瓦特对蒸汽机的贡献

巫亚珍

1736年，瓦特（如图1）出生在英国的一个木匠家庭，瓦特从小就喜欢学习，爱动脑筋，特别喜欢探究。据说一天晚上，他在和别人玩耍时，忽然听到厨房里的水开了，跑去一看，蒸汽冲动壶盖，壶盖被顶起来了，噗噗作响，瓦特就在水壶上做起小实验来。他用布把壶嘴堵死，结果蒸汽把壶盖冲掉了，奶奶看见他在玩水壶，大声斥责，不许他再玩。但是瓦特不理奶奶，继续做实验，体验蒸汽的威力，瓦特手巧，会自己修理和制作玩具。20岁时，瓦特进入格拉斯哥大学，当了教学仪器修理工。

18世纪时，英国的纽可门发明了纽可门蒸汽机，纽可门蒸汽机有一个很大的缺点：工作时需要消耗大量的水蒸气，要燃烧大量的煤！瓦特对纽可门蒸汽机做了一系列重大改进，发明了高效率的瓦特蒸汽机，推动了工业技术革命的兴起。

瓦特对蒸汽机有哪些方面的贡献呢？

首先，瓦特设计了一个和汽缸分离的冷凝器，显著提高了蒸汽机的热效率。

瓦特发现纽可门蒸汽机中的大部分蒸汽能量未被利用，所以热效率低，浪费燃料，瓦特想，纽可门蒸汽机的热效率低是水蒸气在汽缸内部冷却造成的，为什么不能让水蒸气在汽缸外部冷却呢？于是，瓦特设计了一个和汽缸分离的冷凝器，把做功后的水蒸气导出汽缸外冷却，大大降低了蒸汽的消耗量，节约了煤。

第二，瓦特把蒸汽机活塞的直线运动变为轮轴旋转的圆周运动，让蒸汽机成为了能带动一切机器工作的动力机。

带有冷凝器的蒸汽机同老式蒸汽机相比，除了热效率提高外，在作为动力机来带动其他机器工作的方面，没有进步。瓦特发现，活塞只能做直线运动是真正的局限，1781年，他发明了齿轮联动装置，把活塞往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动，他还在轮轴上加装了一个飞轮，使圆周运动更加均匀。

第三，瓦特发明了带有双向装置的高压汽缸，让蒸汽机的效率得到飞跃。

瓦特发现，蒸汽机在进行轮轴的旋转运动时，会多消耗不少能量，瓦特对汽缸本身进行了研究，他猜想，如果让蒸汽能够从一端进入，从另一端排出，让蒸汽既能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动，活塞就可以靠从两边进出的蒸汽连续推动了。瓦特根据这一设想，研制出了带有双向装置的新汽缸，把活塞的“单向式”推动改为“双向式”推动，而且把引入汽缸的蒸汽变为高压蒸汽，蒸汽机的效率翻倍提高了！通过这三次技术的飞跃，纽可门蒸汽机完全演变成了瓦特蒸汽机！

1788年，瓦特发明了离心调速器和节气阀，对蒸汽机的运转实行自动调节。1790年，他又发明了汽缸示功器、压力表等一些装置，经过这些改进。瓦特蒸汽机性能更优良，配套更齐全，更实用，成为用于一切动力机械的“万能原动机”。

瓦特蒸汽机大大推动了工业革命！19世纪40年代，瓦特蒸汽机完全取代了其他动力，机器大生产代替了手工业生产，开始了社会现代化，瓦特蒸汽机还引起了交通运输的革命，使人类迈入了“火车、轮船时代”。

为了纪念瓦特对社会的杰出贡献，人们把功率的单位命名为“瓦特”！

责任编辑 程哲