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2、水开了，蒸汽把壶盖冲的卟卟地响，他盯着水壶盖呆了一个小时，这是他第一次对蒸汽发生了浓厚的兴趣。,一、 瓦特生平,瓦特因为身体不好，在文法学校没毕业就退学了。此后，他没进过正规学校。他在家坚持自学，钻研了天文学、化学、物理、解剖学等多门科学，还掌握了拉丁文、希腊文,、法文、德文和意大利文。同时，又经常向父亲工场里的工人和技师学习技术、制作各种机械模型和从事化学、电学试验。,一、 瓦特生平,瓦特17岁时，父亲经商失败，家道衰落。他先是到一家钟表店学手艺，后来到伦敦的当代有名的机械师学技术；他21岁时当修理工， 后,来他结识了著名化学家布莱克和物理学教授鲁比森；从他们那里学到许多科学理论知识。也是在
3、这里，他开始了对蒸汽机的研究。,一、 瓦特生平,早在公元前2世纪，人类对蒸汽的认识和利用已有一定的知识，到瓦特生活的时代，已经有“纽可门蒸汽机”。但这种蒸汽机、燃料消耗,量大、效率低，只能往复地沿直线运动，不能在各种生产部门广泛使用。瓦特总结了前人的经验，经过反复改革和试验，花了十年的精力，终于发明了新型蒸汽机。,一、 瓦特生平,1767年，瓦特与表妹玛格丽特米勒结婚，此后他们共养育了6个孩子。1785年被选为伦敦皇家学会会员，1806年还被授予格拉斯哥大学法学博士，1814年被选为法兰西科学院外籍院士。1819年，83岁的瓦特在家中,一、 瓦特生平,安然与世长辞了。在瓦特的讣告中，对他发明的
4、蒸汽机有这样的赞颂：“它武装了人类，使虚弱无力的双手变得力大无穷，健全了人类的大脑以处理一切难题。它为机械动力在未来创造奇迹打下了坚实的基础，将有助并报偿后代的劳动。”,瓦特终生刻苦学习，孜孜不倦地致力于科学事业，在前人成就的基础上，发明了蒸汽机，为人类科学技术的发展作出了划时代的贡献。他生前对人类的科学事业作出了杰出的贡献，各国人民怀,一、 瓦特生平,念这位伟大的发明家，国际单位制中功率以瓦特为单位。 1824年，在他逝世5周年时，伦敦公众为他在有名的威斯敏斯特大教堂树立了一座纪念碑。1832年，人们在格拉斯哥市乔治广场塑造了一座瓦特铜像。同样，格拉斯哥大学的博物馆里也有着瓦特的大理石雕像（
5、系瓦特儿子所送）。,1690年，法国人巴比首先发明了第一台活塞式蒸汽机，他的设计思想很新颖，汽缸中加热产生蒸汽，推动活塞上升到顶端，然后汽缸降温，活塞又被推回，于是装置就运转起来。但他未能制成实用的蒸汽机。,二、瓦特和蒸汽机,蒸汽机是一项改变了工业发展进程的技术创新。人类对蒸汽的认识和利用，经历了一个漫长的历史过程。最早可追溯到古希腊数学家希罗于1世纪发明的汽转球，不过它只不过是一个玩具而已。,几百匹马，这就使排水费用很高 而使煤矿开采失去意义。发明家们对排水问题思考着解决的办法。英国的塞维利最早发明了蒸汽泵排水。塞维利是一位对力学和数学很感兴趣的英国军事机械工程师，又当过船长， 具有丰富的机
6、械技术知识。 。,二、瓦特和蒸汽机,在 17 世纪末 18 世纪初，随着矿产品需求量的增大，矿井越挖越深，许 多矿井都遇到了严重的积水问题。为了解决矿井的排水问题，当时一般靠马 力转动辘轳来排除积水，但一个煤矿需要养,。这种机器在矿井中得到应用，被称为“矿山之友”。但是这种机器还是有许多缺陷必须克服：它的热损失极大，效率很低；由于靠大气压力汲水，使其工作受到限制；而且也很不安全。,二、瓦特和蒸汽机,塞维利修改了巴本的设想，于年，设计发明了第一台实际应用于矿井抽水的蒸汽机，第一次真正把蒸汽变成了工业动力。这是一种有一定意义的实用无活塞式蒸汽机,这是一种没有活塞的蒸汽机，虽然燃料消耗很大，也不太经
7、济，但它是 人类历史上第一台实际应用的蒸汽机。这样，蒸汽动力技术基本完成了从实 验科学到应用技术的转变。 但受当时材料和技术的限制，无法推广。,1 蒸汽机的历史,塞维里蒸汽泵的工作原理，是利用密闭容器内蒸汽凝结形成的真空，用 大气压力把低水位的水，通过吸人管压入容器，然后再用蒸汽将容器中的水 压向高处排出。,做采矿工具的生意，由于经常出人矿山，非 常熟悉矿井的排水难题，同时发现塞维里蒸汽泵在技术上还很不完善，便决 心对蒸汽机进行革新。 为了研制更好的蒸汽机，纽可门曾向塞维里本人请教，并专程前往伦敦， 拜访著名物理学家胡克，获得厂一些必要的科学实验和科学理论知识。,1 蒸汽机的历史,1705 年
