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第44章 工业革命的助跑者——英国发明家瓦特

瓦特(1736—1819),英国著名的发明家,工业革命时期的重要人物。他发明了蒸汽机,并改良了蒸汽机,发明了气压表、汽动锤等等。为了纪念瓦特这位伟大的发明家,人们把常用的功率单位定为瓦特,简称瓦。他的名字将永远刻在人类的历史上。

瓦特于1736年生于英国苏格兰,父亲是一位熟练的造船装配工;母亲是苏格兰名门望族之女,她不仅教瓦特读书写字,而且鼓励他玩各种工具器物,培养孩子观察思考的兴趣和动手实践的能力。

他的发现是在反复观察中得到的

瓦特幼年就喜欢独自一人沉思默想,被同学们取笑为“有神经质的呆子”。他的数学成绩在学校名列前茅,后来由于健康原因退学了。瓦特在家里坚持刻苦自学,并常到父亲的工场去,向工人们学习工艺技术,修理工具仪器,制作机械模型,进行化学和电学实验,这些为他后来的科技发明打下了坚实的基础。

在朋友的帮助下,瓦特前往格拉斯哥大学担任教学仪器实验员。他在工作之余埋头读书,经常向师生们虚心求教,还常和朋友一起讨论切磋,提高了自己的科学理论水平。

1763年至1764年冬天,瓦特负责修理纽可门大气压力机的模型,他反复观察其运转情况,终于发现了这种机器效率低下的原因。纽可门机是靠冷凝汽缸内的热气产生真空,因大气压的作用而推动与活塞连接的连杆运动,从而产生动力。汽缸冷却后,又需重新加热,这就造成大量热能的浪费。而且,汽缸冷凝后,温度仍然较高,影响了机器的效能。于是,瓦特集中精力解决这个关键问题。

他开启了运输业的新时代

研究新的蒸汽机既费时,又费钱,瓦特很快就耗尽了自己的家产并负债累累,他陷于犹豫和苦闷之中,几乎停止了研究工作。为了谋生和养家,他被迫去当测量员和工程师,负责绘制喀里多尼亚运河线路图。这时,两位有远见卓识的企业家帮了他的忙。

经过一系列试验,瓦特发明了与汽缸分离的冷凝器,把汽缸内的蒸汽导入冷凝器内冷却。他努力提高汽缸和活塞的加工精度,增强其密闭性。在纽可门的机器里,蒸汽只是一种辅助力量,它实际是靠大气压力做功。瓦特的发明却是用蒸汽推动活塞运动。此外,他用润滑油提高活塞运转的灵活性,在汽缸外增加绝热层,使汽缸保持必要的工作温度。经过这一系列改进,瓦特制造出第一台蒸汽机,并获得专利。但是,瓦特发明的这台机器只有一个汽缸,很不完善,容易出故障,安装没有多久即被搁置一旁。

1774年,瓦特着手改进他的发明,不久第一台蒸汽机又能正常运转了。

经过反复试验,瓦特对他最初的设计作了很大改进,发明了复式蒸汽机。经过改进后,瓦特的蒸汽机不仅提高了效率,而且成为一种用途广泛的万能动力机,可以成为各种机器的动力。索霍工厂首先装备了新式蒸汽机,用它来推动鼓风机、汽锤。新机器很快推广开来,它用于面粉厂磨面、炼铁厂鼓风、啤酒厂磨麦芽等。1785年,诺丁汉的舍尔棉纺厂安装了蒸汽机,从此成了纺织业的主要动力。蒸汽机在水陆交通运输业中的运用导致了汽轮和火车的发明,从而使运输业发生了一场深刻的革命,使之进入汽船和铁路时代。蒸汽机的发明具有划时代的意义,它加快了英国工业革命的完成和世界其他地区工业革命的进程,使生产力的发展出现了一次前所未有的飞跃,因此,19世纪被称为“蒸汽机时代”。

名人逸闻——他的名字永远流传

1790年以后,瓦特陆续获得了76000英镑的专利税,从一贫如洗一跃成为腰缠万贯的社会名流。他于1800年引退,将企业移交给儿子经营,自己居住在一座占地40英亩的幽雅别墅中。他常在那里同一些著名科学家讨论问题,并在住房顶楼布置了一间工作室,继续从事发明活动。就在去世前不久,他还发明过一台雕像复印机。1819年,这位卓越的科学家、发明家与世长辞。人们为了纪念瓦特,在著名的威斯敏斯特大教堂为他立了塑像,还用“瓦特”作为计算功率的单位,永远流传于后世。

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