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糜克定与朋友们一道讨论科学人生

 
 
 

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糜克定: 退休物理教师,原江苏省电教研究会理事、中国物理学会会员、连云港市电化教育馆馆长,曾编导、监制《中学教师语言修养与训练》等52小时电视教材在中国教育电视台卫星播出。撰稿与编导10小时的电视教材《小学数学新课导入》选为联合国儿童基金会远程教育项目教材。退休后,又有编制《小学科学助教助学》、《体育与健康》、《伟大祖国》等近260G的结构性网络资源及网络“超媒体”教材等成果。 自办公益网站:《糜克定》的科学园》 http://mkd.lyge.cn/

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瓦特发明的偶然性  

2015-02-02 20:07:35|  分类: 科普 |  标签: |举报 |字号 订阅

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瓦特发明的偶然性 - 糜克定 - 我的博客

 经常有人说,英国人瓦特发明了蒸汽机,还流传着少年瓦特看到炉上烧着的水壶在水开后盖子被蒸汽冲开而受启发,发明了蒸汽机,从而推动了社会发展的动人故事。

事实上,在瓦特的高效率蒸汽机未问世之前,已早有很多人在研究、制造蒸汽机。公元前120年,埃及的一个哲学家西罗曾造出一台蒸汽机,但没被人注意就埋没了。1612年,法国机械师德戈,也实验出热蒸汽的力量。1698年,有个叫萨物雷的,也曾造了一台机器,可从低洼处将水吸到地面上。其他还有狄赛戈里耳、派朋、纽可门等不下数十人,都曾对蒸汽机进行过研究,并付出了一定的心血。到   18世纪中叶,瓦特开始他对蒸汽机的研究制作时,有关蒸汽机的技术发展已经成熟,如汽缸活塞结构、大气压力的知识、冷凝蒸汽的方法、各种附件的制造技术等都已初步具备。瓦特是在前人大量实践基础上,继承了前人的成果,对蒸汽机作了重大改进,将它变成“万能的原动力”,从而引起动力革命,为机器大工业提供了有效的动力。

在1763年,有一次,格拉斯哥大学的一台纽可曼蒸汽机坏了,让瓦特去修理。这个偶然难得的好机会,正是早就向往研究蒸汽机的瓦特涉足蒸汽机技术领域的开始。他把机器拆开,一个零件一个零件的研究,并进行了修理。最后又全部安装好。试车时,他发现机器虽然修好了,但动作缓慢,真像是老牛拉破车。“能不能加快呢?能不能形成连续动作呢?”瓦特苦苦思索起来。最后他给纽可曼蒸汽机总结了两大缺点:一个是活塞动作不连续;另一个是蒸汽浪费太大。除此之外,瓦特又仔细研究了这台机器。他发现蒸汽缸下端的三个阀门的开关,全需人来操纵,而不是自动开关。这样活塞来回开关一次,汽缸也就由热变冷一次,当然,每次必有许多蒸汽白白浪费在加热的汽缸上。他计算了一下,真正生效的蒸汽仅占1/4。弄清了蒸汽机存在的问题后,瓦特确定了改进机器的方向:(一)蒸汽机活塞的动作必须连续而且要快;(二)不使汽缸冷却,以避免蒸汽的浪费;(三)汽缸的阀门必须能自动开闭。就是这三个难题使瓦特日夜苦思,寝食难安。他天天拿着瓶子,竹筒子做实验,不懂就向别人请教。他那种废寝忘食的样子,使不少人误认为他的神经好像失常了。

瓦特想:解决问题的途径,必须从保持汽筒的温度开始考虑。可是怎么保持呢?他思索着,叨念着。有时查阅书籍,有时找别人谈谈,有时一个人在房间里比划着。过了好久,有一天,他在格拉斯哥大学草坪上散步时,蓦地想出了解决的办法。假如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,汽筒便不会冷却,不致浪费热量了。瓦特豁然开朗,立即回到修理房间,开始工作了。他夜以继日地实验,排除重重困难,终于制成了“分离凝结器”。这是瓦特对蒸汽机的关键改革。1769年,瓦特把蒸汽机改成为发动力较大的单动式发动机。后来又经过多次研究,于1782年完成了新的蒸汽机的试制工作。机器上有了联动装置,把单式改为旋转运动。完善的蒸汽机发明成功了,蒸汽机终于变成了“万能原动机”。

蒸汽机经瓦特脱胎换骨的改造创新,成为了18世纪划时代的伟大成就,导致了火车、轮船的发明,给大机器的生产提供了原动力,给人类历史的科学与文明也写下了光辉的一页。由于18世纪偶然出了瓦特这样一位杰出的大发明家,使得蒸汽机的伟大作用没有推迟到19世纪。

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