蒸汽機(jī)是現(xiàn)代火車最初的雛形，蒸汽機(jī)是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明，甚至還創(chuàng)造了蒸汽時(shí)代，工業(yè)革命產(chǎn)生的一部分原因是因?yàn)橥咛貙?duì)蒸汽機(jī)的改良，而瓦特并沒有發(fā)明蒸汽機(jī)，他只是對(duì)蒸汽機(jī)進(jìn)行了改良 。那么蒸汽機(jī)是誰發(fā)明的呢？蒸汽機(jī)的原理又是什么？
什么是蒸汽機(jī)
蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械 。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命 。直到20世紀(jì)初，它仍然是世界上最重要的原動(dòng)機(jī)，后來才逐漸讓位于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等 。蒸汽機(jī)需要一個(gè)使水沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽的鍋爐，這個(gè)鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至垃圾作為熱源 。蒸汽膨脹推動(dòng)活塞做功 。
蒸汽機(jī)是一個(gè)能夠?qū)?dòng)能轉(zhuǎn)換為功的熱機(jī) 。泵、火車頭和現(xiàn)代輪船曾使用蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng) 。蒸汽機(jī)在工業(yè)革命中起了基本的作用 。今天人們還使用蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)來發(fā)電 。
蒸汽機(jī)是誰發(fā)明的
眾所周知，蒸汽機(jī)是瓦特發(fā)明的，但其實(shí)瓦特并不是第一個(gè)發(fā)明出蒸汽機(jī)的人 。早在1世紀(jì)時(shí)，古希臘數(shù)學(xué)家亞歷山大港的希羅就發(fā)明汽轉(zhuǎn)球，這是最初蒸汽機(jī)的雛形 。
1679年法國物理學(xué)家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋后制造了第一臺(tái)蒸汽機(jī)的工作模型 。約與此同時(shí)薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機(jī)的主意 。
1688年，法國物理學(xué)家德尼斯·帕潘，曾用一個(gè)圓筒和活塞制造出第一臺(tái)簡(jiǎn)單的蒸汽機(jī) 。但是，帕潘的發(fā)明沒有實(shí)際運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)上 。
1705年，紐克曼經(jīng)過長(zhǎng)期研究，綜合帕潘和塞維利發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)造了空氣蒸汽機(jī) 。
改良過程
1757年，瓦特到格拉斯格大學(xué)當(dāng)實(shí)驗(yàn)員，專門制作和修理教學(xué)儀器 。大學(xué)為瓦特提供了良好的學(xué)習(xí)與實(shí)踐的機(jī)會(huì) 。他孜孜不倦地學(xué)習(xí)，還掌握了德文和意大利文，一有機(jī)會(huì)就向大學(xué)里的教授請(qǐng)教，有時(shí)還和他們爭(zhēng)論科學(xué)技術(shù)問題 。
1763年，外邊送到大學(xué)里的一臺(tái)蒸汽機(jī)要瓦特負(fù)責(zé)修理 。瓦特和另外幾個(gè)人詳細(xì)地研究起來 。經(jīng)過認(rèn)真研究，瓦特發(fā)現(xiàn)紐克曼蒸汽機(jī)有許多缺陷，主要是燃料耗費(fèi)太大，笨拙，應(yīng)用的范圍有限，只能用于礦井抽水和灌溉，瓦特決心造一臺(tái)比它更好的蒸汽機(jī) 。
1784年，瓦特對(duì)它進(jìn)行了改進(jìn)，為它增加了一種自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽機(jī)速率的裝置，使它能適用于各種機(jī)械的運(yùn)動(dòng) 。從此之后，紡織業(yè)、采礦業(yè)、冶金業(yè)、造紙業(yè)、陶瓷業(yè)等工業(yè)部門，都先后采用蒸汽機(jī)作為動(dòng)力了 。1807年，美國人富爾把瓦特的蒸汽機(jī)裝在輪船上，從此，航運(yùn)中的帆船時(shí)代結(jié)束了 。
1814年，英國人史蒂芬把瓦特的蒸汽機(jī)裝在火車上，陸路運(yùn)輸?shù)男聲r(shí)代開始了 。１９世紀(jì)三、四十年代，蒸汽機(jī)在歐洲和北美被廣泛采用，這就是所謂的“蒸汽時(shí)代 ?！蓖咛厥攀烙冢保福保鼓?，后人為了紀(jì)念他的偉大發(fā)明，把發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算單位稱為“瓦特” 。
如此說來，瓦特只是蒸汽機(jī)的改良者，并不是蒸汽機(jī)的發(fā)明者，不過話說回來，如果沒有瓦特對(duì)第一臺(tái)蒸汽機(jī)的精心改良，就不會(huì)出現(xiàn)蒸汽時(shí)代，不會(huì)大大加快了工業(yè)的效率 。
蒸汽機(jī)原理
蒸汽機(jī)為所有早期火車頭、汽船和工廠提供動(dòng)力，因此是工業(yè)革命的基礎(chǔ) 。在本文中我們將學(xué)習(xí)蒸汽機(jī)是如何工作的 。
下面的示意圖展示了活塞式蒸汽機(jī)的主要部件 。這是用在蒸汽機(jī)車中的典型蒸汽機(jī) 。
圖中所示的是雙動(dòng)式蒸汽機(jī)，因?yàn)樗拈y門使高壓蒸汽交替作用于活塞的兩面 。下面演示了運(yùn)行中的發(fā)動(dòng)機(jī)：
你能夠看到，滑動(dòng)閥負(fù)責(zé)讓高壓蒸汽進(jìn)入汽缸兩面 。而閥門的控制桿通常鉤在連接十字頭的聯(lián)動(dòng)裝置上，因此十字頭的運(yùn)動(dòng)也使閥門滑動(dòng) 。

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