8、，英国的纽可门设计制成了一种更为实用的蒸汽机。 纽可门生于英国达特马斯的一个工匠家庭，年青时在一家工厂当铁工。从 1680 年，工匠考利合伙,基本上还是一个水泵，原因在于汽缸里没有活塞，无法将火力转 变为机械力，从而不可能成为带动其他工作机的动力机。 对此，纽可门进行了改进。,1 蒸汽机的历史,纽可门认为，塞维里蒸汽泵有两大缺点，一是热效率低，原因是由于蒸 汽冷凝是通过向汽缸内注人冷水实现的，从而消耗了大量的热；二是不能称 为动力机，,，可输送更多的蒸汽，提高功率；另一方面由于 锅炉和汽缸分开，发动机部分的制造就比较容易。 针对火力的转换，纽可门吸收了巴本蒸汽泵的优点，引人了活塞装置， 使蒸汽
9、压力、大气压力和真空在相互作用下推动活塞作往复式的机械运动。 这种机械运动传递出去，蒸汽泵就能成为蒸汽机。,1 蒸汽机的历史,针对热效率问题，纽可门没有把水直接在汽缸中加热汽化，而是把汽缸 和锅炉分开，使蒸汽在锅炉中生成后，由管道送人汽缸。这样，一方面由于 锅炉的容积大于汽缸容积,力推动活塞。在矿井中联结一根深入竖井的杆来驱动一个泵。蒸汽机活塞的运动通过这根杆传到泵的活塞来将水抽到井外。,1 蒸汽机的历史,最初的真空蒸汽机被用来将矿井里的水抽出来。纽科门的蒸汽机将蒸汽引入气缸后阀门被关闭，然后冷水被撒入汽缸，蒸汽凝结时造成真空。活塞另一面的空气压,蒸汽机，实现了用蒸汽推动活塞做一上一下的直线运
10、动，每分钟 往返 16 次，每往返一次可将 45.5 升水提高到 46.6 米。该机即被用于矿井的 排水。,1 蒸汽机的历史,纽可门通过不断地探索，综合了前人的技术成就，吸收了塞维里蒸汽泵 快速冷凝的优点，吸收了巴本蒸汽泵中活塞装置的长处，设计制成了气压式 蒸汽机。 纽可门,纽科门大气式蒸汽机的热效率很低，这主要是由于蒸汽进入汽缸时，在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量，只在煤价低廉的产煤区才得到推广 。,1 蒸汽机的历史,纽可门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机，用以驱动独立的提水泵，被称为纽科门大气式蒸汽机。这种蒸汽机先在英国，后来在欧洲大陆得到迅速推广。,极低，烧起煤来浪
11、费非常大。但是，纽科门的蒸汽机起初是用于煤矿，那里的煤价甚低，使用起来还是合算的，所以很快便被广泛采用。不过，对煤的大量浪费毕竟是那种机器的严重缺点，特别是用于别的地方时成本就太高，因此迫切需要提高蒸汽机的效率。,纽可门通过把压缩蒸汽通入一个圆筒能够产生局部真空，于是大气压力就可以推动圆筒里的活塞。那样的蒸汽机，要把一个大汽缸交替着加热、冷却，当然是效率,2 纽可门机的缺陷,1764年，格拉斯哥请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机，在修理的过程中，瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理，并开始钻研蒸汽机。他通过大量实验以及根据格拉斯哥大学教授布莱克提出的潜热、比热理论进行,分析，对旧式蒸汽机进行深入研究，找出了
12、旧式机器效率低的主要原因：除了漏汽、散热等造成热量的浪费外，主要缺陷在于每一冲程都要用冷水将汽缸冷却一次，从而消耗了大量热量，使绝大部分蒸汽没有被有效利用。,3 发现问题,瓦特发现这种蒸汽机的两大缺点：活塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低，浪费原料。以后，瓦特开始思考改进的办法。针对这一缺陷，瓦特提出了减少蒸汽消耗、提高热机效率,的两项措施：一，为了使汽缸始终保持蒸汽所必须具有的温度，必须在汽缸外加上绝热外套或用其他方法对汽缸加热；二，使作功后的蒸汽尽可能快地冷却，液化成水并要使这一过程在汽缸外进行。,3 发现问题,这一时期，英国工匠斯米顿也在考虑改进蒸汽机的问题。但他和瓦特各自是按照完全不同的
