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蒸汽机原理(西方怎么反超的中国？瓦特发明蒸汽机那年，乾隆正在大搞文字狱)

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发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

爱历史的女子有慧根，第86期

工业革命从英国开始，蔓延到欧洲和亚洲，带来了广泛的社会变革，对人类社会产生了极其重大的影响。

首先，工业革命是一场史无前例的革命，它使社会生产力得到了巨大的发展。

其次，它导致了社会划分为两个对立的阶级，即资产阶级和无产阶级。

同时，工业革命打乱了亚欧之间几乎平衡的农业世界的发展水平，完全超越了当时劳动效率略高于欧洲的亚洲地区和领先欧洲数千年、落后西方300年的中国地区的生产力，迎来了一个全新的时代。它还将世界上所有的国家和地区推入了资本主义世界的经济体系。

而此时的中国在干什么呢？

中国，正在“十全老人”——乾隆皇帝的统治之下，整个清朝正笼罩在“文字狱”的阴云之中，士农工商皆朝不保夕，人人自危！更别说创新和工业发展了！

（一）瓦特发明蒸汽机，开启一个全新的时代，欧洲生产效率反超东方

有一个传说，大约在公元前2世纪，古埃及出现了用蒸汽驱动球体的机械装置，但由于年代久远，无法确认细节。还有记录显示，在公元一世纪，古希腊发明家希罗用蒸汽为他的玩具提供动力，而大画家达芬奇用画笔画了一门以蒸汽为动力的大炮。

更精确地使用蒸汽作为动力可以追溯到近代：1698年，英国工程师萨维里发明了蒸汽驱动的抽水机，1712年，英国人纽科门发明了更高效的蒸汽机，它使用活塞将水与冷凝的蒸汽分离。

说到蒸汽机，大家都知道瓦特发明了它。 但这并不是说在瓦特之前就没有使用蒸汽的机器。事实上，蒸汽机的发明是一个创造、发展和逐步完善的过程。而瓦特对蒸汽机的发明，始于对纽科门蒸汽机的改进。

1736年1月19日，詹姆斯·瓦特出生在苏格兰格拉斯哥市附近的一个机械师家庭。从很小的时候起，他就对机械工程很着迷。由于家庭破裂，瓦特在离开中学时就去了伦敦，学习机器制造贸易。他是一个具有如此天赋和勤奋的人，他在一年内就学会了别人需要四年才能学会的东西。随后，瓦特在家乡的格拉斯哥大学担任乐器修理师的工作。

当时，纽科门的蒸汽机在生产中被广泛使用，并引起了人们的极大兴趣，尤其是詹姆斯·瓦特。机会只降临到那些准备抓住它的人身上。 瓦特就是这样一个有准备的人。

1764年的一天，格拉斯哥大学纽科门蒸汽机的模型被送到瓦特那里进行维修。瓦特不仅修复了这台机器，还对其结构和工作原理产生了兴趣。他找到布莱克教授，希望共同研究一个解决方案，以减少煤炭消耗，提高纽科门蒸汽机的效率。随后，瓦特发现纽科门蒸汽机没有独立的汽缸和冷凝器，这就浪费了大量的热能，于是他开始实验，改造纽科门蒸汽机。

他筹集了资金，租了一个实验室，并开始用冷热容器进行蒸汽机的实验。他认为，这样一来，做工的汽缸将始终是热的，而冷凝蒸汽的过程将在另一个容器中进行，这样，热和冷就不会在同一个汽缸中重复出现，从而节省热量。经过多次实验和多次失败，瓦特终于完善了具有实用价值的单动式蒸汽机并申请了专利。

为了普及他的发明，瓦特举行了一次公开比赛，使用他自己设计的和纽科门设计的蒸汽机抽水。结果是，使用相同数量的煤，瓦特的蒸汽机能够抽出五倍于纽科门蒸汽机的水。看到瓦特的蒸汽机在1736年1月19日诞生的优越性，人们开始取代纽科门的蒸汽机。

