發明蒸汽機的

A. 蒸汽機是怎樣發明的

在 17 世紀末 18 世紀初，隨著礦產品需求量的增大，礦井越挖越深，許 多礦井都遇到了嚴重的積水問題。為了解決礦井的排水問題，當時一般靠馬 力轉動轆轤來排除積水，但一個煤礦需要養幾百匹馬，這就使排水費用很高 而使煤礦開采失去意義。

發明家們對排水問題思考著解決的辦法。英國的塞維里最早發明了蒸汽泵排水。 塞維里是一位對力學和數學很感興趣的軍事機械工程師，又當過船長，
具有豐富的機械技術知識。1698 年，他發明了把動力裝置和排水裝置結合在 一起的蒸汽泵。塞維里稱之為「蒸汽機」。
塞維里蒸汽泵的工作原理，是利用密閉容器內蒸汽凝結形成的真空，用 大氣壓力把低水位的水，通過吸人管壓人容器，然後再用蒸汽將容器中的水 壓向高處排出。
這是一種沒有活塞的蒸汽機，雖然燃料消耗很大，也不太經濟，但它是 人類歷史上第一台實際應用的蒸汽機。這樣，蒸汽動力技術基本完成了從實 驗科學到應用技術的轉變。

1705 年，英國的紐可門設計製成了一種更為實用的蒸汽機。 紐可門生於英國達特馬斯的一個工匠家庭，年青時在一家工廠當鐵工。從 1680 年，工匠考利合夥做采礦工具的生意，由於經常出人礦山，非 常熟悉礦井的排水難題，同時發現塞維里蒸汽泵在技術上還很不完善，便決 心對蒸汽機進行革新。
為了研製更好的蒸汽機，紐可門曾向塞維里本人請教，並專程前往倫敦， 拜訪著名物理學家胡克，獲得廠一些必要的科學實驗和科學理論知識。
紐可門認為，塞維里蒸汽泵有兩大缺點，一是熱效率低，原因是由於蒸
汽冷凝是通過向汽缸內注人冷水實現的，從而消耗了大量的熱；二是不能稱 為動力機，基本上還是一個水泵，原因在於汽缸里沒有活塞，無法將火力轉 變為機械力，從而不可能成為帶動其他工作機的動力機。
對此，紐可門進行了改進。
針對熱效率問題，紐可門沒有把水直接在汽缸中加熱汽化，而是把汽缸 和鍋爐分開，使蒸汽在鍋爐中生成後，由管道送人汽缸。這樣，一方面由於 鍋爐的容積大於汽缸容積，可以輸送更多的蒸汽，提高功率；另一方面由於 鍋爐和汽缸分開，發動機部分的製造就比較容易。
針對火力的轉換，紐可門吸收了巴本蒸汽泵的優點，引人了活塞裝置，
使蒸汽壓力、大氣壓力和真空在相互作用下推動活塞作往復式的機械運動。 這種機械運動傳遞出去，蒸汽泵就能成為蒸汽機。
紐可門通過不斷地探索，綜合了前人的技術成就，吸收了塞維里蒸汽泵
快速冷凝的優點，吸收了巴本蒸汽泵中活塞裝置的長處，設計製成了氣壓式 蒸汽機。
紐可門蒸汽機，實現了用蒸汽推動活塞做一上一下的直線運動，每分鍾
往返 16 次，每往返一次可將 45.5 升水提高到 46.6 米。該機即被用於礦井的 排水。

B. 蒸汽機到底是誰發明的

世界上第一台蒸汽機是由古希臘數學家亞歷山大港的希羅（Hero of Alexandria）於公元1世紀發明的汽轉球（Aeolipile），這是蒸汽機的雛形。

約1679年法國物理學家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋後製造了第一台蒸汽機的工作模型。同時代的薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機的主意。

1698年托馬斯·塞維利和1712年托馬斯·紐科門製造了早期的工業蒸汽機，他們對蒸汽機的發展都做出了自己的貢獻。1807年羅伯特·富爾頓第一個成功地用蒸汽機來驅動輪船。瓦特運用科學理論，逐漸發現了這種蒸汽機的毛病所在。

從1765年到1790年，他進行了一系列發明，比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑活塞、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，最終發明出工業用蒸汽機。

(2)發明蒸汽機的擴展閱讀：

最早提出蒸汽機動力裝置設想的是法國的德尼·巴班，他在1690年，就想用蒸汽機作動力推動船舶的想法，但當時還沒有可供實用的蒸汽機，故設想無法實現。1769年，法國發明家喬弗萊把蒸汽機裝上了船。但所裝的蒸汽機既簡陋又笨重，而且帶動的又是一組普通木槳，航速很慢，未能顯示出機動船的優越性。

1783年喬弗萊又建成了世界上最早的蒸汽輪船「波羅斯卡菲」號，但是航行30分鍾後，船上蒸汽鍋爐發生爆炸。1790年美國的約翰·菲奇用蒸汽機帶動槳劃水，其效率極低，菲奇的發明沒有受到人們的重視。

參考資料來源：網路-蒸汽機

參考資料來源：網路-蒸汽機動力裝置

C. 誰發明了蒸汽機

1705年，英國鐵匠紐康來門設計了源著名的紐康門大汽機，廣泛地應用於礦山排水。但是紐康門機有一個最大的缺點：耗煤量太大。難怪有人戲說：「誰要使用紐康門機，就得有一個鐵礦做原料，一個煤礦做燃料。」

