英國著名發明家瓦特

　　詹姆斯·瓦特***JamesWatt，1736年1月19日—1819年8月19日***是英國著名的發明家，是第一次工業革命時的重要人物。以下是小編為大家整理的關於，歡迎閱讀!

　　簡介:

　　詹姆斯·瓦特1776年製造出第一臺有實用價值的蒸汽機。這種蒸汽機以後又經過一系列重大改進，成為了“萬能的原動機”，在工業上得到廣泛應用。瓦特開闢了人類利用能源的新時代，標誌著工業革命的開始。後人為了紀念這位偉大的發明家，把功率的單位定為“瓦特”。

　　實際上瓦特並不是第一個發明蒸汽機的人。公元1世紀，亞歷山大•希羅曾設計過類似的機器。1698年，湯姆斯•薩威利獲得了用蒸汽機抽水的專利權。1712年英國人湯姆斯•牛考門獲得了稍加改進的蒸汽機的專利權。牛考門蒸汽機效率非常低，只能用於煤礦排水。

　　1764年，瓦特在修理一臺牛考門蒸汽機時，就對這種機器發生了興趣。瓦特所做的第一項重大革新就是增加一個獨立的凝汽室，並於1769年獲得專利權。他還使蒸汽缸與外界絕緣，又於1782年發明了雙動發動機。連同一些較小的革新一起，這些發明使蒸汽機的效率至少提高了四倍。1781年，瓦特還發明瞭一套齒輪，從而使蒸汽機的往復運動變換成為旋轉運動，這套齒輪使蒸汽機的用途更加廣泛。瓦特又發明了自動調節蒸汽機運轉速度的離心式調速器***1788年***、壓力計***1790年***、計數器、示功器、節流閥以及許多其他儀器。

　　瓦特本人沒有很好的經商頭腦。但是他在1775年同一個非常能幹的商人、工程師馬婁•布林頓合股成立了瓦特—布林頓公司。該公司生產了大量的蒸汽機，他們倆也都成了富翁。

　　1800年，瓦特的專利與布林頓的合作到期，他於同年退休。但他們的合作延續到下一代，馬修•布林頓與小詹姆斯•瓦特繼續合作，同時吸收了威廉•默多克為合夥人，保證了公司的持續成功。

　　瓦特退休後曾與他的第二任妻子到法國與德國旅行，並且在威爾士購買了一所住宅。1819年8月25日，83歲的瓦特於英國斯塔福德郡漢茲沃斯的家中去世。

　　在瓦特的訃告中，對他發明的蒸汽機有這樣的讚頌：“它武裝了人類，使虛弱無力的雙手變得力大無窮，健全了人類的大腦以處理一切難題。它為機械動力在未來創造奇蹟打下了堅實的基礎，將有助並報償後代的勞動。”

瓦特

　　生平:

　　早期

　　瓦特在1736年1月19日生於蘇格蘭格拉斯哥附近，克萊德河灣***Firth ofClyde***上的港口小鎮格林諾克。瓦特的父親是熟練的造船工人並擁有自己的船隻與造船作坊。瓦特的母親Agnes Muirhead出身於一個貴族家庭並受過良好的教育。他們都屬於基督教長老會並且是堅定的誓約派。

　　瓦特小時候因為身體較弱去學校的時間不多，主要的教育都是由母親在家裡進行。瓦特從小就表現出了精巧的動手能力以及數學上的天分，並且接受了很多蘇格蘭民間傳說與故事。

　　瓦特17歲的時候，母親去世了，而父親的生意開始走下坡路。瓦特到倫敦的一家儀表修理廠作了一年的徒工，然後回到蘇格蘭格拉斯哥打算開一家自己的修理店。儘管當時蘇格蘭還沒有類似的修理店，但是由於他沒有做夠要求的7年徒工，他的開店申請還是被格拉斯哥的錘業者行會***管理所有使用錘子的工匠***拒絕了。

　　1757年，格拉斯哥大學的教授提供給瓦特一個機會，讓他在大學裡開設了一間小修理店，這幫助瓦特走出了困境。其中的一位教授，物理學家與化學家約瑟夫·布萊克***Joseph Black***更是成了瓦特的朋友與導師。