13、思路分别改进过纽可门的蒸汽机。斯米顿采用的纯粹是靠经验办法，有条不紊、一个一个的试验样机，不改动基本的设计，只是改变,各个零部件的尺寸。就这样，他把纽可门蒸汽机的效率提高了一倍。瓦特在1765年的一个星期日外出散心的时候突然想到他的解决办法。他的想法是，纽科门蒸汽机的主要缺陷在于每一冲程都要用冷水将汽缸冷却一次，从而耗了大量热量，使绝大部分蒸汽没有被有效利用。,3 发现问题,在产生这种设想以后，瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计，冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连，使他们既能连通又能分开。这样，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生,同样的真空，避免了汽缸在
14、一冷一热过程中热量的消耗，据瓦特理论计算，这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。从理论上说，瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机，但是，要把理论上的东西变为实际上的东西，把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机，还要走很长的路。,3 发现问题,瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸汽机，甚至四处漏气，无法开动。尽管耗资巨大的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步，继续进行试验。当布莱克知道瓦特的奋斗目标和困难处境时，他把瓦特介绍给了自,己一个十分富有的化工技师罗巴克。当时罗巴克是一个十分富有的企业家，他在苏格兰的卡隆开办了第一座规模较大的炼铁厂。虽然当时罗巴克
15、已近50岁，但对科学技术的新发明仍然倾注着极大的热情。他对当时只有三十来岁的瓦特的新装置很是赞许，当即与瓦特签订合同，赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制。,3 发现问题,从1766年开始，在三年多的时间里，瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难，终于在1769年制出了第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程,中的第一项专利。第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了，但它同纽可门蒸汽机相比，除了热效率有显著提高外，在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。就是说，瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。,3 发现问题,由于瓦特的这种蒸汽机仍不够理想，销路并不广。
16、当瓦特继续进行探索时，罗巴克本人已濒于破产，他又把瓦特介绍给了自己的朋友、工程师兼企业家博尔顿，以便瓦特能得到赞,助继续进行他的研制工作。博尔顿当时经四十多岁，是位能干的工程师和企业家。他对瓦特的创新精神表示赞赏，并愿意赞助瓦特。,3 发现问题,博尔顿经常参加社会活动，他是当时伯明翰地区著名的科学社团“圆月学社”的主要成员之一。参加这个学社的大多都是本地的一些科学家、工程师、学者以及科学爱好者。经博尔顿的介绍，瓦特也参加了圆月学社。,在圆月学社活动期间，由于与化学家普列斯特列等交往，瓦特对当时人们关注的气体化学与热化学有了更多的了解，为他后来参加水的化学成分的争论奠定了基础。更重要的是，圆月学
17、社的活动使瓦特进一步增长了科学见识，活跃了科学思想。,4 合作研发,瓦特自与博尔顿合作之后即在资金、设备、材料等方面得到大力支持。瓦特又生产了两台带分离冷凝器的蒸汽机，由于没有显著的改进，而且，这两台蒸汽机并没有得到社会的关注。这两台蒸汽机耗资巨大，使博尔,顿也濒临破产，但他仍然给瓦特以慷慨的赞助。在他的支持下，瓦特以百折不挠的毅力继续研究。自1769年试制出带有分离冷凝器的蒸汽机样机之后，瓦特就已看出热效率低已不是他的蒸汽机的主要弊病，而活塞只能作往返的直线运动才是它的根本局限。,4 合作研发,年，瓦特从行星绕日的圆周运动受到启发，想到了把活塞往返的直线运动变为旋转的圆周运动就可以使动力传给
