蒸汽机的发明历程

㈠ 国外蒸汽机的发明经历了哪些阶段

700年后，即公元13世纪，欧洲人将水力技术应用于风箱。公元1775年，约翰·威尔金森取得了一项水力鼓风机的专利，与公元1313年王祯的描述基本相同，只不过经过改进而增加了一个曲轴。公元1780年，詹姆斯·皮卡德对这种设备作了重大改进。1804年，英国人德里维斯克制造出世界上第一辆能在轨道上行驶的蒸汽机车。1906年，美国通甩公司制造出世界上第一台汽油机车。

㈡ 蒸汽机的发明

世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗（HeroofAlexandria）于公元1世纪发明的汽转球（Aeolipile），这是蒸汽机的雏形。约1679年法国物理学家丹尼斯·帕潘在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。同时代的萨缪尔·莫兰也提出了蒸汽机的主意。1698年托马斯·塞维利和1712年托马斯·纽科门制造了早期的工业蒸汽机。

1695年，英国工程师塞维利制造出来几台蒸汽泵，主要用来抽水。此后纽科门等人继续研制蒸汽机，在1705年试制了第一台真正可用作动力的蒸汽机，这种蒸汽机被人们称为纽科门蒸汽机。

而瓦特运用科学理论，发现了这种蒸汽机的毛病所在并加以改良，最终发明出来工业用的蒸汽机，1774年，瓦特把自己设计的蒸汽机投入生产，并在1776年波罗姆菲尔德煤矿首次向人们展示其工作状态，也在1776年第一批新型蒸汽机制造成功并应用于实际生产。

瓦特的创造性工作使蒸汽机快速发展，并成为了可以普遍应用的蒸汽机，而且蒸汽机的热效率成倍递增，煤耗大大的下降，所以瓦特是蒸汽机的改良者。
在1807年富尔顿第一成功用蒸汽机来驱动轮船。

㈢ 蒸汽机的发展历程

神奇机器——蒸汽机技术的发展

1642年英国资产阶级革命之后，资产阶级政权虽然经历了一些波折，但自1688年的“光荣革命”之后，特别是十八世纪初的议会制逐渐形成之后，资产阶级已经完全确立了在英国的统治地位。到18世纪初，英国工场手工业的资本主义经济得到极大发展，工场手工业的资本主义经济开始产生向机器大工业的资本主义经济转变的要求。

△蒸汽机的技术积累

在18世纪的头50年左右的时间内，英国的工场手工业进入前所未有的勃兴时期，各种最初的机械工艺迅速发展起来。但如纺纱机、织布机、缝纫机、收割机、脱粒机、割草机、抽水机、榨油机等各种工作机最初都还是使用各种自然力，特别是人力，这很自然就有两个突出的技术问题相继被提了出来：第一，如何进一步提高工作机本身的工作效率；第二，如何进一步提高工作机所需要的原动力。围绕这两个问题的解决导致了工作机的革命和动力机的革命。