　　1767年，瓦特與表妹瑪格麗特·米勒***Margaret Miller***結婚，此後他們共養育了6個孩子。

　　性格

　　瓦特心思細膩，做事動作遲緩並且非常容易焦慮。他常常會灰心喪氣。他會將工作放到一邊，感覺好像要徹底放棄了，但他的想象力豐富，總是能想到新的改進方法，以至於很多時候都來不及一一完成。瓦特的動手能力很強，並可以完成系統的科學的測定，以量化自己的革新效果，幫助自己的理解。

　　瓦特是一個紳士，為其他工業革命時期的知名人士所尊重。他是伯明翰工業家與科學家組織的“月亮社”的重要成員，總是對新的領域表現出極大的興趣，被認為是很好的社交夥伴。但他對商業經營卻基本一竅不通，特別討厭與那些有興趣使用他的蒸汽機的人討價還價或談判合同。直到他退休時，他都一直對自己的財物狀況感到不安。他的合作者與朋友都是些意氣相投的夥伴並能保持長久的友誼。

　　發明

　　瓦特的小店開業4年後，在朋友羅賓遜教授的引導下，瓦特開始了對蒸汽機的實驗。直到此時，瓦特也還從未親眼見過一臺可以運轉的蒸汽機，但是他開始建造自己的蒸汽機模型。初步的實驗失敗了，但是他堅持繼續實驗並且閱讀了所有他能找到的有關蒸汽機的材料，獨立地發現了潛熱的重要性***儘管這在好幾年前就被布萊克教授發現了，但瓦特當時並不知情***。1763年，瓦特得知格拉斯哥大學有一臺紐科門蒸汽機***Newcomen steamengine***，，但是正在倫敦修理，他請求學校取回了這臺蒸汽機並親自進行了修理。修理後這臺蒸汽機勉強可以工作，但是效率很低。經過大量實驗，瓦特發現效率低的原因是由於活塞每推動一次，氣缸裡的蒸汽都要先冷凝，然後再加熱進行下一次推動，從而使得蒸汽80%的熱量都耗費在維持氣缸的溫度上面。1765年，瓦特取得了關鍵性的進展，他想到將冷凝器與氣缸分離開來，使得氣缸溫度可以持續維持在注入的蒸汽的溫度，並在此基礎上很快建造了一個可以運轉的模型。

　　但是要想建造一臺實際的蒸汽機還有很長的路要走。首先是資金，布萊克教授提供了一些幫助，但更多的資助來自於約翰·羅巴克***John Roebuck***。羅巴克是一位成功的企業家，著名的卡倫鋼鐵廠的擁有者，在羅巴克的贊助下，瓦特開始了新式蒸汽機的試製，併成為新公司的合夥人。試製中的主要困難還在於活塞與氣缸的加工製造工藝上。當時的工藝水平下鋼鐵工人更像是鐵匠而不是機械師，所以製造的結果很不滿意。此外由於當時的相關專利申請需要國會的認可，大部分的資金都花費在相關程式上。由於資金的短缺，瓦特不得不另找了一份運河測量員的工作，並一干就是8年。這之後，羅巴克破產，相關專利都由伯明翰一間鑄造廠老闆馬修·博爾頓接手。瓦特與博爾頓從此開始了他們之間長達25年的成功合作。

　　與博爾頓的合作，使得瓦特得到了更好的裝置資金以及技術上的支援，特別是在加工製造工藝方面。新型蒸汽機制造的一個主要困難在於活塞與大型氣缸的密合，這個問題最終被約翰·威爾金森***John Wilkinson***解決，他在改進加農炮的製造時提出了一種新的精密鏜孔加工技術，可以用於蒸汽機的製造。終於在1776年，第一批新型蒸汽機制造成功並應用於實際生產。這批蒸汽機由於還只能提供往復直線運動而主要應用於抽水泵上。在之後的5年中，瓦特贏得了大量的訂單並忙於奔波於各個礦場之間安裝由這種新型蒸汽機帶動的水泵。