18、任何工作机。同年，他研制出了一套被称为“太阳和行星”的齿轮联动装置，终于把活塞的往返,的直线运动转变为齿轮的旋转运动。为了使轮轴的旋轴增加惯性，从而使圆周运动更加均匀，瓦特还在轮轴上加装了一个飞轮。由于对传统机构的这一重大革新，瓦特的这种蒸汽机才真正成为了能带动一切工作机的动力机。年底，瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。,4 合作研发,由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮，这时的蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动时，多消耗了不少能量。这样，蒸汽机的效率不是很高，动力,不是很大。为了进一步提高蒸汽机的效率，瓦特在发明齿轮联动装置之后，对汽缸本身进行了研究，发现他的蒸汽
19、机中蒸汽推动活塞的冲程工艺与纽可门蒸汽机没有不同。两者的蒸汽都是单项运动，从一端进入、另一端出来。,4 合作研发,他想，如果让蒸汽能够从两端进入和排出，就可以让蒸汽既能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。那末，他的效率就可以提高一倍。年，瓦特根,据这一设想，试制出了一种带有双向装置的新汽缸。由此瓦特获得了他的第三项专利。把原来的单向汽缸装置改装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽，这是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃。通过这三次技术飞跃，纽可门蒸汽机完全演变为了瓦特蒸汽机。,4 合作研发,从最初接触蒸汽技术到瓦特蒸汽机研制成功，瓦特走过了二十多年的艰难历程。瓦特
20、虽然多次受挫、屡遭失败，但他仍然坚持不懈、百折不回，终于完成了对纽可门蒸汽机的三,次革新。使蒸汽机得到了更广泛的应用，成为改造世界的动力。1784年，瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装取得了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第四项专利。1788年，瓦特发明了离心调速器和节气阀；1790年，他又发明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽机发明的全过程。,4 合作研发,瓦特的思路从原理上讲非常新颖，效率提高也就非常惊人。这种万能蒸汽机就像巨灵之手一样，在工厂里推动着笨重的机器飞快地运转，把大批产品生产出来。它的效率远远超过了畜力和水力，而且不受地,区和季节的限制。英国许多富商见蒸汽机
21、有这样大的用处，就拿出钱来购买机器，开办工厂。使用蒸汽动力的工厂就在英国纷纷出现了。,4 合作研发,在博尔顿的建议下，瓦特于1776年3月制成了两台通用动力机：一台排水用蒸汽机，另一台为工厂给高炉鼓风的蒸汽机。新型蒸汽机在提供同样动力情况下，,所消耗的燃料只有纽科门式引擎的14。为了精益求精和适应各行各业的需求，1781年瓦特又发明了一些附加的机械装置，使蒸汽机由单一动力机成为用于一切动力机械的“万能原动机”。新的真正的蒸汽时代开始了，瓦特开创了蒸汽机的新纪元。,4 合作研发,从最初接触蒸汽技术到瓦特蒸汽机研制成功，瓦特走过了二十多年的艰难历程。瓦特虽然多次受挫、屡遭失败，但他仍然坚持不懈、百
22、折不回，终于完成了对纽可门蒸汽机的三次革新。使蒸汽机得到了更广泛的应用，成为改造世界的动力。,瓦特式蒸汽机投入实际应用以后，给生产带来了很大效率，深受人们的欢迎。到19世纪40年代，蒸汽机已取代了其他动力，在工厂中形成了由工作机、传动机和动力机组成的机器系统。从此，机器大工业代替了工场手工业，开始了社会化大生产。,4 合作研发,18世纪工业革命的洪流，是1617世纪科学革命的必然产物，瓦特是实现这两个革命转换的划时代人物。爱迪生发明的发电机就是从利用蒸汽机开始的。现今用于火力发电的煤、石,油、天然气以及核能发电，都是先产生蒸汽气压，然后推动涡轮，驱动发电机而得到电力。可见，瓦特既是一位塑造人类