「怎麼來克服耗煤太大的缺點呢？」英國工程師、發明家瓦特認真思索這個問題。瓦特針對這個問題對紐康門機進行了改造，在這個基礎上終於發明了蒸汽機，使其用煤量減少了3/4。瓦特的蒸汽機於1769年在英國獲得專利。蒸汽機的誕生，使人類的生產力發生了一次巨大的飛躍。

D. 蒸汽機是誰發明的

蒸汽機的發明和運用

18世紀40年代的一個寒冷冬天，在蘇格蘭格林洛克鎮的一座房子里，一個小男孩正站在熊熊爐火面前，對著一隻沸騰的開水壺出神，他怔怔地看著白色水蒸氣從壺嘴和壺蓋開縫的地方不斷噴出，壺蓋被頂起又落下，發出有節奏的「嗒、嗒」聲，百思不得其解。這時他的奶奶走了進來，他連忙迎上去問道：「奶奶，水怎麼會把壺蓋頂起來呢?」「傻孩子，水開了，就有許多氣冒出來，是氣把蓋子頂起來的呀。」「哦，氣的力量真大呀!」小男孩若有所思地閃了閃眼睛。這個愛思考問題的小男孩，名叫詹姆士·瓦特，後來成為人類第一台具有實用價值的蒸汽機的發明者，並開創了人類的一個新時代——蒸氣時代。

瓦特出生於1736年1月19日。他的父親是一名造船工匠，並且經營各種海運，有一個修理廠。其母是一位有著豐富知識的家庭婦女。瓦特生來體弱，性格孤僻，經常請假不能正常上學，因此，功課也不是很好。但他的求知慾非常強烈，特別喜歡幾何學。由於身體不好，瓦特中學沒有畢業，就退學回到家中自學。瓦特後到父親的工廠里學習技術，操作各種工具。經過幾年的磨煉，他先後學會了木工、金屬冶煉和加工、機械製造、儀器修理等多種工藝，為後來的發明打下了堅實的基礎。

1753年，瓦特的父親經商失敗，接著母親去世，家中一貧如洗。17歲的瓦特被迫外出謀生，到格拉斯哥一家鍾錶店當學徒。兩年後又到達倫敦，在著名機械師摩爾根門下為徒。1756年，他回到了蘇格蘭，瓦特本想自己開業製造器械，但是由於他的學徒年限不夠，不符合市政當局的要求，只得經朋友介紹，在市政當局管轄的格拉斯哥大學當了一名修理教學儀器的工人。不久，一位商人向格拉斯哥大學捐贈了一大批天文儀器，但很破舊，不能正常運轉。瓦特主動承擔了修理這些儀器的任務，並很快修復了。一位教授由衷地稱贊道：瓦特是一個機械知識豐富，非常機敏和具有過人才能的年輕人。

1763年，又有人給格拉斯哥大學送來了一台損壞了的蒸汽機模型。瓦特被指派為全權負責修理，讓這台機器發動起來，供學生做實驗用。誰也沒有想到這竟成為瓦特在人類歷史上留下偉大功績的開端。

E. 蒸汽機發明的時間地點意義

一、蒸汽機發明的時間：1698年。

二、蒸汽機發明的地點：英國。

三、蒸汽機發明的意義：推動了機械工業甚至社會的發展，解決了大機器生產中最關鍵的問題，推動了交通運輸空前的進步。

隨著蒸汽機的發展而建立的熱力學和機構學為汽輪機和內燃機的發展奠定了基礎；汽輪機繼承了蒸汽機以蒸汽為工質的特點，和採用凝汽器以降低排汽壓力的優點，摒棄了往復運動和間斷進汽的缺點。

內燃機繼承了蒸汽機的基本結構和傳動形式，採用了將燃油直接輸入汽缸內燃燒的方式，形成了熱效率高得多的熱力循環；同時，蒸汽機所採用的汽缸、活塞、飛輪、飛錘調速器，閥門和密封件等，均是構成多種現代機械的基本元件。

(5)發明蒸汽機的擴展閱讀

蒸汽機車的發展史：

1814年，史蒂芬孫研製的第一輛蒸汽機車「布拉策號」試運行成功。1825年9月27日，史蒂芬孫親自駕駛他同別人合作設計製造的「旅行者號」蒸汽機車在新鋪設的鐵路上試車，並獲得成功。蒸汽機在交通運輸業中的應用，使人類邁入了「火車時代」，迅速的擴大了人類的活動范圍。

1814年史蒂芬遜在試運行「布拉策號」機車時，雖然取得了成功，但也暴露出許多問題，如噪音太大，振動強烈，蒸汽機隨時都有爆炸的可能。

但是，史蒂芬孫沒有氣餒，而是不斷進行改進。他在車廂下面加裝了減震的彈簧，用熟鐵代替生鐵作鐵軌的材料，在枕木下加鋪了小石子，增加車頭和車廂的車輪數量，把蒸汽機安裝在車頭以減少發生危險時的損害等。

到1825年史蒂芬孫試運行「旅行者號」機車時，情況已經有了相當大的改善。「旅行者號」牽引著6節煤車、20節擠滿乘客的車廂，載重達90噸，時速15英里。隨著火車的一聲鳴叫，它向全世界宣告了鐵路時代的到來。

