瓦特對蒸汽機的貢獻

巫亞珍

1736年，瓦特（如圖1）出生在英國的一個木匠家庭，瓦特從小就喜歡學習，愛動腦筋，特別喜歡探究。據(jù)說一天晚上，他在和別人玩耍時，忽然聽到廚房里的水開了，跑去一看，蒸汽沖動壺蓋，壺蓋被頂起來了，噗噗作響，瓦特就在水壺上做起小實驗來。他用布把壺嘴堵死，結果蒸汽把壺蓋沖掉了，奶奶看見他在玩水壺，大聲斥責，不許他再玩。但是瓦特不理奶奶，繼續(xù)做實驗，體驗蒸汽的威力，瓦特手巧，會自己修理和制作玩具。20歲時，瓦特進入格拉斯哥大學，當了教學儀器修理工。

18世紀時，英國的紐可門發(fā)明了紐可門蒸汽機，紐可門蒸汽機有一個很大的缺點：工作時需要消耗大量的水蒸氣，要燃燒大量的煤！瓦特對紐可門蒸汽機做了一系列重大改進，發(fā)明了高效率的瓦特蒸汽機，推動了工業(yè)技術革命的興起。

瓦特對蒸汽機有哪些方面的貢獻呢？

首先，瓦特設計了一個和汽缸分離的冷凝器，顯著提高了蒸汽機的熱效率。

瓦特發(fā)現(xiàn)紐可門蒸汽機中的大部分蒸汽能量未被利用，所以熱效率低，浪費燃料，瓦特想，紐可門蒸汽機的熱效率低是水蒸氣在汽缸內部冷卻造成的，為什么不能讓水蒸氣在汽缸外部冷卻呢？于是，瓦特設計了一個和汽缸分離的冷凝器，把做功后的水蒸氣導出汽缸外冷卻，大大降低了蒸汽的消耗量，節(jié)約了煤。

第二，瓦特把蒸汽機活塞的直線運動變?yōu)檩嗇S旋轉的圓周運動，讓蒸汽機成為了能帶動一切機器工作的動力機。

帶有冷凝器的蒸汽機同老式蒸汽機相比，除了熱效率提高外，在作為動力機來帶動其他機器工作的方面，沒有進步。瓦特發(fā)現(xiàn)，活塞只能做直線運動是真正的局限，1781年，他發(fā)明了齒輪聯(lián)動裝置，把活塞往返的直線運動轉變?yōu)辇X輪的旋轉運動，他還在輪軸上加裝了一個飛輪，使圓周運動更加均勻。

第三，瓦特發(fā)明了帶有雙向裝置的高壓汽缸，讓蒸汽機的效率得到飛躍。

瓦特發(fā)現(xiàn)，蒸汽機在進行輪軸的旋轉運動時，會多消耗不少能量，瓦特對汽缸本身進行了研究，他猜想，如果讓蒸汽能夠從一端進入，從另一端排出，讓蒸汽既能推動活塞向上運動又能推動活塞向下運動，活塞就可以靠從兩邊進出的蒸汽連續(xù)推動了。瓦特根據(jù)這一設想，研制出了帶有雙向裝置的新汽缸，把活塞的“單向式”推動改為“雙向式”推動，而且把引入汽缸的蒸汽變?yōu)楦邏赫羝羝麢C的效率翻倍提高了！通過這三次技術的飛躍，紐可門蒸汽機完全演變成了瓦特蒸汽機！

1788年，瓦特發(fā)明了離心調速器和節(jié)氣閥，對蒸汽機的運轉實行自動調節(jié)。1790年，他又發(fā)明了汽缸示功器、壓力表等一些裝置，經(jīng)過這些改進。瓦特蒸汽機性能更優(yōu)良，配套更齊全，更實用，成為用于一切動力機械的“萬能原動機”。

瓦特蒸汽機大大推動了工業(yè)革命！19世紀40年代，瓦特蒸汽機完全取代了其他動力，機器大生產(chǎn)代替了手工業(yè)生產(chǎn)，開始了社會現(xiàn)代化，瓦特蒸汽機還引起了交通運輸?shù)母锩谷祟愡~入了“火車、輪船時代”。

為了紀念瓦特對社會的杰出貢獻，人們把功率的單位命名為“瓦特”！

責任編輯 程哲