23、过去，也是有功于当今，甚至影响未来的一位伟大的发明家。,4 合作研发,到1800年时，英国已有500台瓦特蒸汽机在各地哧哧冒气，此后其数量更是增长迅猛。瓦特的蒸汽机成为真正的国际性发明，它有力地促进了欧洲18世纪的产业革命，推动世界工业进入了“蒸汽时代”。但是瓦特的蒸汽机仍然要依靠大气压力，因而必然是,又大又重（有时就叫“固定机”）。到18世纪末，那样的固定机通常被工厂用来推动机器；因为船体比较大，所以早期的汽船也能够用大气蒸汽机来推动。可是铁路机车就不行，非要有体积较小的高压机型不可。那种较小的蒸汽机是在1800年由另一位英国人特里维西克设计出来的。,4 合作研发,蒸汽机的强大动力为机器大生
24、产奠定了基础，推动了工业革命的深入发展，加快了资本主义国家工业化的步伐。它不仅使英国而且使整个世界的经济面貌发生了根本变化。蒸汽机也引起了交通运输的革命。美国人富尔,顿发明的轮船，英国人史蒂芬逊发明的火车都是用它带动的。它开辟了整整一个蒸汽时代。在这以后的一个多世纪里，蒸汽一直是主要的动力。直到今天，蒸汽机仍然在某些工业、交通运输部门继续发挥着作用。,4 合作研发,瓦特还发明了自动调节蒸汽机运转速度的离心式调速器（1788年）、压力计（1790年）、计数器、示功器、节流阀以及许多其他仪器。 瓦特本人没有很好的经商头脑。但,是他通过与博尔顿合作生产和销售（这一合作十分成功和著名），并于1775年
25、同一个非常能干的商人、工程师马娄布尔顿合股成立了一个瓦特博尔顿公司。该公司生产了大量的蒸汽机，两个股东也都成了富翁。,4 合作研发,对蒸汽机的重要性无论怎样估计都不为过分。其他发明中的大多数只代表了小改小革，没有哪一项能单独地对工业革命起举足轻重的作用。然而蒸汽机则不同，它起着关键性的作用，没有它，工业革命就会面目全非。在它之前虽然风车和水轮有一定的用,途，但是主要的动力源一向是人的肌体，这个因素严重地限制了工业生产力。随着蒸汽机的发明，这条限制消除了。现在有了可供生产使用的巨大能量，生产也就随之有了巨大的增长。,4 合作研发,瓦特在半退休之前也有很多其它发明，比如他发明了一种新的利用望远镜测
27、用。自18世纪晚期起，蒸汽机不仅在采矿业中得到广泛应用，在冶炼、纺织、机器制造等行业中也都获得迅速推广。它使英国的纺织品产量在20多年内(从1766年到1789年)增长了5倍，为市场提供了大量消费商品，加速了资金的积累，并对运输业提出了迫切要求。,5 应用拓展,真正解决船用蒸汽机的是詹姆斯瓦特。他在1765年发明了双缸蒸汽机。1768年他与英国伯明翰轮机厂的老板马修博尔顿合,作，专门研制了一台用于船舶推进的特殊用途的蒸汽机，这就是世界上早期蒸汽机船上普遍使用的博尔顿-瓦特发动机，从而完成了船舶动力的第三次革命。船舶的推动力从人力、自然力转变为机械力，船舶用蒸汽机提供的巨大动力，使人类有可能建造
28、越来越大的船，运载更多的货物。,5 应用拓展,在船舶上采用蒸汽机作为推进动力的实验始于1776年,经过不断改进，至1807年，美国的富尔顿制成了第一艘实用的明轮推,进的蒸汽机船“克莱蒙”号。尽管这些机型从经济上来看都不是成功的。然而数十年之内，轮船和铁路使水陆交通都发生了革命。此后，蒸汽机在交通上作为推进动力历百余年之久。,5 应用拓展,在陆路交通方面，人们开始研制一种能以蒸汽机推动车辆快速行进的运输工具。 1800年，英国的特里维西克设计了可安装,在较大车体上的高压蒸汽机。1803年，他把它用来推动在一条环形轨道上开动的机车，找来喜欢新奇玩意儿的人乘坐，向他们收费，这就是机车的雏型。,5 应
30、，史蒂芬孙没有气馁，而是不断进行改进。,史蒂芬孙在试运行“布拉策号”机车时，虽然取得了成功，但也暴露出许多问题，如噪音太大，振动强烈，蒸汽机随时都有,5 应用拓展,以减少发生危险时的损害等。到1825年史蒂芬孙试运行“旅行者号”机车时，情况已经有了相当大的改善。“旅行者号”牵引着6节煤车、20节挤满乘客的车厢，载重达90吨，时速15英里。铁路两旁人山人海；还有人骑着马，打着红旗走在火车前面开道。随着火车的一声鸣叫，它向全世界宣告了铁路时代的到来。,他在车厢下面加装了减震的弹簧，用熟铁代替生铁作铁轨的材料，在枕木下加铺了小石子，增加车头和车厢的车轮数量，把蒸汽机安装在车头,5 应用拓展,蒸汽机的