1829年，史蒂芬孫試製成功了更為先進的「火箭號」機車。

F. 蒸汽機是如何發明的

蒸汽機的歷史可以追溯到古希臘時代。公元50年，希羅（Heron）發明過一種演示用的蒸汽輪球。當加熱後蒸汽從噴嘴噴出時，輪球就會沿相反方向旋轉。可是當時這一創造成果並沒有得到實際應用，發明者自己也沒有這種打算。1000多年過去了，當工礦業有了發展，才有人試圖製造從礦井裡排水的蒸汽泵。1630年就有人曾因發明以蒸汽為動力的提水機械而獲專利，不過所有活動都只限於設計或試制，沒有實用價值。實際上只有德國的巴本（D.Papin）、英國的薩弗里（T.Savery）和紐可門（T.Newcomen）才是蒸汽機的發明者。

薩弗里是英國工程師，他在1689～1712年間，先後創制了幾種蒸汽機。其中有一種直接用於提水的機器。其工作原理是：蒸汽從鍋爐通過打開的閥門進入氣包，再把水從那裡通過活動閥（這時另一活動閥關閉）壓到儲水池中，當氣包中的水所剩無幾時，關上閥門，從水箱向氣包放水冷卻，於是氣包內形成負壓（負壓的意思是這里的氣壓比大氣壓低），在大氣壓的作用下，水從吸筒經活動閥進入氣包（這時另一閥門關閉）。如此周而復始，達到連續抽水的目的。這種蒸汽機提水的高度據說只有7米，每小時可提水十幾噸，但它需有人每隔十幾秒關一次閥門。如果忘記及時啟閉閥門，就有可能引起鍋爐爆炸。再加上礦井很深，往往需用幾台蒸汽機分幾個台階提水，既不經濟，也欠安全，所以礦主們不大願意採用。

紐可門的蒸汽機是在薩弗里的蒸汽機的基礎上進一步改進的產物。紐可門是一位鐵匠。他在活塞上加了一龐大的搖臂，搖臂的一側掛有平衡重物，重物下面連著抽水唧筒桿。重物由於自身重量下降時，拉動活塞升起，蒸汽從鍋爐經過打開了的閥門進入氣包，這時關閉閥門，通過氣包的水門打開，冷水從水箱進入氣包，使蒸汽冷凝，氣包內形成負壓。在大氣壓的作用下，活塞向下移動，將抽水唧筒桿提起。

紐可門蒸汽機的優點是把動力部分的抽水唧筒分開，氣壓較低，比較安全。後來又有人把閥門啟閉的工序改用飛輪，實現了自動化，於是就有不少礦山樂於採用。

紐可門蒸汽機的效率非常低，直到1769年瓦特（J.Watt）進一步改進後，蒸汽機才得到廣泛應用。

瓦特是蘇格蘭發明家，1763年1月19日生於格林諾克的工人家庭里，由於家庭影響，從小就熟悉機械製造的基本知識，18歲到倫敦一家鍾錶店當學徒工，學會了使用工具和製造器械的手藝。他利用業余時間刻苦學習，努力實踐，掌握了羅盤、象限儀、經緯儀等復雜儀器的製造技術。後來瓦特到格拉斯哥大學，負責教學儀器的修理。他在修理工作中進一步熟悉了這種蒸汽機的結構，搞清了它的原理，並找到了效率低的原因。原來，紐可門蒸汽機的汽缸每次推動活塞後都要噴進冷水，使蒸汽凝結，所以汽缸要反復加熱，白白消耗掉許多熱能。1769年瓦特發明冷凝器，發明了製造精密汽缸和活塞的工藝，創造了單動作蒸汽機。他經過不斷試驗，又發明了雙動作蒸汽機，從汽缸兩邊推動活塞運動。他利用曲柄機構，使往復的直線運動轉變為旋轉運動。他還設計了離心式節速器控制蒸汽機的轉速。經過他一系列革新，蒸汽機逐步完善，效率也大有提高。工業界廣泛採用蒸汽機，促進了工業革命的到來。

G. 第一台蒸汽機是誰發明的

1、世界上第一台蒸汽機是由古希臘數學家亞歷山大港的希羅於公元1世紀發明的汽專轉球，這是蒸汽機的雛屬形；

2、1698年托馬斯·塞維利和1712年托馬斯·紐科門製造了早期的工業蒸汽機；

3、1807年羅伯特·富爾頓第一個成功地用蒸汽機來驅動輪船；

4、瓦特從1765年到1790年，進行了一系列發明，比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑活塞、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，最終發明出工業用蒸汽機。

