自然科學簡史

2023-01-13 06:33:07 字數 2071 閱讀 6560

論蒸汽機的發明對十八世紀工業技術的促進作用

學院:經濟與管理學院

姓名:王彥媚

學號:09080227

論蒸汽機的發明對十八世紀工業技術的促進作用

摘要: 詹姆斯·瓦特先生——萬能蒸汽機的發明者,被稱為「工業革命之父」。他改進的蒸汽機使人們開始擁有了自己的創造力,而不再受制與大自然,他解決了工業化核心問題,標誌著工業革命的開始。

當蒸汽革命與工業時代到來的時候,它極大的推動了社會生產力的發展,短短幾十年的時間,古老的生產方式、生活方式、思維方式都發生了改變。

關鍵字:蒸汽機瓦特英國工業技術

一應運而生的創造——蒸汽機發明的背景

在英國西北部的一座濱海小城,它的名字叫格里洛克,詹姆斯·瓦特先生,就出生在這裡。工業革命前的英國,有很多像瓦特家族這樣的家庭,在新教思想的影響下,開始努力創造財富,尋求利潤,他們在尋求著一種新的生產力而不要受制於自然力的作用,此時的英國正在孕育人類歷史上一種嶄新的生產方式,後世稱之為——工業革命。持續的海外擴張和殖民**帶動了生產需求,科學意識和市場意識,提高了英國人普遍的認識水準,在各種合力下,都促使著英國向工業化發展的程序。

瓦特並不是蒸汽機的發明者,在他之前,早就出現了蒸汽機,但它的耗煤量大、效率低。瓦特運用科學理論,逐漸發現了這種蒸汽機的毛病所在。從2023年到2023年,他進行了一系列發明,比如分離式冷凝器、汽缸外設定絕熱層、用油潤滑潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構、離心式調速器、節氣閥、壓力計等等,使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的3倍多,最終發明出了現代意義上的蒸汽機。

二源源不斷的力量——瓦特蒸汽機的改進要點

(1)第一次技術飛躍

2023年,在為學校修理紐可門蒸汽機的過程中,瓦特發現了這種蒸汽機的兩大缺點一是活塞動作不連續而且慢;二是蒸汽利用率低,浪費原料。於是瓦特開始思考改進的辦法。直到2023年的春天,在一次散步時,瓦特產生了採用分離冷凝器的最初設想。

從理論上到實踐,瓦特經歷了艱辛的試驗過程。終於在2023年製出了第一台樣機。同年,瓦特因發明冷凝器而獲得第一項專利。

第一台帶有冷凝器的蒸汽機雖然試製成功了同紐可門蒸汽機相比,除了熱效率有顯著提高外,在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。

(2)第二次技術飛躍

此後,瓦特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。2023年,在參加圓月學社的活動時,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。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乙個火飛輪。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。

2023年底,瓦特獲得第二個專利。

(3)第三次技術飛躍

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。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,他的效率就可以提高一倍。2023年,瓦特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。2023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。2023年,瓦特發明了離心調速器和節氣閥;2023年,他又發明了汽缸示工器。

三超越於自然力的創造力——蒸汽機對工業技術的影響

通過三次技術飛躍,紐可門蒸汽機完全演變為了瓦特蒸汽機。瓦特走過了二十多年的艱難歷程,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。工業革命的產生一部分原因是因為蒸汽機,這使得英國成為世界上第乙個工業化國家,開創了影響深遠的自由主義經濟模式,並建立了乙個地跨全球的日不落帝國,在十八世紀中期到十九世紀中期引領著世界的發展。

蒸汽機少用大量的煤,使得世界彷彿形成了乙個被源源不斷的力量推動著的運動鏈條。

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