31、发展在20世纪初达到了顶峰。它具有恒扭矩、可变速、可逆转、运行可靠、制造和维修方便等优点，因此曾被广泛用于电站、工厂、机车和船舶等各个领域中，特别在军舰上成了当时唯一的原动机。,19世纪末，随着电力应用的兴起，蒸汽机曾一度作为电站中的主要动力机械。1900年，美国纽约曾有单机功率达5000kw的蒸汽机电站。,5 应用拓展,在历史上，工业革命与美国革命和法国革命几乎是同一时期出现的。虽然人们当时似乎对工业革命认识不清楚，但是今天人们可以看出它对人类,日常生活的作用显然要比那两场伟大政治革命都重要得多。因此，詹姆斯瓦特是历史上最有影响的人物之一。,5 应用拓展,瓦特在原有的纽可门蒸汽机基础上发明的
32、新式蒸汽机结构，在这之后的50年之内几乎没有什么改变。瓦特蒸汽机发明的重要性是难以估量的，它被广泛地应用在工厂成为几乎所有机器的动力，改变了人们的工作生产方,式，极大地推动了技术进步并拉开了工业革命的序幕。它使得工厂的选址不必再依赖于煤矿而可以建立在更经济更有效的地方，也不必依赖于水能从而能常年地运转，这进一步促进了规模化经济的发展，大大提高了生产率的同时也使得商业投资更有效率。,6 成就影响,蒸汽机为一系列机密加工的革新提供了可能，更高的工艺保证各种机器包括蒸汽机本身的性能提高。经过不断的努力，引入更高气压的蒸汽，蒸汽火车蒸汽轮船便很快相继问世。,蒸汽机车加快了19世纪的运输速度：蒸汽机蒸汽
33、轮机发电机，蒸汽为第二次工业革命即电力发展铺平了道路。,6 成就影响,瓦特是世界公认的蒸汽机发明家。他的创造精神、超人的才能和不懈的钻研为后人留下了宝贵的精神和物质财富。瓦特改进、发明的蒸汽机是对近代科学和生产的巨大贡献，具有划时代的意义，它导致了第一次工业技,术革命的兴起，极大的推进了社会生产力的发展。到19世纪30年代，蒸汽机广泛应用到纺织、冶金、采煤、交通等部门去，很快引起了一场技术革命。美国人富尔顿发明了用瓦特蒸汽机作动力的轮船；英国人史蒂芬逊发明了用瓦特蒸汽机作动力的火车。瓦特的蒸汽机成为真正的国际性发明，它有力地促进了欧洲18世纪的产业革命，推动世界工业进入了“蒸汽时代”。,6 成
34、就影响,1784年4月，英国政府授予瓦特以制造蒸汽机的专利证书。瓦特在英国和欧洲大陆各国的学术界和科学界享有崇高的地位。1784年他成为爱丁堡皇家学会的会员，1785年又成为伦敦,皇家学会的会员。1808年，他成为法兰西学士院的成员，1814年，他又被选为法国科学院的8名外籍院士之一。各国科学界都承认瓦特是他们之中最著名的一员。,6 成就影响,瓦特由于这样一个划时代的伟大发明，从一个一贫如洗的无名小卒，一下子成为一个名利双收的大人物了。他在11年的时间里获得了七万六千磅的专利税。为了保护自己的专利，他到了晚年时多少显得有些学阀作风了。他经常向法院起诉，阻止和压制别,人的发明创造，甚至不许自己的
35、助手去实验用蒸汽来发动四轮车。这是一个科学家的悲剧，也是他那个时代和社会在他身上打下的烙印。尽管如此，他仍然是一位伟大的发明家。他毕生精力集中于蒸汽机的发明，前后达20余年。他对科学技术和社会进步所作出的巨大贡献，人民是不会忘记的。,6 成就影响,瓦特死后安葬于家乡汉兹沃斯的圣玛丽教堂后的公墓。多年后教堂扩建，使得瓦特的墓地实际上处于新教堂的内部。教堂里并建有瓦特、博尔顿与默多克三人的纪念像。同时瓦特参加的月亮学社的纪念碑上也有瓦特与一台蒸汽机雕绘。伯明翰 的一所学,校以瓦特的名字命名。瓦特的众多手稿还保存在伯明翰中心图书馆里，图书馆前至今还有瓦特的雕像。博尔顿的旧居现在是一个博物馆，用以纪念
36、他与瓦特在蒸汽机发明上的贡献。,6 成就影响,在英国各地，有超过50条道路以瓦特的名字命名。在伦敦的西敏寺也建有瓦特纪念碑。 瓦特被誉为人类历史上最著名的发明家之一。在美国作家查尔斯穆雷的人类成就一书中，他曾经做,过调查，在历史上最知名的229位发明家中，瓦特与爱迪生并列第一位。在1978年迈克尔哈特发表了一篇引发热烈讨论的作品人类历史最有影响力的100人中，瓦特因为发明蒸汽机而被列在第22位。,6 成就影响,使用。原子反应堆即不直接产生机械能，又不直接产生电能，原子反应堆实际上只是加热水，这个水被沸腾后的蒸汽通过蒸汽机来转化为有用的功。蒸汽不一定需要通过燃烧来产生，比如使用太阳能聚热器也可以