(7)發明蒸汽機的擴展閱讀：

蒸汽機的運用發展：

1769年尼古拉·約瑟夫·居紐首次用他的「蒸汽車」展示了自動的蒸汽車的可行性。這輛車可以說是第一輛汽車。這輛車作為運輸工具不太有用，但用來拖農具卻很不錯。

一直到20世紀初蒸汽機汽車依然可以與其它驅動方式的汽車抗衡。今天大多數汽車是用內燃機驅動的。蒸汽機汽車最大的缺點是它至少需要30秒鍾時間來獲得足夠的壓力。

世界上第一列蒸汽機火車是1804年2月21日理查德·特拉維斯克在威爾士展示的。

參考資料來源：網路-蒸汽機

H. 蒸汽機什麼時代發明的

世界上第一台蒸汽機是由古希臘數學家亞歷山大港的希羅(Hero of Alexandria)於1世紀發明的汽轉球(Aeolipile)，是蒸汽機的雛形。
約1679年法國物理學家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋後製造了第一台蒸汽機的工作模型。約與此同時薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機詹姆斯·瓦特(James Watt).的主意。
1698年托馬斯·塞維利、1712年托馬斯·紐科門和1769年詹姆斯·瓦特製造了早期的工業蒸汽機，他們對蒸汽機的發展都做出了自己的貢獻。1807年羅伯特·富爾頓第一個成功地用蒸汽機來驅動輪船。瓦特運用科學理論，逐漸發現了這種蒸汽機的毛病所在。從1765年到1790年，他進行了一系列發明，比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑活塞、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。
16世紀末到17世紀後期，英國的采礦業，特別是煤礦，已發展到相當的規模，單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求，而現場又有豐富而廉價的煤作為燃料。現實的需要促使許多人，如英國的帕潘、薩弗里、紐科門等就致力於"以火力提水"的探索和試驗。
最初的真空蒸汽機被用來將礦井裡的水抽出來。紐科門的蒸汽機將蒸汽引入氣缸後閥門被關閉，然後冷水被撒入汽缸，蒸汽凝結時造成真空。活塞另一面的空氣壓力推動活塞。在礦井中聯結一根深入豎井的桿來驅動一個泵。蒸汽機活塞的運動通過這根桿傳到泵的活塞來將水抽到井外。
第一個巨大的改善是將氣缸與凝結缸通過一個閥門分開。瓦特在伯明翰發明了這個改進。這個改進提高了蒸汽機的效率。下一個改進是將閥門的操作自動化。
這些早期的真空蒸汽機的效率有限，但它們比較安全，因為它們的壓力比較低，在物質發生損壞的情況下機器向內收縮，而不是向外爆炸。它們的效率受外部氣壓、氣缸變形、燃燒和沸騰的效率和凝結能力的限制。理論最高效率受水在普通大氣壓下比較低的沸騰溫度限制。使用高溫高壓的蒸汽為蒸汽機的效率帶來了巨大的提高。但這種蒸汽機比真空蒸汽機危險得多。鍋爐和機器的爆炸造成了許多大事故。安全閥在這里帶來了很大的改進，在壓力過高的情況下安全閥放氣減壓。但真正保證安全只有依靠建造、運行和維護的經驗和安全規則。
薩弗里製成的世界上第一台實用的蒸汽提水機，在1698年取得標名為"礦工之友"的英國專利。他將一個蛋形容器先充滿蒸汽，然後關閉進汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內蒸汽冷凝而形成真空。打開進水閥，礦井底的水受大氣壓力作用經進水管吸入容器中;關閉進水閥，重開進汽閥，靠蒸汽壓力將容器中的水經排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時，關閉進汽閥和排水閥，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復循環，用兩個蛋形容器交替工作，可連續排水。
薩弗里的提水機依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井汲水，須將提水機裝在礦井深處，用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上，這在當時無疑是困難而又危險的。
紐可門及其助手卡利在1705年發明了大氣式蒸汽機，用以驅動獨立的提水泵，被稱為紐科門大氣式蒸汽機。這種蒸汽機先在英國，後來在歐洲大陸得到迅速推廣，它的改型產品直到19世紀初還在製造。紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低，這主要是由於蒸汽進入汽缸時，在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價低廉的產煤區才得到推廣。蒸汽機火車頭1764年，英國的儀器修理工詹姆斯·瓦特為格拉斯哥大學修理紐可門蒸汽機模型時，注意到了這一缺點，並於1765年發明了設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機，並於1769年取得了英國的專利。初期的瓦特蒸汽機仍用平衡杠桿和拉桿機構來驅動提水泵，為了從凝汽器中抽除凝結水和空氣，瓦特裝設了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層，用蒸汽加熱汽缸壁，以減少冷凝損失。
