通過開水壺改變了世界？不，其實他改變世界與開水壺無關！

我們小的時候

都聽過這麼一個故事：

有一個小孩在一次燒水的時候，看到蒸汽總是把水壺蓋頂開，他把蓋子放回去後很快又會被頂開了。因此，他開始思考一個問題：為什麼蓋子總是會被頂開？最終憑藉這個現象，他發明出了引發第一次工業革命的蒸汽機。

故事中的這個小孩

就是阿光幾天要為大家介紹的人物

詹姆斯·瓦特

James Watt

其實，這只是一個杜撰的勵志故事

而蒸汽機的發明人並不是瓦特

瓦特的貢獻是他改良出了第一台

具有使用價值的蒸汽機

使之成為「萬能的原動機」

在工業上得到廣泛應用

他開闢了人類利用能源新時代

使人類進入「蒸汽時代」

後人為了紀念這位偉大的發明家

把功率的單位定為「瓦特」

（簡稱「瓦」，符號W）

詹姆斯·瓦特出生於

蘇格蘭格拉斯哥附近

他的父親是一名熟練地造船工人

不僅擁有著自己的船隻和造船作坊

還是當地的官員

瓦特的母親也是貴族之後

父母都屬於基督教長老會

而且也都是一名堅定地誓約派

儘管出生的家庭宗教色彩濃重

但瓦特還是成為了一名自然神論者

（註：自然神論認為上帝創造了宇宙和它存在的規則，在此之後上帝並不再對這個世界的發展產生影響）

小的時候，瓦特體質差

因此很少去學校讀書

大部分的時間都是在家裡

由母親教授他知識

他從小就表現出數學上的天賦

以及精巧地動手能力

可是，在瓦特17歲的時候

母親去世了

這個時候父親的生意也開始下滑

家裡的經濟情況日漸窘迫

後來瓦特到了倫敦的一家儀錶修理廠做學徒工

他在業餘時間刻苦學習

進一步掌握了許多科技原理

在當學徒時他曾動手製造過

技術要求較高的羅盤、經緯儀等

做了一年多的學徒工後

瓦特回到了家鄉

他本打算開一個自己的修理店

但是被格拉斯哥行會拒絕了

1755年，19歲的瓦特離開蘇格蘭

又回到倫敦尋求儀器製造匠的培訓

幸運的是

他被康西爾的約翰·摩根所接納

1757年時

格拉斯哥大學的教授

給了瓦特一個機會

讓他在大學裡開設了一間小修理店

並任命瓦特為其正式「數學儀器製造師」

這幫助瓦特走出了困境

而其中的一位教授

物理學家與化學家約瑟夫·布萊克

在後來的日子裡

更是成了瓦特的朋友與導師

在瓦特的小修理店開設5年後

在好朋友的引導下

他開始研究與蒸汽機實驗

直到此時

瓦特也還從未親眼見過一台

可以運轉的蒸汽機

但是他開始建造自己的蒸汽機模型

初步的實驗失敗了

但是他堅持繼續實驗

並且閱讀了所有他能找到的

有關蒸汽機的材料

獨立地發現了潛熱的重要性

儘管這在好幾年前

就被布萊克教授發現了但瓦特當時並不知情

1763年時，瓦特在無意間得知

格拉斯哥大學有一台紐科門蒸汽機

但是正在倫敦修理

他請求學校取回這台蒸汽機

並親交由自進行了修理

瓦特邊研究邊修理

結果真的把這台蒸汽機修好了

修好後的蒸汽機勉強可以工作

但是效率很低

經過仔細觀察

瓦特發現效率低的原因

是由於活塞每推動一次

氣缸里的蒸汽都要先冷凝

然後再加熱進行下一次推動

從而使得蒸汽80%的熱量

都耗費在維持氣缸的溫度上面

於是瓦特就利用空餘時間

對蒸汽機的冷凝器進行研究

並打算對其進行重新設計

紐科門蒸汽機最大的問題就是

冷卻蒸汽的過程直接發生在氣缸里

直到1765年

