瓦特

瓦特(James Watt,1736年1月19日-1819年8月19日,水瓶座)。英国近代著名的发明家、工程师,世界上第一台单动式蒸汽机和联动式蒸汽机的发明者,为英国的工业革命做出了杰出的贡献。

人物档案

姓名:詹姆斯·瓦特

生卒年:1736年1月19日-1819年8月19日

出生地:苏格兰的格里诺克镇

国籍:英国

身份:发明家

生平纪事

1736年1月19日,瓦特出生在苏格兰的格里诺克镇。父亲是一位熟练工人,后从商;母亲出身望族,有着良好的家世与教养,对幼年的瓦特进行了很好的启蒙教育,培养了他观察思考的兴趣和动手实践的能力。

瓦特幼年时体弱多病,因此没有受过完整的正规教育。受家庭的影响,瓦特从小就爱摆弄机械,对物理和数学产生了很大兴趣。他看到大人修理东西,就在房边拾些边角废料模仿着摆弄,这些便是他幼年时最好的玩具。

瓦特8岁时身体稍好些,便被家人送到文法学校去上学。在学校他表现得沉默寡言,并不引人注意,直到他13岁升到中学时,才渐渐显露出他的才能来。他的数学老师常对他赞不绝口:“这孩子是数学天才,头脑不凡。”瓦特在这位老师的指导下,数学成绩有了很大进步。

中学毕业后,瓦特开始在父亲的作坊劳动。对他来说,这里无疑是最好的学校,他开始尽情地发挥在手工操作技能方面的才华,不久,作坊上上下下的工艺操作他就全掌握了,成了一个工作熟练的正式工人。

1753年,对瓦特来说是非常不幸的一年。这年,他的母亲因病去世,父亲在商业上也不顺利,他的大学梦破灭了。瓦特只好自谋生路,单身前往伦敦去学习制造教学器具的技艺。虽然瓦特在伦敦吃尽苦头,经常忍饥挨饿,但是一年以后他终于掌握了制造教学器具的全部工艺。

不久,格拉斯哥大学的迪科博士来信,建议他到那里去维修许多在海上运输中破损的天文仪器。瓦特到了那里,很快修好了那些天文仪器,颇受迪科博士的赞赏。在迪科博士的帮助下,瓦特在格拉斯哥大学建筑物的角落里,开了一个类似大学附属教学仪器制造所的店铺,出售各种教学器具、乐器、各种玩具以及其他一些杂品,兼作一些修理工作。

在大学工作期间,瓦特认识了化学家约瑟夫·布莱克和约翰·鲁宾逊,从他们那儿学到不少科学理论知识。

1764年,格拉斯哥大学的一台纽可门蒸汽机的教学模型坏了,请瓦特来修理。瓦特不但很快地修好了这台模型,而且对这台当时最先进的蒸汽机进行了深入研究。瓦特决定自己制造蒸汽机。他和几个助手夜以继日地试验,经过无数次失败后,终于在1768年制造出能够运转的蒸汽机。

实验成功后荣誉纷至沓来。1 7 8 5年,瓦特被选为伦敦皇家学会会员, 1806年,他被授予格拉斯哥大学法学博士头衔,1814年,他被接收为法国科学家学会的国外会员。

1819年8月25日,瓦特在希思菲尔德郡的家里去世,享年84岁。

后人为纪念这位伟大的发明家,把功率单位定名为“瓦特”。

科技贡献

随着社会生产力的发展和社会经济的需要,人们开始向自然科学和工程科学领域进军,纷纷试图制造蒸汽机。

1761年至1762年,瓦特着手改进蒸汽机的试验。在修理纽可门蒸汽机时,瓦特研究了大气的压力和它的密度的关系,从而断定要在一个冷凝的蒸汽机中实现高效率地应用蒸汽,有两个不可缺少的条件:一是冷凝的温度尽可能降低,否则不会有好的真空;另一是汽缸应该保持如同进入的蒸汽一样热。于是瓦特就用空气泵抽吸缸内水汽,提高真空度。其后瓦特发明了和汽缸分离的冷凝器。在机械师的帮助下,瓦特成功制造了精密汽缸,并解决了活塞的工艺问题。这样,瓦特很好地改进了纽可门蒸汽机,发明了单动式蒸汽机。

瓦特发明的这种单动式蒸汽机耗煤量少,仅为纽可门蒸汽机的四分之一,运转速度较快,可广泛应用于矿井的排水工作。

1769年1月,瓦特首次获得蒸汽机的专利证。后来瓦特开始进一步研制生产蒸汽机。1871年,瓦特第二次获得蒸汽机专利证。专利证上详细记载了活塞往返运动转变为回转运动的5种不同方法。这种活塞的回转运动更便于引擎带动机器。

1782年,瓦特经过多次实验,发明了具有重大意义的联动式蒸汽机,第三次获得专利证。联动式蒸汽机以蒸汽为动力,交替推动活塞,并采用曲柄机构,进行回转运动来推动各种机器,效率大大提高。这种联动式蒸汽机应用到纺织工业和冶金工业中,很快引起了这些部门的技术革命。

1784年,瓦特第四次获得专利证。专利上记载了蒸汽机的一种连杆装置,就是把活塞轴的柄顶端连接杠杆。这样既可拉,又可推,还可同时引导直线移动。瓦特的蒸汽机已装上曲轴、飞轮,活塞可以靠从两边进来的蒸汽连续推动,再不用人力去调节活门,世界上第一台真正的蒸汽机—“万能蒸汽机”诞生了。

此后,瓦特又发明了蒸汽机的离心自动调速器,应用这种器械转动引擎,能自动地控制速度。瓦特对蒸汽机发展的又一个重要贡献是发明了指示器,它是能表示出蒸汽压力与容量关系的仪表。自此瓦特完成了对蒸汽机的全部改进和发明过程。

影响评述

由于瓦特把蒸汽机的往复直线运动变成为连续而均匀的圆周运动,从而可以经过传动装置带动一切机器运转,成为能普遍用于工业和交通运输业的“万能动力机”。这种高效率的蒸汽机很快取代了旧式的蒸汽机,被各工业部门迅速采用。从此,动力机、传动机和工作机组成了机器生产系统,成为近代产业的核心。

到19世纪30年代,蒸汽机广泛应用到纺织、冶金、采煤、交通等部门中,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做动力的轮船;英国人史蒂芬逊发明了用瓦特蒸汽机做动力的火车。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”。