瓦特的創造性工作使蒸汽機迅速地發展，他使原來只能提水的機械，成為了可以普遍應用的蒸汽機，並使蒸汽機的熱效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機的改良者。
自18世紀晚期起，蒸汽機不僅在采礦業中得到廣泛應用，在冶煉、紡織、機器製造等行業中也都獲得迅速推廣。它使英國的紡織品產量在20多年內(從1766年到1789年)增長了5倍，為市場提供了大量消費商品，加速了資金的積累，並對運輸業提出了迫切要求。
在船舶上採用蒸汽機作為推進動力的實驗始於1776年,經過不斷改進，至1807年，美國的富爾頓製成了第一艘實用的明輪推進的蒸汽機船"克萊蒙"號。此後，蒸汽機在船舶上作為推進動力歷百餘年之久。
1800年，英國的特里維西克設計了可安裝在較大車體上的高壓蒸汽機。1803年，他把它用來推動在一條環形軌道上開動的機車，找來喜歡新奇玩意兒的人乘坐，向他們收費，這就是機車的雛型。英國的史蒂芬孫將機車不斷改進，於1829年創造了"火箭"號蒸汽機車，該機車拖帶一節載有30位乘客的車廂，時速達46公里/時，引起了各國的重視，開創了鐵路時代。
19世紀末，隨著電力應用的興起，蒸汽機曾一度作為電站中的主要動力機械。1900年，美國紐約曾有單機功率達五兆瓦的蒸汽機電站。
蒸汽機的發展在20世紀初達到了頂峰。它具有恆扭矩、可變速、可逆轉、運行可靠、製造和維修方便等優點，因此曾被廣泛用於電站、工廠、機車和船舶等各個領域中，特別在軍艦上成了當時唯一的原動機。
需要特別注意的是，許多教科書上(歷史書、物理書)說瓦特是蒸汽機的發明者。這是誤傳。蒸汽機是英國人薩維利(Savery)於1698年、紐可門(Newcomen)於1705年各自獨立發明的，用於礦井抽水。當時效率很低。1765年，瓦特在修理紐可門機的基礎上，對蒸汽機做了重大改進，使冷凝器與汽缸分離，發明曲軸和齒輪傳動以及離心調速器等，使蒸汽機實現了現代化，大大提高了蒸汽機的效率。瓦特的這些發明，仍使用在現代蒸汽機中，為紀念瓦特的貢獻，功率的單位名稱以其姓氏命名。(《物理學(第五版)》)
史蒂芬孫
概述
在陸路交通方面，人們開始研製一種能以蒸汽機推動車輛快速行進的運輸工具。其中，英國的史蒂芬孫(George Stephenson,1781-1848)率先取得了突破性成果。
史蒂芬孫是一位煤礦工人的兒子，從小熟悉礦井裡用來抽水的蒸汽機，後來立志從事交通工具的發明創造。1814年，他研製的第一輛蒸汽機車"布拉策號"(以普魯士將軍布拉策的名字命名，他曾經幫助英國打擊拿破崙軍隊)試運行成功。1825年9月27日，史蒂芬孫親自駕駛他同別人合作設計製造的"旅行者號"蒸汽機車在新鋪設的鐵路上試車，並獲得成功。蒸汽機在交通運輸業中的應用，使人類邁入了"火車時代"，迅速的擴大了人類的活動范圍。
史蒂芬遜的蒸汽機車發展史
1814年史蒂芬遜在試運行"布拉策號"機車時，雖然取得了成功，但也暴露出許多問題，如噪音太大，振動強烈，蒸汽機隨時都有爆炸的可能。火車開動時，濃煙滾滾，車輪摩擦鐵軌時火星四濺;坐在車上的人則滿面煙塵，被顛得筋疲力盡。蒸汽機冒出的火焰把附近的樹木都燒焦了，這也許就是當時人們把它稱為"火車"的緣故吧。但是，史蒂芬孫沒有氣餒，而是不斷進行改進。他在車廂下面加裝了減震的彈簧，用熟鐵代替生鐵作鐵軌的材料，在枕木下加鋪了小石子，增加車頭和車廂的車輪數量，把蒸汽機安裝在車頭以減少發生危險時的損害等。到1825年史蒂芬孫試運行"旅行者號"機車時，情況已經有了相當大的改善。"旅行者號"牽引著6節煤車、20節擠滿乘客的車廂，載重達90噸，時速15英里。這一壯觀場面吸引了眾多的人前來觀看。鐵路兩旁人山人海;還有人騎著馬，打著紅旗走在火車前面開道。隨著火車的一聲鳴叫，它向全世界宣告了鐵路時代的到來。
1829年，史蒂芬孫試製成功了更為先進的"火箭號"機車。
(以上【史蒂芬孫與蒸汽機車】內容來自於北師大版歷史教科書)
折疊編輯本段發展提高
折疊功效
蒸汽機的發展首先體現在功率和效率的提高，而這又主要取決於蒸汽參數的提高。初期蒸汽機的蒸汽壓力僅為0.11~0.13兆帕，19世紀初才達到0.35~0.7兆帕，20世紀20年代曾用到6~10兆帕。在蒸汽溫度上，19世紀末還不超過250℃，而到20世紀30年代曾用到450~480℃。
折疊效率
至於效率，瓦特初期連續運轉的蒸汽機，按燃料熱值計總效率不超過3%;到1840年，最好的凝汽式蒸汽機總效率可達8%;到20世紀，蒸汽機最高效率可達到20%以上。
折疊轉速
在轉速方面，18世紀末瓦特蒸汽機僅40~50轉/分;20世紀初轉速達到100~300轉/分，個別蒸汽機曾達到2500轉/分。在功率方面，最初單機功率僅幾馬力，20世紀初的一台船用蒸汽機的功率可達25000馬力。