　　在博爾頓的要求下，瓦特開始繼續研究如何將蒸汽機的直線往復運動轉化為圓周運動，以便使得蒸汽機能為絕大多數機器提供動力。一個顯而易見的解決辦法是通過曲柄傳動，但是該項專利所有人，約翰·斯蒂德***John Steed***要求同時分享瓦特此前的分離冷凝器的專利，這一要求被瓦特堅決地拒絕了。1781年，瓦特公司的僱員威廉·默多克***William Murdoch***發明了一種稱為“太陽與行星”的曲柄齒輪傳動系統，並以瓦特的名義成功申請了專利。這一發明繞開了曲柄專利的限制，極大地擴充套件了蒸汽機的應用。

　　之後的6年裡，瓦特又對蒸汽機作了一系列改進並取得了一系列專利：發明了雙向氣缸，使得蒸汽能夠從兩端進出從而可以推動活塞雙向運動，而不是以前那樣只能單向推動;使用節氣閥門與離心節速器來控制氣壓與蒸汽機的運轉;發明了一種氣壓示工器來指示蒸汽狀況;發明了三連桿組保證氣缸推杆與氣泵的直線運動。由於擔心爆炸的危險以及洩露問題，瓦特的早期蒸汽機都是使用低壓蒸汽，後來才引進了高壓蒸汽。所有這些革新結合到一起，使得瓦特的新型蒸汽機的效率是過去的紐科門蒸汽機的5倍。

　　1794年，瓦特與博爾頓合夥組建了專門製造蒸汽機的公司。在博爾頓的成功經營下，到1824年就生產了1165臺蒸汽機。瓦特與博爾頓都賺到了不少錢。

　　晚年

　　瓦特在半退休之前也有很多其它發明，比如他發明了一種新的利用望遠鏡測距的方法，一種新的透印印刷術，對油燈進行了改進，蒸汽碾壓機以及延續至今的機械圖紙著色法。

　　1800年瓦特的專利與博爾頓的合作到期，他與同年退休。但他們的合作延續到下一代，馬修·博爾頓與小詹姆斯·瓦特繼續合作，同時吸收了威廉·默多克為合夥人，保證了了公司的持續成功。

　　瓦特退休後曾與他的第二任妻子到法國與德國旅行，並且在威爾士購買了一所住宅。

　　1819年8月25日，83歲的瓦特於英國斯塔福德郡漢茲沃斯***Handsworth, Staffordshire***的家中去世。

　　瓦特在1736年1月19日生於蘇格蘭格拉斯哥附近，克萊德河灣***Firth ofClyde***上的港口小

　　鎮格林諾克***Greenock***。

　　瓦特從小身體虛弱，到了入學年齡，仍不能去上學。過了入學年齡好幾年，他才到鎮上的學校學習。13歲那年，他對幾何學發生了興趣，15歲就讀完了《幾何學原理》這樣艱深的書籍。後來他進入文法學校，數學成績特別優秀。由於身體不好，他沒到畢業就退學了。但是，他在家裡堅持自學了天文學、化學、物理學和解剖學等多學科知識，並自學了好幾種外語。瓦特17歲的時候，母親去世了，而父親的生意開始走下坡路。他到格拉斯哥的一家鐘錶店裡當了學徒。他在業餘時間刻苦學習，進一步掌握了許多科技原理。在當學徒時他曾經動手製造過技術要求較高的羅盤、經緯儀等。21歲那年，他來到了格拉斯哥大學當教具實驗員，負責修理和製造儀器。他進一步熟悉了當時一些較先進的機械技術。

　　1757年，格拉斯哥大學的教授提供給瓦特一個機會，讓他在大學裡開設了一間小修理店，這幫助瓦特走出了困境。其中的一位教授，物理學家與化學家約瑟夫·布萊克***JosephBlack***更是成了瓦特的朋友與導師。1767年，瓦特與表妹瑪格麗特·米勒***MargaretMiller***結婚，此後他們共養育了6個孩子。

　　的成就與影響:

　　在歷史上，工業革命與美國革命和法國革命幾乎是同一時期出現的。雖然人們當時似乎對工業革命認識不清楚，但是今天人們可以看出它對人類日常生活的作用顯然要比那兩場偉大政治革命都重要得多。因此，詹姆斯·瓦特是歷史上最有影響的人物之一。