在由工场手工业向机器大工业的转化过程中，由于圈地运动的进一步发展，广大农民失去了赖以生存的土地，他们只好流浪到城市谋生。大量自由劳动力的出现有力地促进了当时英国的工场手工业的快速发展。同时，由于纺织工业本身有投资少、见效快、利润高等特点，因此它成为当时的工场手工业的中坚。这样，第一次工业革命的风云便最先在纺织工场手工业中兴起。1733年，一家棉织工场的机械师恺伊发明了飞梭。凯伊曾当过钟表匠，有熟练的机械工艺技术。他把钟表中的一些工艺原理和工艺技巧应用到手织布机中，终于发明了飞梭这种新的织布工具。带有飞梭的织机实际上是一种自动穿梭的织机，其工效比原来的织机提高一倍多——尽管它的原动力仍然是人力。飞梭发明并广泛应用之后，棉纱供不应求。据当时工场纺织业十分发达的曼彻斯特统计，五六个纺工纺一天的纱，仅能供一个织工织一天。棉纱短缺，纱荒等问题制约了纺织业的更快发展。纺机的革命迫在织机的革命必然推动纺机的革命。自从飞梭发明之后，人们一直致力于新的纺机的研制，不幸的是进展一直不快。科学的恩赐只为那些有准备的头脑而备。1764年的一天，曼彻斯特有个兼做木工的织工哈格里沃斯在一次偶然的发现中受到启发。有一天，他的妻子的纺车突然翻倒在地，但竖起来的纱锭和轮仍在转动。他猛然想到几个纱锭并立在一起，不是仍可以用一个轮子来带动吗？经过反复研制，他终于在1765年设计并制造出一架可同时纺八个纱锭的新纺机。这跟有名的苹果落地故事有异曲同工之妙。这样，把纺纱的工作效率一下比原来提高了八倍。哈格里沃斯以他妻子珍妮的名字为这种新纺机命了名。珍妮纺机在纺纱业中迅速推广开来，很快占领了当时的纺纱市场。后来，珍妮纺机的纱锭由八个增加到十几个，纺纱工效也随之提高到十几倍。这样，当时遍及全国的纱荒，就基本上缓和下来了。最初的珍妮纺机仍是以人力为动力的。从工艺原理来看，珍妮机的纱锭可以继续增加，可是由于作为珍妮机的原动力的人力有限，这就使珍妮机的改进受到了限制。科学技术发展的脚步永不会停息。1769年，钟表匠阿克莱发明了一种以水力为动力的纺纱机。这是一种以水力来转动纺轮的新的纺纱机。它是继珍妮纺机后的又一大进步。1779年，一个童工出身的纺织工克隆普顿（1753—1827）对珍妮纺机和水力纺纱机进行了综合分析，在综合这两种纺机的优点的基础上，研制出了一种被称为骡机的新纺纱机。骡机以水力为动力，一台骡机能带动近二千个纱锭，这就使纺纱机的工效大大提高。纺机的革命又使织机的技术显得相形见绌，它反过来又推动了织机的革命。1785年，一个叫卡特赖特（1743—1823年）的机械师在水力纺纱机和骡机的启发下，发明了水力织布机。新的水力织布机的工效要比原来带有飞梭的人力织布机的工效高四十倍。水力织机的发明，又暂时缓和了织机落后的矛盾。就像一对相互啮合的齿轮，纺机与织机在相互作用中共同发展。

在纺织机的革命的带动下，印刷工业、造纸工业、榨油工业以及其他工业的工作机的技术革命也相继发展起来。人力总是有限的，而水力又必然受到地理条件的限制。可是无论什么行业的工作机的革命，当它发展到一定程度时，都必然受到自然力这一原动力条件的限制。由工作机的革命向动力机的革命发展不可避免地发生了。

△天工巧匠瓦特和蒸汽机

如果说，第一次工业革命的火炬是由飞梭，珍妮纺机等工作机的革命点燃的话，那么第一次工业革命的狂飙则是由瓦特对纽可门蒸汽机的革命兴起的。纽可门蒸汽机自1705年发明之后，即在矿山作为一种抽水泵的动力机使用。1712年前后，英国所有煤矿的抽水泵差不多都用上了蒸汽机。此外，在一些金属矿上也装上了蒸汽机。到了20年代初，这种新式的引擎还远销欧洲大陆上的一些国家。但是，由于当时的社会生产尚未对动力机产生更大的需求，所以纽可门蒸汽机问世之后，一直仅限于在矿山作为抽水泵的引擎使用。也正因如此，在它问世后的50多年里，仍然停留在原有的技术水平，一直未能得到什么发展。