隨著蒸汽參數和功率的提高，蒸汽已不可能在一個汽缸中繼續膨脹，還必須在相連接的汽缸中繼續膨脹，於是出現了多級膨脹的蒸汽機。蒸汽機因受到潤滑油閃點的限制，所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃，機車，船用等移動式蒸汽機還略低一些，多數不高於350℃。考慮到膨脹的可能性和結構的經濟性，常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數受到限制，從而也限制了蒸汽機功率的進一步提高。
折疊意義
蒸汽機的出現和改進促進了社會經濟的發展，但同時經濟的發展反過來又向蒸汽機提出了更高的要求，如要求蒸汽機功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機作過許多改進，不斷擴大它的使用范圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機和內燃機的發展，蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。
折疊編輯本段構造
蒸汽機結構圖蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成。汽缸和底座是靜止部分。
在蒸汽鍋爐中，通過燃燒過程水沸騰為蒸汽。通過管道蒸汽被送到汽缸。閥門控制蒸汽到達汽缸的時間，經主汽閥和節流閥進入滑閥室，受滑閥控制交替地進入汽缸的左側或右側，推動活塞運動。蒸汽在汽缸內推動活塞做功，冷卻的蒸汽通過管道被引入冷凝器重新凝結為水。這個過程在蒸汽機運動時不斷重復。
一般的蒸汽機有三個汽缸組成一個組。蒸汽機直接將活塞的上下運動轉化為船軸的旋轉運動。新造的蒸汽機中還包含了一個小的渦輪機，從汽缸中出來的蒸汽還可以利用它的余熱在推動這個渦輪機來提高整個驅動裝置的效率。這個渦輪機也與船的螺旋漿軸相連。
折疊編輯本段分類
折疊鍋爐分類
火管造型被用在早期的船隻和蒸汽機車的鍋爐中。在火管式鍋爐中，從燃燒室出來的熱煙通過煙道由煙囪排出。這種鍋爐需要一個比較高的煙囪。
水管造型的水由熱氣通過多個管道加熱。這些管道在交換器的頂部流入一個蒸汽集合腔。水管鍋爐的一個重要優點是它在破壞時造成的危險比較小，原因是因為鍋爐里的水的量比較小，此外鍋爐里沒有多少會被磨損的運動的機械組成部分，一些水管鍋爐在排煙道上還有一個熱交換器來提高整個鍋爐的熱效率。
折疊蒸汽機分類
按蒸汽在活塞一側或兩側工作，蒸汽機可分為單作用和雙作用式兩種;
按汽缸布置方式，可分為立式和卧式;按蒸汽是在一個汽缸中膨脹或依次連續在多個汽缸中膨脹，可分為單脹式和多脹式;按蒸汽在汽缸中的流向，可分為迴流式和單流式;
按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。
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折疊簡介
高壓蒸汽機引擎有多種造型，但最主要的是往復活塞和汽輪機。
折疊往復式
雙動
帶壓蒸汽技術被發明後下一個重要的改進是使用雙動活塞，帶壓蒸汽在一個汽缸壓力降低到普通大氣壓或在其凝結過程中可以推動另一個汽缸。大多數往復式引擎今天使用這個技術。汽缸完全封閉來防止蒸汽逃散。一根滑桿通過一根搖臂軸和曲壁將往復運動轉換為旋轉運動。另一個曲壁和軸承用來控制閥門。
假如兩個雙動活塞同時被使用時，一般它們的曲壁的相正好差90度，這樣一個引擎在任何時候都做功。
折疊多脹式蒸汽機
另一種蒸汽機由多個直徑不斷增大的單動汽缸組成。一般由三個汽缸組成。
從鍋爐出來的高壓蒸汽首先推動第一個和最小的一個活塞。當這個活塞開始回退時一部分擴張的蒸氣被驅入第二個汽缸推動它的活塞，這樣繼續使用在第一個汽缸膨脹的蒸汽。第三個汽缸使用在第二個汽缸中膨脹的蒸汽。
有時人們也使用兩個面積總和與最大的那個活塞的面積相同的小一些的活塞來取代最大的那個活塞，這樣的引擎可以四步工作，比較平穩。
這種蒸汽機尤其對海上的輪船非常重要，因為它的蒸汽在做功的過程中不斷減壓後可以重新進入鍋爐加熱。海上的輪船必須節約用水，因為它可能很長時間無法補充水，而陸上的蒸汽機則可以不斷加水。一直到第二次世界大戰大多數商船都使用這種蒸汽機。1905年以前所有的戰艦也使用這種蒸汽機。缺點是它的效率稍低。
折疊單流蒸汽機
另一種往復式蒸汽機是單流蒸汽機。在這些蒸汽機中閥門由凸輪來控制。汽缸容積最小時入汽閥門打開。然後入汽閥門關閉，蒸汽膨脹。汽缸容積最大時汽缸側面的排氣閥門打開。這些排氣口與凝結腔相連，它們使汽缸內的壓力降低到大氣壓以下。軸承的慣性使活塞重新向上運動。單流蒸汽機總是組成蒸汽機組一起運行。單流蒸汽機入氣口和出氣口的溫度恆定，不象其它蒸汽機那樣不斷變化。
折疊汽輪機
高壓汽輪機由一系列帶有螺旋槳式的槳葉的轉盤組成。這些旋輪與不動的定輪交替，定輪的作用是導引氣流的方向。這樣的蒸汽機比往復蒸汽機要平穩。
折疊旋轉式
旋轉蒸汽機是一種比較新的蒸汽機設計。
折疊編輯本段運輸工具