37、产生蒸汽推动蒸汽机。,现代蒸汽机的最大的优点是它几乎可以利用所有的燃料将热能转化为机械能。不象内燃机那样它对其燃料不挑剔。此外没有蒸汽机的话原子能无法被,7 蒸汽机的优缺点,，惯性力限制了转速的提高；工作过程是不连续的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。,蒸汽机的弱点是：离不开锅炉，整个装置既笨重又庞大；新蒸汽的压力和温度不能过高，排气压力不能过低，热效率难以提高；它是一种往复式机器,7 蒸汽机的优缺点,高、单机功率大、转速高、单位功率重量轻和运行平稳等优点，将蒸汽机排挤出了电站。 接着电动机又以其使用方便，代替了蒸汽机在工业设备中的应用。然而小功率蒸汽机热效率比汽轮机高，所以在产煤区
38、或只有劣质燃料的地区或某些特殊场合，蒸汽机仍有发挥作用的余地。,因此，抛弃了笨重锅炉的内燃机，最终以其重量轻，体积小、热效率高和操作灵活等优点，在船舶和机车上逐渐取代了蒸汽机。汽轮机则以其热效率,7 蒸汽机的优缺点,机继承了蒸汽机以蒸汽为工质的特点，和采用凝汽器以降低排汽压力的优点，摒弃了往复运动和间断进汽的缺点；内燃机继承了蒸汽机的基本结构和传动形式，采用了将燃油直接输入汽缸内燃烧的方式，形成了热效率高得多的热力循环；同时，蒸汽机所采用的汽缸、活塞、飞轮、飞锤调速器，阀门和密封件等，均是构成多种现代机械的基本元件。,蒸汽机有很大的历史作用，它曾推动了机械工业甚至社会的发展。随着它的发展而建立
39、的热力学和机构学为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础；汽轮,7 蒸汽机的优缺点,瓦特被誉为人类历史上最著名的发明家之一。瓦特 从一名普通的修理厂徒工，到工业革命中的蒸汽机的改良者，瓦特对英国乃至整个世界都产生了重要的影响。瓦,特的趣闻轶事，瓦特的贡献，瓦特的精神都在影响着一代又一代的世人。现在就让我们来谈谈有关瓦特的一些趣闻轶事：,三、趣闻轶事,我们都知道这样的故事：瓦特小时候看到水烧开时，水壶盖被顶起来，就好奇地问奶奶，奶奶告诉他是蒸汽的作用。于是瓦特开始研制蒸汽机，又于是蒸汽机就被发明了出来。,故事的经过是这样的：瓦特小时候非常喜欢提问题。一天，他在厨房里看奶奶做饭。一会儿，炉子上烧的水开了，
40、奶奶对瓦特说：“孩子，帮奶奶把炉上的水壶拿下来。”瓦特答应着来到火炉旁。他看见壶里冒出的水蒸汽，不断发出“哧哧”的声响，壶盖也不停地上下跳动，瓦特感到很奇怪，就问奶奶：“奶奶，壶盖为什么会上下跳动呢？”,1 瓦特与水壶的故事,奶奶说：“水一开，壶盖就跳动了呗。” 瓦特又问：“为什么只有水开了，壶盖才会跳动？”奶奶一时答不上来，就没再吭气。 这以后，瓦特像着了魔一样，常常盯着烧水壶，一看就是大,半天。他想：“壶盖一定是被水蒸汽推动而上下跳动。既然一壶开水，产生更多的水蒸汽，不就可以推动更重的东西吗？” 随着年龄的不断增长，瓦特逐渐明白了：水蒸汽在膨胀时，它的压力要比水大一千八百倍。瓦特从水蒸汽原
41、理中，进一步得到启发，他又在吸取前人经验的基础上，经过无数次的试验，发明了“蒸汽机”，他的这一发明，推动了世界工业的大发展。 从瓦特的故事中，我们体会到什么呢？,1 瓦特与水壶的故事,瓦特从小性格就很倔强。他和别的孩子一样都喜欢玩具，但是与众不同的是，到他手里的玩具一定要拆开，零件要卸下来，要看个究竟，弄个明白。然后。再按,照原来的模样，安装上，组合好，使玩具恢复原状。一次邻居家孩子的小车坏了，那个孩子很着急，瓦特拿过来，鼓捣鼓捣就好了。象这样的事可多了，不知瓦特给孩子们修好了多少玩具呢。,2 倔强的性格,瓦瓦特的父亲是一个穷苦的木匠，整日如牛负重地劳动着。母亲负担家务，整个家庭充满着痛苦和忧
42、愁，由于他出生于这样贫寒的家庭，自然父母很难给他以结实健康的身体。童年的瓦特身体,非常虚弱，骨瘦如柴。贫病交加，使他失去了入学校读书的机会。时间长了，孩子们也都不体谅他，见他不上学，游手好闲，常常半真半假地说他坏话，叫他“懒孩子”、“病包子”。瓦特听了很不高兴。,2 倔强的性格,瓦特很有自尊心。他不甘心这样虚度童年，他要求读书，渴望学习。在他强烈的要求下，父母又拗不过他，只好答应，不管春夏秋冬，不管怎样辛苦劳累，都要抽空教他读书，写字，有时还帮,他学些算术。就这样，童年的瓦特，在贫寒的家庭里，过着他那聊以自慰的学习生活。学的知识虽不多，他却记得很牢固，有时还能举一反三。大约在他六七岁时，发生过