瓦特（1736－1819年）生于苏格兰西部的格里诺克小镇的一个工人家庭。他的父亲、祖父和叔父都是技术工人。由于家里贫穷，他仅受到初等教育。然而，瓦特自幼非常勤奋，同时也极爱工艺。1754年，瓦特前往格拉斯哥的一家工场当了机械工学徒。但好学的瓦特深深地感到在格拉斯哥的工场里似乎学不到什么真正意义上的技术。他于是决心前往伦敦，当时英法之间爆发了一场战争，伦敦的局势动荡不安，瓦特只得重返格拉斯哥。1757年，瓦特来到一个机械车间当上了机修工，这个机械车间附属于格拉斯哥大学。此后，瓦特开始刻苦地学习机械技术。当时的机械技术，主要还是一些工匠传统和工匠经验，但其中已含有丰富的机械原理与机械工艺知识。这些经验和技术，为瓦特后来革新纽可门蒸汽机打下了坚实的技术基础。

到了50年代中后期，随着工作机革命的深入发展，动力机的革命已被提到第一次工业革命的议事日程，一些人开始着力于动力机的革命。而机修工瓦特则是其中的先驱者。在修理机器与仪表之余，瓦特于1759年即开始进行蒸汽技术的实验和研究。他曾利用从格拉斯哥大学的实验室找来一个巴本的蒸汽泵进行了一些蒸汽动力实验，这些初步的实验研究，使他对蒸汽机的动力技术有了最初的认识。瓦特所在的机修车间，与该校的一些教师与学生的关系颇为密切。当时，英国著名化学家布莱克也在格拉斯哥大学任教。1754年，布莱克从有关燃烧的实验与理论研究开始转入热化学和热学研究。1756年，布莱克首先将热与温度的概念区别开来，并提出了“潜热”与“比热”等新的热学理论。布莱克的这些理论成就，奠定了量热学以及整个热学的基础。布莱克是一个十分重视理论科学的实验基础的科学家。他也常去车间参观，并在参观中结识了瓦特。布莱克对这个年龄比他小八岁的机修工颇为赏识，从此他便成了瓦特的老师和朋友。在与布莱克的交往中，瓦特向布莱克学到了“潜热”和“比热”这些最初的热学理论知识，同时也懂得了计算温度、热量与压力之间的相互关系。尽管布莱克在奠定最初的热学基础时所提出的“热质说”这一有关热的本质的理论是错误的，但这并不影响对热量，温度与压力之间的数据分析。如果说，瓦特的工匠技术为他以后革新纽可门蒸汽机打下了技术基础，对巴本的蒸汽泵的研究打下了最初的实验基础，那么，布莱克的热学理论则为他打下了一定的理论基础。从瓦特最初来到格拉斯哥大学的1757年开始，到1760年为止，在四年多的时间内，瓦特已成为一个不仅具有工匠的技术实践经验，而且具有学者的科学理论知识的青年机械师。

在初步具一定的技术基础、实验基础与理论基础之后，瓦特产生了革新纽可门蒸汽机的强烈愿望。当时，人们把纽可门蒸汽机称为“火机”，虽然它在矿山已普遍使用，但在大学还不易见到。要革新纽可门蒸汽机，首先必须研究纽可门蒸汽机。幸运的是，1761年，在瓦特的要求下，同时也在布莱克的支持下，格拉斯哥大学从伦敦借来了一台需要修理的纽可门蒸汽机供瓦特研究使用。瓦特正式开始了革新纽可门蒸汽机的研究工作。自从那台纽可门蒸汽机从伦敦运到格拉斯哥大学之后，瓦特立即对它的机械结构与工作原理进行了细致的研究。他发现它有两大明显的缺点：一是它的耗煤量大，热效率低；二是它所传送出来的动力只能作往返运动。正是这两大缺点阻碍了它的进一步推广使用。可是，要找到纽可门蒸汽机的热效率低的原因在哪里却不是一件容易的事。他发现，当蒸汽进入汽缸后，温度即上升到100℃，可是为了得到真空，必须马上在汽缸内将蒸汽用冷水喷注冷凝。当冷水喷入汽缸后，汽缸内的温度即下降到20℃。这样一开一降，活塞才能完成一个冲程的往返动作。而这样一个冲程中，热量遭到两次浪费。当蒸汽进入汽缸时，它必须花费足够的热量使汽缸本身的温度由20℃上升到100℃；当冷水进入汽缸时，冷凝水又带走了大量的热量。这样一热一冷，热量浪费极大。瓦特运用布莱克的热学理论，对那台纽可门蒸汽机的作功过程进行了测量和分析，确认这正是纽可门蒸汽机热效率低的主要原因。这时，借来的纽可门蒸汽机归还期到了，机器被运走后，瓦特没有样机继续进行实验，只得进行一些理论的探索。在理论研究中，瓦特再次钻研了布莱克的热学理论，通过对纽可门蒸汽机热效率的进一步理论分析，使瓦特进一步看清了纽可门蒸汽机的汽缸内冷这一最主要的缺点。

