10 发明蒸汽机的秘诀
蒸汽机发明者詹姆斯·瓦特出身于贫寒家庭。他的父亲是一个穷苦的木匠,母亲负担家务。童年的瓦特体弱多病,无法接受学校的正规教育。街上的孩子们见他不上学,常常叫他“懒孩子”和“病包子”。其实,小瓦特自尊心很强。他也渴望读书,父母拗不过他,只好答应抽空教他读书、写字和算术。
童年的瓦特学的知识虽不多,但他却记得很牢固。他六七岁时,一位客人来看望他父亲。客人看见瓦特正拿着支粉笔在地板上、火炉上画些圆圈和直线,便关切地对他父亲说:“你为什么不送孩子进学校学些有用的功课呢?在家里乱画,岂不白白浪费时光吗?”
瓦特的父亲笑着回答说:“先生,您仔细看看,我的孩子在画什么?”
客人好奇地走过去看了一会儿,恍然大悟:“啊,原来是这样。这孩子画的是圆形和方形的平面图哇!这不是浪费,是在演算一个几何学上的问题。”客人说完后赞许地拍了拍小瓦特的肩膀。 一
瓦特8岁时,到外婆家做客,外婆让小瓦特去厨房烧水。一会儿,水烧开了,壶盖便不断地一开一合,啪啪地响。瓦特好奇地看着,他觉得那壶里好像有个白胡子老头儿,在乱跳乱叫。这是怎么回事呢?瓦特目不转睛地盯着上下不停跳动的壶盖,想弄清其中缘故,不知不觉竞在炉子旁边待了一个多小时。
这时外婆进来了,发现小瓦特盯着“哗哗”作响的水壶发呆,忙问:“孩子,你在做什么呢?”
“外婆,这壶盖为什么会动呀?”瓦特回答着,但头也没抬一下,仍然看着那跳动的壶盖。
“傻孩子,那不是因为水开了么!”
“水开了,为什么壶盖就动呢?”瓦特继续追问。
外婆笑了笑说:“水开了,壶里就有水蒸气了,是水蒸气掀动了壶盖动呀!”
“噢!原来那‘白胡子老头’是水蒸气呀。那么,水蒸气又是怎么来的呢?”
“是水烧开后变成的。”外婆一边忙着拿走水壶,一边回答着。
“那么,我坐在壶盖上,水蒸气能掀到我吗?”瓦特还是穷追不舍地问。
外婆终于不知道该怎么回答瓦特l的问题了,摇摇头,笑着走了。可瓦特却没放弃这个问题,他一直在想,要是把壶里的水增加几千倍甚至几万倍,其力量就一定会变得很大了,那又会怎么样呢?是不是能掀动很重的东西呢?
瓦特就是这样善于发现问题、思考问题。他的这个想法,促使他长大以后在这一方面不断探索。20岁那年,瓦特成为格拉斯哥大学里的仪器修理工,一有机会他便去阅读科学书籍,正是这些书籍为他打开了科学知识宝库的大门。
1764年,格拉斯哥大学里的一座纽科门大气式蒸汽机模型坏了,让瓦特修复。修理完毕,瓦特在汽锅里放了水,机器便发动起来。可是,几分钟后便停了。什么缘故呢?他头脑中闪出了一个问号。
经过仔细琢磨,瓦特发现这种机器有严重的缺陷,那就是汽筒裸露在外边,四周的冷空气使它温度逐渐下降,蒸汽放进去还没等到汽筒热透,就有一部分变成水了。要使汽筒再变热,又要消耗很多蒸汽,这样一冷一热,又一热一冷反复循环,只能有1/4的蒸汽做功,其余的都被浪费掉了。
瓦特想,解决问题的途径,必须从保持汽筒的温度开始考虑。可是怎么保持汽筒的温度呢?他查阅过书籍,咨询过教授,也没有找到更好的办法。这个问题很长时间一直困扰着他。
有一天,瓦特在格拉斯哥大学草坪上散步时,忽地想到在汽筒的外边安装上一个“分离凝结器”,蒸汽就可以在“凝结器”内化成水,汽简便不会冷却而浪费热量了。瓦特豁然开朗,立即回到了修理房间,他废寝忘食地研究,夜以继日地实验,排除了重重困难,终于制成了“分离凝结器”。
1765年,瓦特发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机,并于1769年取得了英国的专利。1769年,瓦特把纽科门大气式蒸汽机改成发动力较大的单动式蒸汽机。1781年,他将单动式蒸汽机改为复动式蒸汽机。1782年,他又把单动式改为旋转运动。这样,完善的蒸汽机发明终于成功了。
蒸汽机的发明,促成了世界上第一艘以蒸汽机为动力的轮船的诞生,促成了世界上第一台实用蒸汽机车的问世,也促成了许多以蒸汽机为动力的机械装置的发明成功,使世界工业生产进人了“蒸汽时代”,人类社会因此产生了划时代的变革。
写给男孩的话
处处留心皆学问。瓦特成功发明蒸汽机的秘诀是:细心观察、善于思考、大胆实验、不断创新。同样,一个人具备了这些素质,无论学习哪门科学都一定能有所作为。
知识点超级解读
蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机,用以驱动独立的提水泵,被称为纽科门大气式蒸汽机。
1765年詹姆斯·瓦特发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机,1782年前后,瓦特的创造性工作使蒸汽机从原来只能提水的机械,成为了可以普遍应用的蒸汽机,并使蒸汽机的热效率成倍提高。
蒸汽机的出现引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初,它仍然是世界上最重要的原动机,后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。
领先一步
发明离不开好奇心和观察力
瓦特从小就有强烈的好奇心,并养成了善于观察的习惯。长大之后,瓦特结合修理和实验的机会,不断探索改进老式蒸汽机,终于发明了影响人类历史进程的蒸汽机。你也希望像瓦特那样成为一名发明家吗?那么,你从小就要培养自己的好奇心,提高观察能力,这些都是发明家必备的基本素养。
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