“一个人的奋斗,不论成败,只是在把世界雕琢完美,尽你所能,沉静和坚毅地尽力去做。”这是在形容一位伟大的科学家、发明家,他就是发明蒸汽机的瓦特。
1736年,瓦特出生于英国造船业发达的格拉斯哥城附近的格里诺克镇。他的祖父曾经是一位教师,教授数学、测量学和航海学,叔叔是机械工人,父亲是造船工人。因为家里经济条件不好,瓦特几乎没上过学,但是受到祖父、叔父以及自己父亲的影响,瓦特从小就懂得了不少机械制造的知识,培养了制造机械的兴趣。
瓦特在很小的时候就开始当学习学徒。18岁那年进格拉斯哥城学习手艺,后来又去伦敦专门学习机械制造业。1756年,瓦特学期未满,到了苏格兰的格拉斯哥。他特别想自己开个店,但是他的学徒期太短,不够独立经营的标准,因此没有获得当局的批准。
1757年,瓦特到格拉斯格大学找到一份工作,即做机修工,主要负责制作和修理教学仪器。这份工作为瓦特提供了良好的学习与实践的机会。他勤奋认真的学习专业知识,另外还掌握了德文和意大利文,一有机会就向大学里的教授请教,有时还和他们争论科学技术问题。同事,瓦特还结识了著名物理学家布莱克教授。从他那里,瓦特学到了关于热学的知识,这对他日后的发明益处很大。
早在1679年法国工程技师巴本就制作了“蒸煮器”,就像现代的高压锅。在这基础之上,巴本进一步研制出了第一台活塞式蒸汽机,但他未能改进成实用的蒸汽机。这种机器的原理是在汽缸底部放有少量的水,一加热,水的蒸汽就会推动活塞。当停止加热时,汽缸下落,可以提供动力。但是因为矿井太深,用机械排水需要耗费很大的人力、财力和财力,所以英国政府公开悬赏,希望有人能解决矿井的排水问题。
英国工程师萨费里发明了蒸汽泵来解决这个问题。1698年,英国的塞莱斯发明了实用的无活塞式蒸汽机,能应用在矿井中,被称为“矿山之友”,但受当时材料和技术的限制,无法推广。直到1705年,纽可门创造了空气蒸汽机。他通过向汽缸里装冷水喷射器,使得降温冷凝的速度有了很大的提高。
1763年,格拉斯格大学买了一台纽可门的蒸汽机用来做实验。经过一段时间的研究,瓦特发现这台在当时还算是先进的蒸汽机仍然存在很大的弊处,其一是使用时燃料的耗费量特别大,而且体形还很笨拙,另外它的应用范围有限,只能用于矿井抽水和灌溉。看着这台机器,瓦特对自己说:“我一定要研究一台更好的蒸汽机。”
瓦特开始自筹资金,租了间地下室,买了必要的设备。一年之后,瓦特自己制造的蒸汽机开始点火了。但水沸腾起来之后,蒸汽机却一动不动,水汽从里面冒了出来把屋子里搞得雾气腾腾。经过检查发现,原来是蒸汽机漏汽,瓦特的第一次试验失败了。“我一定能成功!”瓦特并没有灰心。
但是,瓦特面临了资金不足的现实问题。当时,造一台蒸汽机需要几千英镑,而瓦特一年的工资也才不过35英镑,他只好向朋友求助。幸好他有一个叫巴克的朋友为他提供经费,给予他很多帮助。当瓦特看到曙光的时候,巴克突然破产了,瓦特又走投无路了。
“瓦特,我给你带好消息了。”正当瓦特在自己的实验室里一筹莫展的时候,巴克也在四处奔走,想法为瓦特寻找支持者。
“什么好消息,赶快告诉我。”瓦特兴奋起来,又有了奋斗的激情。
“伯明翰有一个铁器制造商,叫马太·波尔敦,他答应为你提供经费,并且维持你的生活,直到这个事业获利为止。”
“他有什么条件?”
“在你成功后,他想占有蒸汽机专利权的三分之二作为对他的补偿。”
“好,我同意了!”
在马太·波尔敦金费的援助下,瓦特终于在1796年制成了有分离冷凝器的单动式蒸汽机。这种蒸汽机比纽克曼的蒸汽机可节省75%的燃料。
但瓦特并没有满足所取得的成就,又在1782年,发明了具有连杆、飞轮和离心调速器的双动作蒸汽机,制成了新的可实用的蒸汽机。由于这种蒸汽机把往复的直线运动变成连续而均匀的圆周运动,因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”。
到19世纪30年代,蒸汽机广泛应用于纺织、冶金、采煤、交通等部门,并引起了一场技术革命。这就是所谓的“蒸汽时代。”
瓦特逝世于1819年,后人为了纪念他的伟大发明,把发电机和电动机的功率计算单位称为“瓦特”。现代家庭用的电灯、电暖器、电熨斗的功率都称为“瓦,W”,那是“瓦特,Watt”的简称,也是为了纪念他为人类作出的杰出贡献。
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