发现问题是一回事，可是要解决它，还要有待于许多艰苦而繁琐的探索工作的完成。此后又经过两年多的努力，到了1765年春天，有一次出外散步时，瓦特灵感猝发，想到既然纽可门蒸汽机的热效率低是由于蒸汽在汽缸内冷凝造成的，反过来，为什么不能让作功后的蒸汽在汽缸外冷凝呢？这样，瓦特便产生了采用分离冷凝器的最初设想——绝对巧妙的一个想法。在产生采用分离冷凝器的最初设想之后，瓦特立即付诸实践，在同年设计了世界上第一台带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计，冷凝器与汽缸之间用一个调节阀门相连，通过阀门控制，使它们既能连通，又能分开。这样，既可把作功后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空，但却避免了汽缸在一热一冷过程中的热量消耗。瓦特认为不出意外的话，这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的热效率的三倍！从理论上看，瓦特的这种带有分离冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门的蒸汽机。

设想终究是设想，要把理论上的东西成为实际上的东西，要把想象的蒸汽机变成真实的蒸汽机，不知要遇上多少困难。而瓦特知难而上，开始了研制新式的蒸汽机和工作。资金、设备、材料、技工这些是开展工作所必需的，可是，瓦特本人只有35磅的年薪，除去用来买面包的那部分以外，所剩无几。就在这时好友布莱克向瓦特伸出了友爱之手，他把瓦特介绍给自己的一个朋友：化工技师罗巴克。罗巴克是一个富有的企业家。1760年，罗巴克又在苏格兰的卡隆开办了第一座规模较大的炼铁厂。罗巴克当时已近50岁，他以对科学技术发明的热情与瓦特进行合作。他对当时只有30来岁的瓦特的雄心壮志深表赞赏。罗巴克与瓦特一拍即合，瓦特终于又能开展他的研究工作了。从1766年开始，在三年多的时间内，瓦特解决了材料和工艺等方面的种种困难，终于在1769年生产了第一台样机。同年，瓦特以发明分离冷凝器，获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一个专利。瓦特的第一个设想终于实现了。第一台带有分离冷凝器的蒸汽机虽然试验成功了，但是同纽可门蒸汽机相比，除了热效率有显著提高之外，在作为动力机而带动其他工作机的性能方面，仍未能取得实质性的进展。这就是说，瓦特的这种蒸汽机，还是无法作为真正的动力机。这一切预示着改良蒸汽机是一条漫长而艰苦的道路。由于瓦特的这种蒸汽机仍不够理想，所以在试制成功之后，销路并不好。由于研究工作的巨大耗费，此时罗巴克本人已濒于破产，无力对瓦特继续进行经济上的资助。瓦特在这一段时间内颇有失望之感甚至感到绝望。

