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詹姆斯·瓦特
0 票數:0 #科學家#
詹姆斯·瓦特(James Watt,1736年1月19日 — 1819年8月25日)英國發明家,第一次工業革命的重要人物。1776年制造出第一臺有實用價值的蒸汽機。以后又經過一系列重大改進,使之成為“萬能的原動機”,在工業上得到廣泛應用。他開辟了人類利用能源新時代,使人類進入“蒸汽時代”。后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)。
  • 中文名: 詹姆斯·瓦特
  • 外文名: James Watt
  • 出生日期: 1736年01月19日
  • 性別:
  • 國籍: 英國
  • 出生地: 蘇格蘭格拉(la)斯哥格林諾克(ke)鎮
  • 去世日期: 1819年08月25日
  • 職業職位: 發明家(jia),學者
  • 代表作品: 改良蒸(zheng)汽機
  • 主要成就: 第一次工業革命時改(gai)良蒸汽機
詳細介紹(shao) PROFILE +

人物生平

家世背景

1736年1月19日詹姆斯(si)·瓦特出(chu)生于蘇格(ge)蘭(lan)格(ge)拉斯(si)哥附(fu)近(jin),克(ke)萊德河灣(Firth of Clyde)上的港口小鎮格(ge)林諾克(ke)。

瓦(wa)(wa)特的(de)(de)(de)父親是(shi)熟練的(de)(de)(de)造船工(gong)人并擁有自(zi)(zi)己的(de)(de)(de)船只與(yu)造船作(zuo)坊,還是(shi)小鎮(zhen)的(de)(de)(de)官員。瓦(wa)(wa)特的(de)(de)(de)母親Agnes Muirhead出身于(yu)一個貴族家庭并受過良好(hao)的(de)(de)(de)教(jiao)育。他們都屬于(yu)基(ji)督教(jiao)長老(lao)會并且(qie)是(shi)堅定的(de)(de)(de)誓約派。盡管瓦(wa)(wa)特出自(zi)(zi)于(yu)宗教(jiao)家庭,但他后來還是(shi)成為了(le)自(zi)(zi)然神論者。

瓦(wa)特(te)小時(shi)候因為身體較弱去學校的時(shi)間不(bu)多,主要的教育都是由母(mu)親在家里進行。瓦(wa)特(te)從(cong)小就表(biao)現(xian)出了精(jing)巧的動(dong)手能力以及數(shu)學上(shang)的天分,并且接受了很多蘇格蘭民間傳(chuan)說與故事。

早年經歷

瓦(wa)特17歲的(de)(de)時候,母親(qin)去世了,而父親(qin)的(de)(de)生(sheng)意開始走下坡路。瓦(wa)特到倫敦的(de)(de)一家(jia)儀表修(xiu)(xiu)理(li)(li)(li)(li)廠作了一年(nian)的(de)(de)徒工,然(ran)后回到蘇格蘭格拉(la)斯哥(ge)打算開一家(jia)自(zi)己(ji)的(de)(de)修(xiu)(xiu)理(li)(li)(li)(li)店(dian)。盡管當(dang)時蘇格蘭還沒有(you)類似的(de)(de)修(xiu)(xiu)理(li)(li)(li)(li)店(dian),但是由于他(ta)沒有(you)做夠要求的(de)(de)7年(nian)徒工,他(ta)的(de)(de)開店(dian)申請還是被格拉(la)斯哥(ge)的(de)(de)錘業者(zhe)行會(hui)(管理(li)(li)(li)(li)所有(you)使用錘子的(de)(de)工匠)拒絕了。

1755年瓦(wa)特離開蘇格蘭,到倫敦尋求儀(yi)器制造匠的培訓。他被康(kang)西(xi)爾(er)的約翰(han)·摩根所(suo)接納。

求學經歷

1757年,格拉斯哥大(da)學(xue)的(de)教授提(ti)供給瓦(wa)特(te)(te)一(yi)(yi)個(ge)機會(hui),讓他在大(da)學(xue)里開設了(le)一(yi)(yi)間(jian)小修理(li)(li)店,這幫助(zhu)瓦(wa)特(te)(te)走出(chu)了(le)困境。其中的(de)一(yi)(yi)位教授,物理(li)(li)學(xue)家(jia)與化學(xue)家(jia)約瑟夫·布萊克(Joseph Black)更是成了(le)瓦(wa)特(te)(te)的(de)朋友與導師。

