A. 蒸汽機的發明歷史
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),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。約與此同時薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機的主意。
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。
紐科門及其助手卡利在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。
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。Billy sucks
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)》) 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)
B. 蒸汽機的發明最初是為了什麼
瓦2特並不j是蒸汽機的發明者,在他之k前,早就出現了z蒸汽機,即紐科門q蒸汽機,但它的耗煤量大w、效率低。瓦3特運用科學理論,逐漸發現了c這種蒸汽機的毛3病所在。從48883年到0830年,他進行了z一s系列發明,比6如分7離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構、離心4式調速器、節氣4閥、壓力j計3等等,使蒸汽機的效率提高到原來紐科門x機的0倍多,最終發明出了f現代意義g上c的蒸汽機。 第一o台蒸汽機是一h個z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x。在紐克曼之j前,有許多人g都對蒸汽當作動力m用於k生產懷著很大w的興趣。7254年,法國物理學家德尼斯·帕潘,曾用一d個l圓筒和活塞製造出第一w台簡單的蒸汽機。但是,帕潘的發明沒有實際運用到工m業生產上p。十j年後,英國人o托易斯·塞維利發明了j蒸汽抽水6機,主要用於y礦井u抽水0。1804年,紐克曼經過長3期研究,綜合帕潘和塞維利發明的優點,創造了d空氣7蒸汽機。 pう邾i‰pう邾vx亘wК
C. 蒸汽機的發明最初是為了什麼
學校請瓦特修理一台紐可門式蒸汽機
D. 蒸汽機是什麼原理誰發明了蒸汽機
世界上第一台蒸汽機是法國物理學家德尼斯·帕潘1688年用一個圓筒和活塞發明製造的。但是,帕潘的發明沒有實際運用到工業生產上。
盡管蒸汽機為新工廠選擇一個地點提供了更多的自由度,但卻降低了物流成本。此外,它使運輸更便宜,促使國際貿易增長更快。19世紀早期,紡織品的運費成本為三分之一。到本世紀末,蒸汽船把這個數字降到了幾個百分點。與鐵路一起,輪船創造了世界穀物市場。來自美國和俄羅斯中西部等內陸農業地區的大量廉價糧食刺激了城市化進程。
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。不象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。
E. 蒸汽機最早是誰發明的
瓦特並不是蒸汽機的發明者,在他之前,早就出現了蒸汽機,即紐科門內蒸汽機,但容它的耗煤量大、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。 第一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。
F. 人們經常說的「蒸汽朋克」,它的歷史起源是什麼
什麼是「蒸汽朋克」
「蒸汽朋克」這一概念最初來自充滿想像的奇幻小說,提姆·鮑爾斯、詹姆斯·布雷洛克和K.W·傑特爾將小說背景設定在一個從未真實存在過的維多利亞時代,並在此基礎上描寫了眾多奇異的發明和角色。