中国有句古语：“天将降大任于斯人也，必先苦其心智，劳其筋骨。”瓦特并没有在失望中沉沦下去。他欣喜地看到，纽可门蒸汽机的热效率低这一大缺点已为他所克服。现在的主要问题是，如何克服纽可门蒸汽机只能作往返运动这一缺点，把蒸汽机变成能带动各种工作机的原动机。罗巴克对科学的热心并没有变，他又将瓦特介绍给自己的朋友，工程师兼企业家博尔顿，以便使瓦特的研制工作能够继续进行下去。博尔顿当时40多岁，是位能干的工程师和企业家。他对瓦特的创新精神表示赞赏，并表示愿意把罗巴克的那份股份买进来，以资助瓦特继续进行新式蒸汽机的研制工作。博尔顿是伯明翰地区著名的科学社团“圆月学社”的主要成员之一。参加这个学社的，大都是该地的一些科学家、工程师、学者以及其他一些科学爱好者。例如，创立生物进化论的达尔文的祖父——医生兼博物学家伊·达尔文（1731—1802）；英国陶器事业的奠基人、高温计的发明者，后来成为皇家学会会员的韦奋伍德，气体照明的发明家默多克（1754－1839），化学家普列斯特等人，都曾是这个学社的主要成员。

经过博尔顿的介绍，瓦特也加入了圆月学社。以后的事实证明，这使他受益匪浅，在圆月学社活动期间，瓦特和化学家普列斯特等人的交往，使他对当时人们关注的气体化学和热化学有了更多的了解，并进行了一些初步的实验研究。更重要的是，圆月学社的活动使瓦特进一步增长了科学见识，活跃了科学思想。瓦特自与博尔顿合作之后，博尔顿即在资金、设备、材料和人力各方面给予大力资助。从1775年开始，瓦特即致力于生产这种带分离冷凝器的蒸汽机。到了1776年，瓦特终于组装出了两台。但是，由于这种蒸汽机比他在1769年试制的那种蒸汽机的样机并没什么显著的改进，所以也没有引起社会的关注。

瓦特在1776年组装出的两台蒸汽机虽然仍不成功，但耗资却不少。瓦特因此债台高筑，博尔顿也因此濒于破产。这时，瓦特的一个朋友为他在俄国找到了一个年俸为1000英镑的职务，劝他到俄国去工作，以摆脱当时的经济困境，但是，瓦特所想到的仍然是他的蒸汽机。博尔顿虽然因资助瓦特而近于破产，但他仍然给瓦特以慷慨的资助。由于瓦特本人具有百折不挠的毅力，同时也由于博尔顿具有舍身相助的精神，终于使瓦特的新式蒸汽机的研制工作得以继续进行下去。自1769年试制出那台带有分离冷凝器的样机之后，瓦特即已看到，热效率低已不再是他的蒸汽机的最主要的弊病，而活塞仍只能作往返的直线运动才是它的根本局限。在1776年组装那两台带有分离冷凝器的蒸汽机时，瓦特已感到解决这一问题的紧迫性。1781年，在参加圆月学社的活动中，瓦特听到会员们谈到天文学赫舍尔在当年发现的天王星以及由此引出的行星绕日的圆周运动的消息，也许是这个消息启发了他，也许是钟表中的齿轮的圆周运动启发了他。他想，如果能把活塞的往返直线运动转变成旋转的圆周运动，那不就可以使动力源源不断地传给任何工作机吗？同年，他研制出了一套被称为“太阳和行星”的齿轮联动装置，凭藉这套装置他终于把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动。由于有了这种齿轮联动装置，旋转的轮轴可通过齿轮或链条带动任何工作机。为了使轮轴的旋转增加惯性，从而使圆周运动更加均匀，瓦特还在轮轴上加装了一个大飞轮。由于对传动机的这一重大革新，瓦特的这种蒸汽机才真正成为能带动一切工作机的动力机，才真正成为开动一切工作机的万能机。这一成果大大增加了蒸汽机的实用性。1781年底，瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得了第二个专利，从而实现了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第二次飞跃。