　　瓦特在原有的紐科門蒸汽機基礎上發明的新式蒸汽機結構，在這之後的50年之內幾乎沒有什麼改變。瓦特蒸汽機發明的重要性是難以估量的，它被廣泛地應用在工廠成為幾乎所有機器的動力，改變了人們的工作生產方式，極大地推動了技術進步並拉開了工業革命的序幕。它使得工廠的選址不必再依賴於煤礦而可以建立在更經濟更有效的地方，也不必依賴於水能從而能常年地運轉，這進一步促進了規模化經濟的發展，大大提高了生產率的同時也使得商業投資更有效率。蒸汽機為一系列機密加工的革新提供了可能，更高的工藝保證各種機器包括蒸汽機本身的效能提高。經過不斷的努力，引入更高氣壓的蒸汽，蒸汽火車蒸汽輪船便很快相繼問世。

　　蒸汽機車加快了19世紀的運輸速度：蒸汽機→蒸汽輪機→發電機，蒸汽為第二次工業革命即電力發展鋪平了道路。

　　瓦特在原有的紐科門蒸汽機基礎上發明的新式蒸汽機結構，在這之後的50年之內幾乎沒有什麼改變。瓦特蒸汽機發明的重要性是難以估量的，它被廣泛地應用在工廠成為幾乎所有機器的動力，改變了人們的工作生產方式，極大地推動了技術進步並拉開了工業革命的序幕。它使得工廠的選址不必再依賴於煤礦而可以建立在更經濟更有效的地方，也不必依賴於水能從而能常年地運轉，這進一步促進了規模化經濟的發展，大大提高了生產率的同時也使得商業投資更有效率。蒸汽機為一系列精密加工的革新提供了可能，更高的工藝保證各種機器包括蒸汽機本身的效能提高。經過不斷的努力，引入更高氣壓的蒸汽，蒸汽火車蒸汽輪船便很快相繼問世。

　　瓦特發明蒸汽機的故事

　　瓦特是世界公認的蒸汽機發明家。他的創造精神、超人的才能和不懈的鑽研為後人留下了寶貴的精神和物質財富。瓦特改進、發明的蒸汽機是對近代科學和生產的巨大貢獻，具有劃時代的意義，它導致了第一次工業技術革命的興起，極大的推進了社會生產力的發展。

　　1736年，瓦特出生在英國蘇格蘭格拉斯哥市附近的一個小鎮格里諾克，他的父親是一個經驗豐富的木匠，祖父和叔父都是機械工匠。少年時代的瓦特，由於家境貧苦和體弱多病，沒有受過完整的正規教育。他曾經就讀於格里諾克的文法學校，數學成績特別優秀，但沒有畢業就退學了。但是，他在父母的教導下，一直堅持自學，很早就對物理和數學產生了興趣。瓦特從六歲開始學習幾何學，到十五歲時就學完了《物理學原理》等書籍。他常常自己動手修理和製作起重機、滑車和一些航海器械。

　　1753年，瓦特到格拉斯哥市當徒工。由於收入過低不能維持生活，第二年他又到倫敦的一家儀表修理廠當徒工。憑藉著自己的勤奮好學，他很快學會了製造那些難度較高的儀器。但是繁重的勞動和艱苦的生活損害了他的健康，一年後，他不得不回家休養。一年的學徒生活使他飽嘗辛酸，也使他練就了精湛的手藝，培養了他堅韌的個性。

　　1756年，當他的身體稍有好轉，瓦特再次踏上了坎坷的道路來到格拉斯哥市。他想當一名修造儀器的工人，但是因為他的手藝沒有滿師，當時的行會不允許。幸運的是，瓦特的才能引起了格拉斯哥大學教授臺克的重視。在他的介紹下，瓦特進入格拉斯哥大學當了教學儀器的工人。這所學校擁有當時較為完善的儀器裝置，這使瓦特在修理儀器時認識了先進的技術，開闊了眼界。這時，他對以蒸汽作動力的機械產生了濃厚的興趣，開始收集有關資料，還為此學會了義大利文和德文。在大學裡，他認識了化學家約瑟夫·布萊克和約翰·魯賓遜等。瓦特從他們那裡學到了很多科學理論知識。1764年，瓦特與表妹瑪格麗特·米勒結了婚。