1769年尼古拉·約瑟夫·居紐首次用他的"蒸汽車"展示了自動的蒸汽車的可行性。這輛車可以說是第一輛汽車。這輛車作為運輸工具不太有用，但用來拖農具卻很不錯。
一直到20世紀初蒸汽機汽車依然可以與其它驅動方式的汽車抗衡。今天大多數汽車是用內燃機驅動的。蒸汽機汽車最大的缺點是它至少需要30秒鍾時間來獲得足夠的壓力。
世界上第一列蒸汽機火車是1804年2月21日理查德·特拉維斯克在威爾士展示的。
折疊編輯本段優點
現代蒸汽機的最大的優點是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉化為機械能。不像內燃機那樣，它對其燃料不挑剔。此外沒有蒸汽機的話原子能無法被使用。原子反應堆即不直接產生機械能，又不直接產生電能，原子反應堆實際上只是加熱水，這個水被沸騰後的蒸汽通過蒸汽機來轉化為有用的功。蒸汽不一定需要通過燃燒來產生，比如使用太陽能聚熱器也可以產生蒸汽推動蒸汽機。
另一種有類似優點的小巧的外燃機是斯特林發動機。其缺點是它在許多情況下難以運行。現代的混合動力汽車就是為了彌補這個缺點而設計的。
尤其在高山上蒸汽機機車的優點顯著，因為它們也可以在比較低的氣壓下運行。當南美洲將用柴油-電力機車取代它們的蒸汽機車後這一點就被發現了。在高山上他們不得不放棄使用功率比較高的柴油機車，取而代之的還是功率雖然不如柴油機車但不受海拔限制的蒸汽機車。
在瑞士和奧地利新的齒軌鐵路使用現代的蒸汽機，這些蒸汽機只需要一個人來運行，比起過去的蒸汽機它節省60%的燃料，比起電力機和柴油機它輕50%，因此對齒軌的磨損小得多。在日內瓦湖上也有一艘新的蒸汽機船，它是世界上第一艘遙控的蒸汽機船。
折疊編輯本段缺點
蒸汽機的弱點是:離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大;新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高;它是一種往復式機器，慣性限制了轉速的提高;工作過程是不連續的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。
因此，拋棄了笨重鍋爐的內燃機，最終以其重量輕，體積小、熱效率高和操作靈活等優點，在船舶和機車上逐漸取代了蒸汽機。汽輪機則以其熱效率高、單機功率大、轉速高、單位功率重量輕和運行平穩等優點，將蒸汽機排擠出了電站。
接著電動機又以其使用方便，代替了蒸汽機在工業設備中的應用。然而小功率蒸汽機熱效率比汽輪機高，所以在產煤區或只有劣質燃料的地區或某些特殊場合，蒸汽機仍有發揮作用的餘地。
折疊編輯本段發明過程
1764年，學校請瓦特修理一台紐可門式蒸汽機，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台蒸汽機，但效果反而不如紐可門蒸汽機，甚至四處漏氣，無法開動。盡管耗資巨大的試驗使他債台高築，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斗目標和困難處境時，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煉鐵廠。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贊許，當即與瓦特簽訂合同，贊助瓦特進行新式蒸汽機的試制。
從1766年開始，在三年多的時間里，瓦特克服了在材料和工藝等各方面的困難，終於在1769年制出了第一台樣機。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。第一台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性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。
折疊編輯本段歷史作用
蒸汽機有很大的歷史作用，它曾推動了機械工業甚至社會的發展，解決了大機器生產中最關鍵的問題，推動了交通運輸空前的進步。隨著它的發展而建立的熱力學和瓦特在改良蒸汽機機構學為汽輪機和內燃機的發展奠定了基礎;汽輪機繼承了蒸汽機以蒸汽為工質的特點，和採用凝汽器以降低排汽壓力的優點，摒棄了往復運動和間斷進汽的缺點;內燃機繼承了蒸汽機的基本結構和傳動形式，採用了將燃油直接輸入汽缸內燃燒的方式，形成了熱效率高得多的熱力循環;同時，蒸汽機所採用的汽缸、活塞、飛輪、飛錘調速器，閥門和密封件等，均是構成多種現代機械的基本元件。
瓦特
工業革命的產生一部分原因是因為蒸汽機的改良(瓦特沒有發明蒸汽機，他只是改良)，而蒸汽機車的產生也是因為蒸汽機的改良以及後人的應有而產生的，當時英國鼓勵發明，並且在人口增加需要增加生產速度之時，便開始有人努力的改進當時的生產設備，瓦特便是其中之一，而瓦特改良蒸汽機導致一系列技術革命引起了從手工勞動向動力機器生產轉變。因此蒸汽機的改良絕對是促成工業革命的原因之一。而蒸汽機車是一種以蒸汽引擎作為動力來源的鐵路機車，因此若沒有蒸汽機的改良便不可能有這項交通工具的誕生。