瓦特在1781年试制成功的带有齿轮联动装置的蒸汽机由于加上了轮轴和飞轮，使得蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动时，要多消耗不少无谓的能量。这样，使得蒸汽机的效率仍大打折扣，动力也因此而受到限制。为了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的动力，瓦特在发明齿轮联动装置之后，对汽缸本身进行了分析和研究。他发现，他虽然把纽可门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝，使蒸汽机的热效率有了显著的提高，但他的蒸汽机中的蒸汽在推动活塞的冲程工艺上，与纽可门蒸汽机中的冲程工艺并没有什么两样。他的蒸汽机与纽可门蒸汽机一样，仍然是让蒸汽从一端进入，从另一端排出。这仍然是一种蒸汽的单向运动。他想，如果让蒸汽能够轮流从活塞两端进入和排出，就可让蒸汽推动活塞向上运动，也可让蒸汽推动活塞向下运动吗。这样，活塞在一上一下的一个冲程中，就可获得相等于原来两倍的动力。那么，它的效率和动力也将增加到原来的两倍。1782年，瓦特根据他的双向进入和排出蒸汽的设计，试制出了一种带有双向装置的新汽缸，把原来的单向汽缸组装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽改为高压蒸汽，从而又实现了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第三次跃进。

带有飞轮和齿轮联动的双向高压蒸汽机发明之后，纽可门蒸汽机才完全演变为瓦特蒸汽机。1782年，瓦特以发明双向装置和引入高压蒸汽而取得他在革新纽可门蒸汽机过程中的第三个专利。自此之后，瓦特蒸汽机才真正成为一台工作机的原动机。

在研制蒸汽机的道路上，瓦特就像一匹不知疲倦的奔马，在蒸汽机领域不停地耕作着。如果从他最初接触纽可门蒸汽机的1761年算起，他经历了21年的漫长岁月。在21余年的时间内，瓦特虽然多次受挫，屡遭失败，但仍以对科学的执着和百折不挠的精神和毅力，通过对纽可门蒸汽机的三次大革新，终于实现了对纽可门蒸汽机的彻底革命。把那种最初仅仅能用于矿井抽水的蒸汽机，变成了即将翻转整个世界的“蒸汽机”，使人类社会由手工劳动时代进入了蒸汽机时代。1784年，瓦特又以带有飞轮、齿轮联动装置和双向汽缸装置的高压蒸汽机综合组装，取得了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第四个专利。在第四个专利说明书中，瓦特详尽地说明了他的新式蒸汽机的种种性能和种种优点。特别是尽力避免把他的蒸汽机说成是一种特殊的工作机，而力求说明他的新式蒸汽机是一种万能的动力机，以使人们增加对新式蒸汽机的性能的认识和了解。

㈣ 关于蒸汽机的发明历程。

世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗（Hero of Alexandria）于1世纪发明的汽转球（Aeolipile），这是蒸汽机的雏形。[1]
约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。同时代的萨缪尔·莫兰也提出了蒸汽机的主意。

㈤ 蒸汽机是谁发明的

苏格兰发明家詹姆斯·瓦特常被称为蒸汽机发明家，是工业革命的关键人物。但实际版上，瓦特并不是权第一个发明蒸汽机的人。

1698年，英国人汤姆斯·萨威利获得用蒸汽机抽水的专利权。1712年英国人汤姆斯·纽科门获得稍加改进蒸汽机的专利权。直到1769年瓦特进一步改进后，蒸汽机才得到广泛应用。

㈥ 蒸汽机的发明史是什么样的

早在公元前120年，希腊人希隆曾制作了一个被称为“小汽轮”的装置，它是一个装有两个弯管喷嘴的空心铜球，喷管与球的轴成直角，各弯向相反的方向。蒸气通过金属导管从汽化皿传到球中，再由喷嘴喷出时，球体便绕轴转动，这是以蒸气为动力的汽轮机的雏形。

又经过了1800多年，到17世纪50年代，在托里拆利、帕斯卡等物理学家的共同努力下，首次获得了真空，并实现了对大气压强的测量。17世纪末，英国完成了资产阶级民主革命，工业有了前所未有的发展，对于燃料的需求量剧增，煤矿开采的规模越来越大，但面临的尖锐问题就是怎样解决矿井的积水问题。很多工程师都在潜心研制可用于生产的非人力抽水机。到1698年英国工程师萨维利在抽气机的原理基础上制造了第一台用蒸气作为动力的抽水机。萨维利于1698年取得了发明专利，也生产出一些机器用于矿井抽水，但由于机器结构不合理，故工人操作不便，劳动强度很大，能量损耗很多，抽水效率极低。