43、这样一件事：,2 倔强的性格,有一天，一位客人来看望他父亲。闲聊时，客人看见瓦特正拿着一支粉笔在地板上，火炉上，画些圆圈和直线。客人便关切地对他父亲说：“你为什么不送孩子进学校学些有用的功课呢？在家,里乱画，岂不白白浪费时光吗？”父亲马上哈哈笑起来，然后回答说：“ 先生，你仔细看看，你看我的孩子在画什么？” 原来是在演算一个几何学上的问题，客人完后，赞许地拍拍瓦特的肩膀。瓦特的倔强性格，表现在他对文化科学知识的追求上，孜孜不倦，不达目的，决不释手。倔强的性格没有给他带来什么损失，相反地成了他可贵的东西。,2 倔强的性格,瓦特刻苦好学，有时读书通宵达旦。十五岁时，就读了一些工艺和物理方面的书籍，
44、已经具有了一些自然科学知识。他喜欢天文学，常常一个人躺在草地上，观察天空的星星。他喜欢做模型；,小起重机、小辘轳、小抽气筒以及船上用的各种物件，他几乎都做过，有的反复做过多次。他父亲被孩子的好学精神感动了，慷慨地把自己使用多年的一套木工工具送给了瓦特，以示支持。,3 坎坷的道路,瓦特利用这些工具，运用所学知识，试作了一件发电机器。这种机器转动时，能放射出灿烂耀眼的火花，还能产生一种电流，触到身上，有强烈的刺激感。邻居的孩子看了感到既新奇又神秘，都说瓦特了不起；年长的人也赞,扬瓦特，说他有出息。瓦特的学习生活多有趣味啊，可是天下常常有一些不以人的主观意愿为转移的事。瓦特十八岁那年，家庭生活更加困
45、苦，几乎到了断炊的地步。生活所迫，他不得不去外地谋生。他离开家庭时，衣服褴褛，只背着一个衣箱，箱中除了仅有的一件旧背心、一双袜子外，其余的则是工具和那件破围裙了。,3 坎坷的道路,开始，瓦特到了格拉斯哥，在一家数学仪器店里，学习制造仪器。这工作倒可心，活儿很顺手，又能向长者学习一些技艺。可是老板很吝啬，对瓦特很刻薄。这种谋生，解决不了家庭的困难,。不久，他随着一位老船长到了伦敦。原想到伦敦也许会好一些，没成想，反而遭了难。瓦特几乎天天徘徊在街头上，寻找职业。也许人家看他面容过于憔悴了吧，多日来，没有一个人收留他，雇佣他。,3 坎坷的道路,伦敦是一个繁华的闹市，有百万人口，然而却容纳不下一个年轻
46、的单身汉。在万不得已的情况下，他以不计报酬的 特殊条件，在一家钟表店里落了脚。伦敦的寒酸生活，摧残了瓦特那经不起,折腾的身体，使他失去了青春的活力；但也磨炼了他 的毅力。过了一段时间，瓦特使离开了这敲骨吸髓的钟表店，返回格拉斯哥城。,3 坎坷的道路,到了格拉斯哥，瓦特打算支撑个门户，开设一家制造数学仪器的小商店。在筹划中，遭到了同行业主的刁难和阻拦，没有实现。说也巧，正在为难之时，得到了,本城一位大学教授的帮助。教授给他在格拉斯哥大学里，借了一间房子，名义上是专门为大 学制造数学仪器，可实际上，是修理理科仪器。,3 坎坷的道路,在这所大学里，他结识了一些教授、学者，他阅读了一些科学书籍，他打开
47、了科学知识宝库的大门，他如饥似渴的求知欲，得到了起码的满足。在这里，他恢复了身体，恢复了青春。此时瓦特刚刚二十岁。,坎坷的道路，使瓦特看到了人世间的辛酸和不平。但他没有怯馁，反而增加了勇气，他要通过高尚的劳动，勤劳的双手，去迎接那新的希望和光明。,3 坎坷的道路,瓦特1736年出生于英国苏格兰西部的格林诺格镇，他的祖父曾经是一位教师，教授数学、测量学和航海学，父亲原来是个造船技术工人。后来自己经营过造船业和建筑业，做过仪器制造家和商,人，还曾经一度担任过小镇的地方行政官。耳濡目染，瓦特从幼年起就随父亲学习各种手艺。他心灵手巧，从小接触和了解了不少技术方面的知识，并养成了一种独立思考和探索奥秘的兴趣和习惯。他的家庭环境对他日后攀登技术高峰起到了一定的作用。,4 喜欢寻根问底的孩子,瓦特从小身体虚弱，到了入学年龄，仍不能去上学。过了入学年龄好几年，他才到镇上的学校学习。在学校里，他不喜欢与小朋友们打闹，只爱独自沉思默想。关于他的童年，曾有过一个广为人知的传说：有一天，小瓦特在,家里看见一壶水开了，蒸汽把壶盖冲得噗噗
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