　　1764年，學校請瓦特修理一臺紐可門式蒸汽機，在修理的過程中，瓦特熟悉了蒸汽機的構造和原理，並且發現了這種蒸汽機的兩大缺點：活塞動作不連續而且慢;蒸汽利用率低，浪費原料。以後，瓦特開始思考改進的辦法。直到1765年的春天，在一次散步時，瓦特想到，既然紐可門蒸汽機的熱效率低是蒸汽在缸內冷凝造成的，那麼為什麼不能讓蒸汽在缸外冷凝呢?瓦特產生了採用分離冷凝器的最初設想。

　　在產生這種設想以後，瓦特在同年設計了一種帶有分離冷凝器的蒸汽機。按照設計，冷凝器與汽缸之間有一個調節閥門相連，使他們既能連通又能分開。這樣，既能把做工後的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸內產生同樣的真空，避免了汽缸在一冷一熱過程中熱量的消耗，據瓦特理論計算，這種新的蒸汽機的熱效率將是紐可門蒸汽機的三倍。從理論上說，瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機顯然優於紐可門蒸汽機，但是，要把理論上的東西變為實際上的東西，把圖紙上的蒸汽機變為實在的蒸汽機，還要走很長的路。瓦特辛辛苦苦造出了幾臺蒸汽機，但效果反而不如紐可門蒸汽機，甚至四處漏氣，無法開動。儘管耗資巨大的試驗使他債臺高築，但他沒有在困難面前怯步，繼續進行試驗。當布萊克知道瓦特的奮鬥目標和困難處境時，他把瓦特介紹給了自己一個十分富有的朋友--化工技師羅巴克。當時羅巴克是一個十分富有的企業家，他在蘇格蘭的卡隆開辦了第一座規模較大的鍊鐵廠。雖然當時羅巴克已近50歲，但對科學技術的新發明仍然傾注著極大的熱情。他對當時只有三十來歲的瓦特的新裝置很是讚許，當即與瓦特簽訂合同，贊助瓦特進行新式蒸汽機的試製。

　　從1766年開始，在三年多的時間裡，瓦特克服了在材料和工藝等各方面的困難，終於在1769年製出了第一臺樣機。同年，瓦特因發明冷凝器而獲得他在革新紐可門蒸汽機的過程中的第一項專利。第一臺帶有冷凝器的蒸汽機雖然試製成功了，但它同紐可門蒸汽機相比，除了熱效率有顯著提高外，在作為動力機來帶動其他工作機的效能方面仍未取得實質性進展。就是說，瓦特的這種蒸汽機還是無法作為真正的動力機。

　　由於瓦特的這種蒸汽機仍不夠理想，銷路並不廣。當瓦特繼續進行探索時，羅巴克本人已瀕於破產，他又把瓦特介紹給了自己的朋友、工程師兼企業家博爾頓，以便瓦特能得到贊助繼續進行他的研製工作。博爾頓當時經四十多歲，是位能幹的工程師和企業家。他對瓦特的創新精神表示讚賞，並願意贊助瓦特。博爾頓經常參加社會活動，他是當時伯明翰地區著名的科學社團“圓月學社”的主要成員之一。參加這個學社的大多都是本地的一些科學家、工程師、學者以及科學愛好者。經博爾頓的介紹，瓦特也參加了圓月學社。在圓月學社活動期間，由於與化學家普列斯特列等交往，瓦特對當時人們關注的氣體化學與熱化學有了更多的瞭解，為他後來參加水的化學成分的爭論奠定了基礎。更重要的是，圓月學社的活動使瓦特進一步增長了科學見識，活躍了科學思想。

　　瓦特自與博爾頓合作之後即在資金、裝置、材料等方面得到大力支援。瓦特又生產了兩臺帶分離冷凝器的蒸汽機，由於沒有顯著的改進，這兩臺蒸汽機並沒有得到社會的關注。這兩臺蒸汽機耗資巨大，使博爾頓也瀕臨破產，但他仍然給瓦特以慷慨的贊助。在他的支援下，瓦特以百折不撓的毅力繼續研究。自1769年試製出帶有分離冷凝器的蒸汽機樣機之後，瓦特就已看出熱效率低已不是他的蒸汽機的主要弊病，而活塞只能作往返的直線運動才是它的根本侷限。