在萨维利机用于矿井的同时，法国物理学家巴本也设计出一种利用蒸气的动力机，在汽缸里加上了可移动的活塞，活塞的出现，拓宽了蒸汽机的应用范围。到了18世纪，英国人纽可门综合了萨维利机和巴本机的优点，于1705年~1706年制成了纽可门蒸汽机。纽可门机较之萨维利机可更为方便地用于矿井抽水。他采用了杠杆、链条等装置，利用杠杆的摇臂使吸筒抽水做功。虽然纽可门后来作了许多改进，但基本原理仍和萨维利机一样，使用喷水的办法来冷却汽缸，以达到冷凝蒸气的目的，因此，纽可门机的热效率依然很低。即使如此，由于工人操作纽可门机的劳动强度较之萨维利机减少了，因此在当时纽可门机已广泛应用于矿井抽水和农田灌溉等方面。

㈦ 蒸汽机是如何发明的

手工业向机器工业变革的强大杠杆

——1765年蒸汽机的发明蒸汽机的发明，第一次大规模的把热能转变为机械能，不仅直接推动了科学基础理论的深入和纺织、采矿和冶金等技术科学的发展，更推动了工业革命以更加迅猛的声势向前发展，并深刻地改变了当时的阶级关系和社会面貌。

（1）蒸汽机的发明史

早在公元前120年，希腊人希隆曾制作了一个被称为“小汽轮”的装置，它是一个装有两个弯管喷嘴的空心铜球，喷管与球的轴成直角，各弯向相反的方向。蒸气通过金属导管从汽化皿传到球中，再由喷嘴喷出时，球体便绕轴转动，这是以蒸气为动力的汽轮机的雏形。

又经过了1800多年，到17世纪50年代，在托里拆利、帕斯卡等物理学家的共同努力下，首次获得了真空，并实现了对大气压强的测量。17世纪末，英国完成了资产阶级民主革命，工业有了前所未有的发展，对于燃料的需求量剧增，煤矿开采的规模越来越大，但面临的尖锐问题就是如何解决矿井的积水问题。很多工程师都在潜心研制可用于生产的非人力抽水机。到1698年英国工程师萨维利在抽气机的原理基础上制造了第一台用蒸气作为动力的抽水机。萨维利于1698年取得了发明专利，也生产出一些机器用于矿井抽水，但由于机器结构不合理，故工人操作不便，劳动强度很大，能量损耗很多，抽水效率极低。

在萨维利机用于矿井的同时，法国物理学家巴本也设计出一种利用蒸气的动力机，在汽缸里加上了可移动的活塞，活塞的出现，拓宽了蒸汽机的应用范围。到了18世纪，英国人纽可门综合了萨维利机和巴本机的优点，于1705年~1706年制成了纽可门蒸汽机。纽可门机较之萨维利机可更为方便地用于矿井抽水。他采用了杠杆、链条等装置，利用杠杆的摇臂使吸筒抽水做功。虽然纽可门后来作了许多改进，但基本原理仍和萨维利机一样，使用喷水的办法来冷却汽缸，以达到冷凝蒸气的目的，因此，纽可门机的热效率依然很低。即使如此，由于工人操作纽可门机的劳动强度较之萨维利机减少了，因此在当时纽可门机已广泛应用于矿井抽水和农田灌溉等方面。

