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科學(xué)史上的今日—1月19日，偉大的發(fā)明家瓦特出生

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<p class="ql-block">因?yàn)橛辛怂?，世界迎?lái)了第一次工業(yè)革命</p> <p class="ql-block">今天是偉大的發(fā)明家詹姆斯·瓦特的生日，詹姆斯·瓦特于1736年1月19日出生在蘇格蘭格拉斯哥附近的港口小鎮(zhèn)格林諾克。</p><p class="ql-block"> </p><p class="ql-block">瓦特出生在一個(gè)較富裕的家庭，父親是一位熟練的造船工人，擁有自己的船只與造船作坊，母親則出身于貴族家庭，良好的家庭環(huán)境賦予了瓦特一定的物質(zhì)基礎(chǔ)和文化氛圍。然而，瓦特早年身體較弱，不常去學(xué)校，主要接受母親在家中的教育。但他從小就表現(xiàn)出了對(duì)機(jī)械的濃厚興趣和非凡的動(dòng)手能力，以及卓越的數(shù)學(xué)天分。</p> <p class="ql-block">瓦特逝世于1819年8月25日，在他的一生中，為人類社會(huì)的進(jìn)步做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。</p> <p class="ql-block">瓦特最為著名的發(fā)明就是對(duì)蒸汽機(jī)的改良。</p><p class="ql-block">1757年，格拉斯哥大學(xué)的教授提供給瓦特一個(gè)機(jī)會(huì)，讓他在大學(xué)里開設(shè)了一間小修理店，由于他出色的工作能力，得到了學(xué)校和老師與同學(xué)們的認(rèn)可。同年格拉斯哥大學(xué)任命瓦特為其正式“數(shù)學(xué)儀器制造師”，并在校園里安排了一個(gè)車間。</p> <p class="ql-block">瓦特的小店開業(yè)5年后，在朋友羅賓遜教授的引導(dǎo)下，瓦特開始了對(duì)蒸汽機(jī)的實(shí)驗(yàn)。直到此時(shí)，瓦特也還從未親眼見過一臺(tái)可以運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)，但是他開始建造自己的蒸汽機(jī)模型。初步的實(shí)驗(yàn)失敗了，但是他堅(jiān)持繼續(xù)實(shí)驗(yàn)并且閱讀了所有他能找到的有關(guān)蒸汽機(jī)的材料，獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了潛熱的重要性（盡管這在好幾年前就被布萊克教授發(fā)現(xiàn)了，但瓦特當(dāng)時(shí)并不知情）。</p> <p class="ql-block">1763年，瓦特得知格拉斯哥大學(xué)有一臺(tái)紐科門蒸汽機(jī)（Newcomen steam engine），但是正在倫敦修理，他請(qǐng)求學(xué)校取回了這臺(tái)蒸汽機(jī)并親自進(jìn)行了修理。修理后這臺(tái)蒸汽機(jī)勉強(qiáng)可以工作，但是效率很低。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，瓦特發(fā)現(xiàn)效率低的原因是由于活塞每推動(dòng)一次，氣缸里的蒸汽都要先冷凝，然后再加熱進(jìn)行下一次推動(dòng)，從而使得蒸汽80%的熱量都耗費(fèi)在維持氣缸的溫度上面。瓦特意識(shí)到了這種蒸汽機(jī)存在活塞動(dòng)作不連續(xù)且慢、能量流失嚴(yán)重、熱效率低下等弊?。~可門蒸汽機(jī)當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)換效率只有0.5%）。經(jīng)過不斷的研究和試驗(yàn)，在1765年，他設(shè)計(jì)出了帶有分離冷凝器的蒸汽機(jī)，將做功后的蒸汽排入汽缸外的冷凝器，避免了汽缸在一冷一熱過程中的能量消耗，據(jù)理論計(jì)算，此新型蒸汽機(jī)熱效率為紐可門蒸汽機(jī)的3倍以上。此后，瓦特繼續(xù)對(duì)蒸汽機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，1781年發(fā)明了“太陽(yáng)與行星齒輪系統(tǒng)”，使蒸汽機(jī)得以應(yīng)用到機(jī)床、織布機(jī)與起重機(jī)上；1782年設(shè)計(jì)出雙向作用蒸汽機(jī)；同年還提出了“馬力”的概念；1784年增加了自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽機(jī)速率的裝置；1788年設(shè)計(jì)了飛球離心調(diào)速器；1790年發(fā)明壓力計(jì)，完成了瓦特式蒸汽機(jī)的歷史性飛躍。</p> <p class="ql-block">瓦特的偉大成就不僅僅局限于蒸汽機(jī)的發(fā)明和改良。他還發(fā)明了液體比重計(jì)、信件復(fù)印機(jī)等，他最先提議用螺旋槳代替明輪推動(dòng)船舶，親自發(fā)現(xiàn)了用氯作為漂白的方法，為日后的“漂白粉”奠定了基礎(chǔ)。后人為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn)，將功率的單位定為“瓦特”。</p> <p class="ql-block">瓦特的發(fā)明對(duì)第一次工業(yè)革命產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的意義。首先，瓦特蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，使工廠選址不再依賴于煤礦和水能，可以建立在更經(jīng)濟(jì)、更有效的地方，且能常年運(yùn)轉(zhuǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率，促進(jìn)了規(guī)模化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得商業(yè)投資更有效率。其次，蒸汽機(jī)為一系列精密加工革新提供了可能，更高的工藝保證了各種機(jī)器包括蒸汽機(jī)本身性能的提高，進(jìn)而推動(dòng)了整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。此外，瓦特蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用，還引發(fā)了交通運(yùn)輸領(lǐng)域的變革，蒸汽火車和蒸汽輪船的相繼問世，改變了人們的出行方式和貨物的運(yùn)輸方式，加強(qiáng)了世界各地的聯(lián)系和交流。</p> <p class="ql-block">詹姆斯·瓦特以他的智慧、創(chuàng)造力和堅(jiān)韌不拔的精神，開辟了人類利用能源的新時(shí)代，使人類進(jìn)入了“蒸汽時(shí)代”。他的發(fā)明和成就不僅對(duì)當(dāng)時(shí)的社會(huì)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用，也為后世的科技發(fā)展和工業(yè)進(jìn)步奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此致敬用科學(xué)與發(fā)明推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步的天才的科學(xué)家和發(fā)明家。</p>