　　1781年，瓦特仍然在參加圓月學社的活動，也許在聚會中會員們提到天文學家赫舍爾在當年發現的天王星以及由此引出的行星繞日的圓周運動啟發了他，也許是鐘錶中的齒輪的圓周運動啟發了他。他想到了把活塞往返的直線運動變為旋轉的圓周運動就可以使動力傳給任何工作機。同年，他研製出了一套被稱為“太陽和行星”的齒輪聯動裝置，終於把活塞的往返的直線運動轉變為齒輪的旋轉運動。為了使輪軸的旋軸增加慣性，從而使圓周運動更加均勻，瓦特還在輪軸上加裝了一個火飛輪。由於對傳統機構的這一重大革新，瓦特的這種蒸汽機才真正成為了能帶動一切工作及的動力機。1781年底，瓦特以發明帶有齒輪和拉桿的機械聯動裝置獲得第二個專利。

　　由於這種蒸汽機加上了輪軸和飛輪，這時的蒸汽機在把活塞的往返直線運動轉變為輪軸的旋轉運動時，多消耗了不少能量。這樣，蒸汽機的效率不是很高，動力不是很大。為了進一步提高蒸汽機的效率，增大蒸汽機的效率，瓦特在發明齒輪聯動裝置之後，對汽缸本身進行了研究，他發現，他雖然把紐可門蒸汽機的內部冷凝變成了外部冷凝，使蒸汽機的熱效率有了顯著提高，但他的蒸汽機中蒸汽推動活塞的衝程工藝與紐可門蒸汽機沒有不同。兩者的蒸汽都是單項運動，從一端進入、另一端出來。他想，如果讓蒸汽能夠從兩端進入和排出，就可以讓蒸汽即能推動活塞向上運動又能推動活塞向下運動。那末，他的效率就可以提高一倍。1782年，瓦特根據這一設想，試製出了一種帶有雙向裝置的新汽缸。由此瓦特獲得了他的第三項專利。把原來的單項汽缸裝置改裝成雙向汽缸，並首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽變為高壓蒸汽，這是瓦特在改進紐可門蒸汽機的過程中的第三次飛躍。通過這三次技術飛躍，紐可門蒸汽機完全演變為了瓦特蒸汽機。

　　從最初接觸蒸汽技術到瓦特蒸汽機研製成功，瓦特走過了二十多年的艱難歷程。瓦特雖然多次受挫、屢遭失敗，但他仍然堅持不懈、百折不回，終於完成了對紐可門蒸汽機的三次革新。使蒸汽機得到了更廣泛的應用，成為改造世界的動力。

　　1784年，瓦特以帶有飛輪、齒輪聯動裝置和雙向裝置的高壓蒸汽機的綜合組裝，取得了他在革新紐可門蒸汽機過程中的第四項專利。1788年，瓦特發明了離心調速器和節氣閥;1790年，他又發明了汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽機發明的全過程。

　　1785年，瓦特被當選為英國皇家學會會員。1814年，他被法國科學家學會接納為外國會員。

　　1790年以後，優厚的專利稅使瓦特成為一個很有錢的名人。

　　1819年8月5日，瓦特在希思菲爾德郡的家裡去世，遺體埋葬在漢德沃爾斯郊區的教堂裡。

　　瓦特生活在十八、十九世紀的英國，所以在他的身上不可避免的帶有時代和階級的侷限。他曾經阻撓雙筒蒸汽機和高壓蒸汽機的發明和推廣，還嘲笑別人用蒸汽機來驅動車輛的努力。

　　瓦特為蒸汽機的推廣使用做出了不可磨滅的重要貢獻、有力的推動了社會的前進。恩格斯在《自然辨證法》中這樣寫道：“蒸汽機是第一個真正國際性的發明……瓦特給它加上了一個分離的冷凝器，這就使蒸汽機在原則上達到了現在的水平。”後人為了紀念這位偉大的發明家，把功率的單位定為“瓦特”。