瓦特的研究有了突破性進展

他將冷凝器與氣缸分離開來

使得氣缸的溫度可以持續維持在

注入蒸汽的溫度上

並在此基礎上建造了一個

可以連續轉動的模型

不過這距離想要建立一台

實際的蒸汽機還有很長的路要走

在約翰·羅巴克的贊助下

瓦特開始了新式蒸汽機的試製

並成為新公司的合伙人

這之後，羅巴克破產

相關專利都由伯明翰一間鑄造廠老闆

馬修·博爾頓接手

瓦特與博爾頓從此開始了

他們之間長達25年的成功合作

製造型的蒸汽機

最主要困難在於

活塞與大型氣缸的密合

可當時的工藝水平下鋼鐵工人

更像是鐵匠而不是機械師

所以製造的結果很不滿意

不過，好在這個問題

最終被約翰·威爾金森解決

他在改進加農炮的製造時

提出了一種新的精密鏜孔加工技術

可以用於蒸汽機的製造

終於在1776年

第一批新型蒸汽機製造成功

並應用於實際生產

這批蒸汽機還只能提供往複直線運動

因此主要應用於抽水泵上

在之後的5年中

瓦特贏得了大量的訂單

並忙於奔波於各個礦場之間

安裝由這種新型蒸汽機帶動的水泵

後來，在博爾頓的要求下

瓦特開始繼續研究

如何將蒸汽機的直線往複運動轉化為圓周運動

以便使得蒸汽機

能為絕大多數機器提供動力

一個顯而易見的解決辦法

就是通過曲柄傳動

但是該項專利所有人約翰·斯蒂德

要求同時分享瓦特此前的分離冷凝器的專利

這一要求被瓦特堅決地拒絕了

1781年，瓦特公司的僱員

威廉·默多克發明了一種

稱為「太陽與行星」的曲柄齒輪傳動系統

並以瓦特的名義成功申請了專利

這一發明繞開了曲柄專利的限制

極大地擴展了蒸汽機的應用

之後的6年時間裡

瓦特又對蒸汽機作了一系列改進

並取得了一系列專利：

首先，是雙向氣缸

這使得蒸汽能夠從兩端進出

從而可以推動活塞雙向運動

而不是以前那樣只能單向推動

第二是使用節氣閥門與離心節速器

以此來控制氣壓與蒸汽機的運轉

第三是發明了一種氣壓示工器

來指示蒸汽狀況

最後，還有三連桿組

保證氣缸推桿與氣泵的直線運動

由於擔心爆炸的危險以及泄露問題

瓦特的早期蒸汽機都是使用低壓蒸汽

後來才引進了高壓蒸汽

所有這些革新結合到一起

使得瓦特的新型蒸汽機的效率

比過去的紐科門蒸汽機提高了5倍

1794年

瓦特與博爾頓合夥組建了

專門製造蒸汽機的公司在

博爾頓的成功經營下

到1824年就生產了1165台蒸汽機

瓦特與博爾頓都賺到了不少錢

瓦特在原有的蒸汽機基礎上

發明的新式蒸汽機結構

在這之後的50年之內幾乎沒有什麼改變

瓦特蒸汽機的重要性是難以估量的

它被廣泛地應用在工廠

成為幾乎所有機器的動力

改變了人們的工作生產方式

極大地推動了技術進步

並拉開了工業革命的序幕

它使得工廠的選址不必再依賴於煤礦

而可以建立在更經濟更有效的地方

也不必依賴於水能

從而能常年地運轉

這進一步促進了規模化經濟的發展

大大提高了生產率的同時

也使得商業投資更有效率

瓦特並沒有發明蒸汽機

而是通過改造已有的蒸汽機

使得蒸汽機被迅速推廣

得到了廣泛的應用

開啟了工業革命的篇章

瓦特改變的不只是一台蒸汽機

他改變的是整個世界

來源：另一束光

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