I. 瓦特如何發明蒸汽機

瓦特（１７３６～１８１９）瓦特，英國蒸汽機發明家，出身於格拉斯哥一個工人家庭。

由於受家庭影響，瓦特從小就熟悉一些機械製造知識。１８歲他到倫敦一家鍾錶店當學徒，業余時間刻苦學習、努力實踐，很快掌握製造象限儀、羅盤和經緯儀等技術。

人類對蒸汽的認識和利用，經歷了一個漫長的歷史過程，直到１８世紀初，紐科門才製成第一台能把熱能轉變為機械能、較原始的蒸汽機。

瓦特在格拉斯哥大學修理儀器期間，對紐科門蒸汽機進行深入研究，找出熱效率低的主要原因，經試驗，發明和汽缸分離的冷凝器。製成單動作蒸汽機，後繼續經試驗，發明雙動作蒸汽機。

瓦特蒸汽機比紐科門蒸汽機大大提高了熱效率和可靠性，能驅動各種機器，迅速被各工業部門採用。到１９世紀３０年代，蒸汽機在全世界廣泛應用，工業進入「蒸汽機時代」。

蒸汽機的發明，促進了歐洲１８世紀的產業革命。為紀念瓦特這位偉大發明家，人們把常用功率單位定為「瓦特」，簡稱「瓦」。

會跳舞的壺蓋

有一天，瓦特在奶奶家看見火爐上的水開了，水壺蓋老在冒著熱氣的水壺上跳動，他便抱來一隻小凳子坐在火爐邊看水壺蓋在熱氣騰騰的水壺上舞蹈。

蒸汽機模型

「瓦特，你怎麼不出去玩，在這里待著干什麼？」

「奶奶，你看水壺蓋怎麼會在上面亂跳呢？」

「冒氣了它就會亂跳啊！」

可瓦特並不滿意奶奶的回答，他又問道：「是什麼力氣在推壺蓋？」

「這、這……我也不懂。」奶奶被瓦特問蒙住了。

瓦特回到家後，一連幾天都坐在爐子旁，觀察壺里水的變化。最後，他終於明白了，水開後，水變成水蒸氣，推動壺蓋，因此壺蓋就會往上跳了。

有個性的發明家

瓦特有一種秘而不宣的性格，他有時甚至對自己最好的朋友也信不過。有一次，羅比森沒打招呼就闖進了瓦特家的起居室，發現這位發明家正坐在火爐旁，他的膝蓋上放著一個小小的馬口鐵箱。羅比森後來才明白，這就是表面冷凝器，毫無疑問，瓦特當時正在用火爐里燒著的烙鐵焊接它。羅比森便立刻開始興致勃勃地同他談起這個他們倆都極為關注的問題，而且還向瓦特問起試驗的進展如何。瓦特卻閉口不回答他的問題，只是默默地坐在那裡凝視著爐火。過了很長時間，當羅比森繼續追問他的時候，他才終於冷冷地瞅著他，並粗暴地開口說道：「老兄，你就不用再操這份心了，我現在已經製成了一台一點蒸氣都不會浪費的發動機了。」說完之後，他就把那個小小的馬口鐵箱放在地板上，用腳把它輕輕地踢到桌子底下，不讓人看見。事情就這樣過去了，直到後來，羅比森才間接地聽說，他這個朋友發明的是一個分離式冷凝器。

J. 誰發明的蒸汽機

• 瓦特發明蒸汽機並不是他幼時的靈感，而是吸收前人的成果和他個人艱苦努力的結果。

1736年，瓦特生於英國造船業發達的格拉斯哥城附近的格里諾克鎮。他的祖父和叔叔是機械工人，父親是造船工人。因為家裡窮，瓦特幾乎沒上過學，但在家庭的影響下，從小就懂得了不少機械製造的知識，培養了製造機械的興趣。瓦特18歲那年進格拉斯哥城學習手藝，後來又去倫敦專門學習機械製造業。1757年，瓦特到格拉斯格大學當實驗員，專門製作和修理教學儀器。大學為瓦特提供了良好的學習與實踐的機會。他孜孜不倦地學習，還掌握了德文和義大利文，一有機會就向大學里的教授請教，有時還和他們爭論科學技術問題。

1763年，外邊送到大學里的一台蒸汽機要瓦特負責修理。瓦特和另外幾個人詳細地研究起來。

這台蒸汽機是一個名叫紐克曼的蘇格蘭鐵匠發明製造的，這在當時是最先進的蒸汽機了。在紐克曼之前，有許多人都對蒸汽當作動力用於生產懷著很大的興趣。1688年，法國物理學家德尼斯·帕潘，曾用一個圓筒和活塞製造出第一台簡單的蒸汽機。但是，帕潘的發明沒有實際運用到工業生產上。十年後，英國人托易斯·塞維利發明了蒸汽抽水機，主要用於礦井抽水。1705年，紐克曼經過長期研究，綜合帕潘和塞維利發明的優點，創造了空氣蒸汽機。

經過認真研究，瓦特發現紐克曼蒸汽機有許多缺陷，主要是燃料耗費太大，笨拙，應用的范圍有限，只能用於礦井抽水和灌溉，瓦特決心造一台比它更好的蒸汽機。

一年之後，瓦特自己製造的蒸汽機開始點火了。但水沸騰起來之後，蒸汽機一動不動，水汽從裡面冒了出來，屋子裡搞得霧氣騰騰，原來蒸汽機漏汽，瓦特的第一次試驗失敗了。

「我一定能成功！」瓦特相信自己的能力。

但是，大學里並不支持他製造蒸汽機。當時，造一台蒸汽機需要幾千英鎊，而瓦特一年的工資也才不過35英鎊，他只好向朋友求助。一個經營鐵工廠和煤廠，名叫巴克的朋友為他提供經費，給予他很多幫助。當試驗眼看就要成功的時候，巴克卻突然破產，瓦特又走投無路了。

「瓦特，我給你帶好消息了。」正當瓦特在自己的實驗室里一籌莫展的時候，好心的巴克卻在四處奔走，想法為瓦特尋找支持者。

「什麼好消息，快告訴我。」瓦特興奮起來，感到事情又有希望了。

「伯明翰有一個鐵器製造商，叫馬太·波爾敦，他答應為你提供經費。」

「他有什麼條件？」

「他將為試制蒸汽機提供一切費用，並且維持你的生活，直到這個事業獲利為止。你要用蒸汽機專利權的三分之二，作為對他的補償。」

「好，我同意了！」

瓦特很快趕到伯明翰，在那裡，經過反復實踐，終於在1796年製成了有分離冷凝器的單動式蒸汽機。這種蒸汽機比紐克曼的蒸汽機有顯著的優點，可節省75％的燃料。

瓦特並沒滿足於已取得的成就，1782年，他又成功地製造了聯協式蒸汽機。1784年，瓦特對它進行了改進，為它增加了一種自動調節蒸汽機速率的裝置，使它能適用於各種機械的運動。從此之後，紡織業、采礦業、冶金業、造紙業、陶瓷業等工業部門，都先後採用蒸汽機作為動力了。

1807年，美國人富爾把瓦特的蒸汽機裝在輪船上，從此，航運中的帆船時代結束了。

1814年，英國人史蒂芬把瓦特的蒸汽機裝在火車上，陸路運輸的新時代開始了。

19世紀三、四十年代，蒸汽機在歐洲和北美被廣泛採用，這就是所謂的「蒸汽時代。」

瓦特逝世於1819年，後人為了紀念他的偉大發明，把發電機和電動機的功率計算單位稱為「瓦特」。現代家庭用的電燈、電暖器、電熨斗的功率都稱為「瓦」，那是「瓦特」的簡稱，也是為了紀念他為人類作出的傑出貢獻。