瓦特并没有就此止步，而是吸收了一位德国科学家的原理，他利用进气阀和排气阀使气缸往复运动，并利用飞轮和曲柄使活塞的往复运动变成圆周运动，但不幸的是，这项技术已经被皮卡德申请了专利。然而，他找到了另一种方法，利用行星齿轮机构将往复运动变成圆周运动，并最终于1781年10月为他的双动式蒸汽机申请了专利。

瓦特继续他的研究，1784年，他通过飞轮解决了旋转的稳定性问题，并获得了第三个蒸汽机专利。两年后，他研究了蒸汽机中的气体分布结构，并获得了第四项专利。瓦特的不懈努力还促成了压力表的发明，以确保机器的安全。最后，在1794年，双动式蒸汽机的发明完全得到了完善。 这一年，随着皮卡德的专利到期，瓦特将行星齿轮结构改为曲柄连杆结构，从而将蒸汽机推进到一个更完美的水平。

1781年，哈姆布劳尔发明了一种 "双管蒸汽机"，瓦特认为这是对他自己专利的引用，并将此事告上法庭，以阻止他的发明的推广。特雷维西克发明了 "高压蒸汽机"，瓦特也强烈反对，并要求议会宣布其危险和非法。他的助手们试图在蒸汽机车上运行车厢，但他也不支持，瓦特直到晚年仍对蒸汽机车持敌对态度。

然而，蒸汽机的发明是工业革命的催化剂，它传播到美国、德国、法国和其他地方。瓦特对人类的进步做出了宝贵的贡献。 国际单位制使用瓦特作为功率单位，以纪念这位发明家。

（二）火车和轮船的发明：开启运输新时代，运输效率反超东方

1.轮船：从此行船，不再靠风

瓦特发明蒸汽机后，许多人认为："如果蒸汽机能用于运输，大大改善我们的道路范围，那该多好"。1789年，一位名叫富尔顿的美国青年来到英国拜访蒸汽机的发明者瓦特，并告诉他自己将蒸汽机用于船舶的想法。

1803年的一天，在晴空万里、万里无云的情况下，富尔顿决定在法国巴黎的汉娜河上进行一次试航行。富尔顿的蒸汽船是一艘大船，长约21米，宽约2.5米，与其他船只不同的是，它是由一个8马力的蒸汽机驱动。起初，这艘大船在塞纳河上呼啸而过，烟雾缭绕，但很快河两岸的围观者开始大声嘲笑富尔顿是 "富尔顿的蠢东西"。第一次试运行以人们对他的嘲笑告终。

但富尔顿并没有因为一次失败而感到气馁。为了继续他的研究，他向许多地方寻求帮助，甚至见到了拿破仑。结果，拿破仑认为他是个骗子，把他轰走了。最终，富尔顿开始得到美国政府和企业家的支持。有了资金，富尔顿全身心地投入到研究中。每当他失败时，他就告诉自己："如果我能制造出一艘蒸汽船，这将是世界航运史上的一项伟大发明。我一定能做到的！"

1807年，富尔顿再次尝试在美国纽约的哈德逊河上航行。这一次，这艘汽船被命名为 "克莱蒙特号"。这艘汽船长45米，宽4米，没有船码、船帆或桅杆，只有一个大烟囱和船两边的大水轮。船的两边的人仍然叫它 "富尔顿的蠢东西"。在河两岸观众的注视下，克莱蒙特号驶出了码头，船上浓烟滚滚，速度达到每小时9千米。看着 "富尔顿的愚蠢 "号走得比普通的帆船还快，人群欢呼雀跃。亲自在船尾的富尔顿看到这一幕，不禁潸然泪下。

然而，不久，克莱蒙特号又停止了工作，满头大汗的富尔顿先生和他的助手们赶紧去拿工具，很快就修好了"。克莱蒙特号的机器发出了巨大的轰鸣声，岸上的一位女士惊呼："我的上帝，这个愚蠢的东西又开始动了！"。 故障被排除后，克莱蒙特号又开始兴风作浪。

蒸汽船航行的成功极大地刺激了人们的发明创造，蒸汽机也开始在船上使用。水运工具的遮蔽性得到了改善。如果它也能被用来配合和加速陆路运输，那将是多么美妙的事情。因此，许多人开始研究将蒸汽机用于陆地工具的可能性。

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