㈧ 蒸汽机的发明过程

1764年，学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机，在修理的过程中，瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理，并且发现了这种蒸汽机的两大缺点：活塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低，浪费原料。以后，瓦特开始思考改进的办法。直到1765年的春天，在一次散步时，瓦特想到，既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的，那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想。
在产生这种设想以后，瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计，冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连，使他们既能连通又能分开。这样，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空，避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗，据瓦特理论计算，这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。
从理论上说，瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机，但是，要把理论上的东西变为实际上的东西，把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机，还要走很长的路。瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸汽机，甚至四处漏气，无法开动。尽管耗资巨大的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步，继续进行试验。当布莱克知道瓦特的奋斗目标和困难处境时，他把瓦特介绍给了自己一个十分富有的朋友--化工技师罗巴克。当时罗巴克是一个十分富有的企业家，他在苏格兰的卡隆开办了第一座规模较大的炼铁厂。虽然当时罗巴克已近50岁，但对科学技术的新发明仍然倾注着极大的热情。他对当时只有三十来岁的瓦特的新装置很是赞许，当即与瓦特签订合同，赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制。
从1766年开始，在三年多的时间里，瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难，终于在1769年制出了第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了，但它同纽可门蒸汽机相比，除了热效率有显著提高外，在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。就是说，瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。

㈨ 蒸汽机是怎样发明的

在 17 世纪末 18 世纪初，随着矿产品需求量的增大，矿井越挖越深，许 多矿井都遇到了严重的积水问题。为了解决矿井的排水问题，当时一般靠马 力转动辘轳来排除积水，但一个煤矿需要养几百匹马，这就使排水费用很高 而使煤矿开采失去意义。

发明家们对排水问题思考着解决的办法。英国的塞维里最早发明了蒸汽泵排水。 塞维里是一位对力学和数学很感兴趣的军事机械工程师，又当过船长，
具有丰富的机械技术知识。1698 年，他发明了把动力装置和排水装置结合在 一起的蒸汽泵。塞维里称之为“蒸汽机”。
塞维里蒸汽泵的工作原理，是利用密闭容器内蒸汽凝结形成的真空，用 大气压力把低水位的水，通过吸人管压人容器，然后再用蒸汽将容器中的水 压向高处排出。
这是一种没有活塞的蒸汽机，虽然燃料消耗很大，也不太经济，但它是 人类历史上第一台实际应用的蒸汽机。这样，蒸汽动力技术基本完成了从实 验科学到应用技术的转变。

1705 年，英国的纽可门设计制成了一种更为实用的蒸汽机。 纽可门生于英国达特马斯的一个工匠家庭，年青时在一家工厂当铁工。从 1680 年，工匠考利合伙做采矿工具的生意，由于经常出人矿山，非 常熟悉矿井的排水难题，同时发现塞维里蒸汽泵在技术上还很不完善，便决 心对蒸汽机进行革新。
为了研制更好的蒸汽机，纽可门曾向塞维里本人请教，并专程前往伦敦， 拜访著名物理学家胡克，获得厂一些必要的科学实验和科学理论知识。
纽可门认为，塞维里蒸汽泵有两大缺点，一是热效率低，原因是由于蒸
汽冷凝是通过向汽缸内注人冷水实现的，从而消耗了大量的热；二是不能称 为动力机，基本上还是一个水泵，原因在于汽缸里没有活塞，无法将火力转 变为机械力，从而不可能成为带动其他工作机的动力机。
对此，纽可门进行了改进。
针对热效率问题，纽可门没有把水直接在汽缸中加热汽化，而是把汽缸 和锅炉分开，使蒸汽在锅炉中生成后，由管道送人汽缸。这样，一方面由于 锅炉的容积大于汽缸容积，可以输送更多的蒸汽，提高功率；另一方面由于 锅炉和汽缸分开，发动机部分的制造就比较容易。
针对火力的转换，纽可门吸收了巴本蒸汽泵的优点，引人了活塞装置，
使蒸汽压力、大气压力和真空在相互作用下推动活塞作往复式的机械运动。 这种机械运动传递出去，蒸汽泵就能成为蒸汽机。
纽可门通过不断地探索，综合了前人的技术成就，吸收了塞维里蒸汽泵
快速冷凝的优点，吸收了巴本蒸汽泵中活塞装置的长处，设计制成了气压式 蒸汽机。
纽可门蒸汽机，实现了用蒸汽推动活塞做一上一下的直线运动，每分钟
往返 16 次，每往返一次可将 45.5 升水提高到 46.6 米。该机即被用于矿井的 排水。