個發明家叫瓦特,他看到這個,就發明了蒸汽機。現在我們坐的火車的火車頭,開起來冒白氣的那種,就是蒸汽機車……但是到底如何「改良」,似乎我讀到的資料都語焉不詳。所幸,依照我尚存的一點好奇心,最近終於搞明白了瓦特和蒸汽機的故事。今天,我把自己所知分享在這裡,如果你也有興趣,歡迎繼續。瓦特的確沒有「發明」蒸汽機,而只是「改良」了蒸汽機。他改良的對象,則是當時已經廣泛使用的紐科門蒸汽機。詹姆斯·紐科門(James Newcomen)1664年生於英國的達特茅斯,是一名鐵匠。
  • 物理學推動的偉大發明——蒸汽機
    其實現在使用的發動機,就是由蒸汽機改進發展而來的,從蒸汽機到外燃機然後發展成今天的內燃機。英國發明家瓦特世界上第一臺蒸汽機出現於1世紀,其實它只是古希臘數學家希羅發明的汽轉球玩具而已,直到法國物理學家丹尼斯·巴本,於1679在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋後製造了第一臺蒸汽機的工作模型。
  • 瓦特真的是小時候看見蒸汽頂開水壺蓋就發明了蒸汽機嗎?
    然而絕處逢生,羅巴克的債主馬修·博爾頓接手了羅巴克的事業後,決定繼續資助瓦特製造蒸汽機,並且支付瓦特工資,將他從耗費精力的工程測量中解救出來,讓他能夠專心攻堅蒸汽機的技術難題。馬修·博爾頓(Matthew Boulton,1728年-1809年)在距離倫敦大約100多英裡的伯明罕擁有生產金屬紐扣的工廠,而他的妻子又為他帶來巨大的財產,因此,博爾頓是一位十分富有的資本家。
  • 瓦特蒸汽機!
    因為發明是「從無到有」的突變,但歷史上蒸汽機並不是瓦特首先發明的,而瓦特只是其改良者,是在別人的基礎上一步一步改良出來的,而不是彎道超車超出來的。1736年1月19日,詹姆斯·瓦特出生於蘇格蘭格拉斯哥附近。小時候因為身體較弱去學校的時間不多,主要的教育都是由母親在家裡進行。瓦特從小就表現出了精巧的動手能力以及數學上的天分。
  • 將人們帶進工業時代的神奇機器,看看瓦特和蒸汽機的故事
    生活在今天的你早已對自動運轉的機器見怪不怪了,但是你知道嗎?在過去很長一段時間裡,人們都是靠著自己的雙手勞作,直到瓦特改進了蒸汽機,實現了機器自動化,推動了工業革命,你才能過上悠閒的生活。那麼蒸汽機是什麼呢?瓦特又是如何改進了蒸汽機呢?
  • 蒸汽機並不是「蒸汽機」:科技創新是怎樣發生的?——複雜經濟學...
    常識在於,我們都清楚第一次工業革命的代表性創新是「蒸汽機」;陌生在於,我們很難說清:瓦特奶奶家的水壺蓋,在千萬家庭中跳動了上千年,瓦特改進的蒸汽機,也並不是第一次出現在人類手中。那麼,為什麼是瓦特的蒸汽機推動了第一次工業革命?
  • 發明蒸汽機,後世科學家以他的名字命名功率單位
    據說有一次瓦特看到燒沸的開水不斷衝翻壺蓋,他目不轉睛地釘住跳動的壺蓋,苦苦思索其中的奧秘,一直在爐旁呆了一個多鐘頭。瓦特曾被人稱作呆子,他的姨母見他什麼也不幹,甚至說他是個懶孩子。她哪裡知道瓦特正在思考怎樣利用蒸汽來推動機械,把熱能轉化為動能這個重大的科學問題呢。他既不是呆子,也不是懶孩子,而是一個天才。
  • 如何靠發明改變世界?蒸汽機發展史告訴你,必須要有兩個前置條件
    於是,瓦特坐在爐子旁觀察,經過數日的觀察,他發現,原來是蒸汽把茶壺頂開。從此,他發現了水蒸氣的巨大力量。長大後,他繼續研究蒸汽,最終發明了偉大的蒸汽機。蒸汽機有力地推動了第一次工業革命的爆發,瓦特由此改變世界,成為偉人。
  • 蒸汽機
    這也說明了一個問題:蒸汽機的發明對世界來說是多麼重要,人們好像一直在等待瓦特的成功。不僅僅是瓦特的合作夥伴馬修·博爾頓,全世界都在等待蒸汽機帶來的奇蹟。——《全球通史》作者L.S.斯塔夫裡阿諾斯瓦特從開始改良蒸汽機到最後研製成復動式蒸汽機,前後花了30多年,僅在解決活塞與汽缸之間的漏氣問題上,瓦特就反覆試驗了很長時間。這也說明了一個問題:蒸汽機的發明對世界來說是多麼重要,人們好像一直在等待瓦特的成功。
  • 詹姆士·瓦特這位外貌平平的人,日後成了英國的「工業革命之父」
    倘若先生深深懂得「七十而從心所欲,不逾矩」的偉大教誨,還能發明蒸汽機,那絕對是天下第一奇人、中華第一國際友人。因為先生不僅為乾隆爺、嘉慶爺掙足了面子,同時還能有效抵禦西化主張、維護安定團結的天朝局面。1782年,瓦特先生46歲的時候,一種全新的聯動式蒸汽機在他手下誕生之後,人們把這種高效能蒸汽機看作是全世界第一次工業革命的始祖,當然瓦特先生贏得「工業革命之父」的桂冠是當之無愧的。
  • 世界史:工業草命的主將——瓦特
    從十八世紀中期到十九世紀,以英國為首的世界主要資本主義國家,完成了一場以機器大工業代替工場手工業的生產技術革命,這場革命歷史上稱為「工業革命」或「產業革命」。在這場引起社會深刻變化的革命中,英國發明家瓦特的功績,是不可磨滅的。
  • 詹姆斯·瓦特與蒸汽機
    《瓦特與茶壺的故事》著名的《瓦特與茶壺的故事》中說:瓦特小時候有一次看到火爐上燒的水開了,蒸汽把水壺蓋頂開,瓦特把壺蓋放回去但很快又被頂開了。瓦特就這樣不斷地把壺蓋放來放去想找出為什麼,後來瓦特意識到是蒸汽的力量,由此引發了他對蒸汽的興趣並導致了蒸汽機的發明。這個故事是真的嗎?
  • 是先有的瓦特還是先有的蒸汽機
    我認為,是先有的蒸汽機後有的瓦特。是到了瓦特的年代,蒸汽機就已經準備好了,只是在尋找主人。恰在這時瓦特降生了,後又看見壺蓋水開了,蒸汽機找到了。科技的發展是有一定必然順序的,到了什麼時候必有什麼事情發生。