1757年格拉斯哥大學任命瓦特(te)為(wei)其(qi)正式“數學儀器制造師(shi)”,并(bing)在校園里安排了(le)一(yi)個車間(jian)。

改良蒸汽機

瓦特的(de)(de)小(xiao)店開業5年(nian)后(hou),在朋友羅賓遜教授的(de)(de)引導下,瓦特開始了(le)對(dui)蒸(zheng)汽機(ji)的(de)(de)實驗(yan)。直(zhi)到此時,瓦特也還(huan)從(cong)未親眼見過一臺可以運轉的(de)(de)蒸(zheng)汽機(ji),但(dan)(dan)是(shi)他(ta)開始建造自(zi)己的(de)(de)蒸(zheng)汽機(ji)模型。初步的(de)(de)實驗(yan)失敗了(le),但(dan)(dan)是(shi)他(ta)堅持繼續實驗(yan)并且閱讀(du)了(le)所有他(ta)能找到的(de)(de)有關蒸(zheng)汽機(ji)的(de)(de)材料,獨立地(di)發(fa)現(xian)了(le)潛熱(re)的(de)(de)重要(yao)性(盡管這(zhe)在好幾年(nian)前就被布萊(lai)克教授發(fa)現(xian)了(le),但(dan)(dan)瓦特當時并不知情)。

1763年,瓦特(te)得(de)知格拉(la)斯哥大學有一(yi)臺紐科門蒸汽(qi)(qi)機(Newcomen steam engine),但(dan)是(shi)(shi)正在倫敦修(xiu)理(li)(li),他(ta)請求學校取回了(le)(le)這臺蒸汽(qi)(qi)機并(bing)親(qin)自進行(xing)了(le)(le)修(xiu)理(li)(li)。修(xiu)理(li)(li)后這臺蒸汽(qi)(qi)機勉強可以工作,但(dan)是(shi)(shi)效率(lv)很(hen)低。經過大量(liang)(liang)實驗,瓦特(te)發現效率(lv)低的(de)(de)(de)原因是(shi)(shi)由于活塞每推動一(yi)次,氣缸(gang)里的(de)(de)(de)蒸汽(qi)(qi)都(dou)要先冷(leng)凝(ning),然后再加(jia)熱(re)進行(xing)下一(yi)次推動,從而使(shi)得(de)蒸汽(qi)(qi)80%的(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)都(dou)耗費(fei)在維(wei)持氣缸(gang)的(de)(de)(de)溫(wen)度上面。

1763-1765年瓦特(te)在修理紐科門泵時,設計冷凝器解決效率低(di)的(de)問題,羅(luo)巴克(ke)把瓦特(te)的(de)發明(ming)用(yong)于商業上。

1765年(nian),瓦特取得了(le)關鍵性的進(jin)展,他想(xiang)到將冷凝器與氣(qi)缸分離開來,使(shi)得氣(qi)缸溫度(du)可以持續維持在(zai)(zai)注入的蒸汽(qi)的溫度(du),并(bing)在(zai)(zai)此基礎上(shang)很快(kuai)建造了(le)一(yi)個可以連續運轉的模型。

但(dan)是要想建造一臺實際的(de)(de)蒸(zheng)汽(qi)機還有很(hen)長的(de)(de)路要走。

首先是(shi)(shi)資金,布萊克教(jiao)授提(ti)供了一(yi)些幫(bang)助(zhu),但(dan)更多的(de)資助(zhu)來自于(yu)約翰·羅(luo)巴克(John Roebuck)。羅(luo)巴克是(shi)(shi)一(yi)位成(cheng)(cheng)功的(de)企業家,著(zhu)名的(de)卡倫鋼(gang)鐵廠的(de)擁有者(zhe),在羅(luo)巴克的(de)贊助(zhu)下,瓦特開(kai)始了新(xin)式蒸汽機的(de)試制,并成(cheng)(cheng)為新(xin)公司的(de)合伙人。

試制(zhi)中(zhong)的(de)主要困難還在于活塞與氣缸(gang)的(de)加工(gong)(gong)制(zhi)造(zao)工(gong)(gong)藝上(shang)。當時(shi)的(de)工(gong)(gong)藝水平下鋼鐵(tie)(tie)工(gong)(gong)人更像是鐵(tie)(tie)匠而(er)不是機(ji)械師,所(suo)以(yi)制(zhi)造(zao)的(de)結果很不滿意。此外由于當時(shi)的(de)相(xiang)關專利(li)申請需(xu)要國(guo)會(hui)的(de)認可,大(da)部分的(de)資金都花(hua)費在相(xiang)關程序上(shang)。由于資金的(de)短缺,瓦特不得不另(ling)找了一份運(yun)河測量員的(de)工(gong)(gong)作,并一干就是8年。

這之(zhi)后,羅巴克破產,相關專利都由伯明翰一(yi)間鑄造廠老板馬修·博爾(er)頓(dun)接手(shou)。瓦特與博爾(er)頓(dun)從此開始了他們之(zhi)間長達25年的(de)成功合作。

與博(bo)爾頓的(de)(de)(de)合(he)作,使得(de)(de)瓦(wa)特得(de)(de)到了更好的(de)(de)(de)設(she)備(bei)資(zi)金以及技術上(shang)的(de)(de)(de)支(zhi)持,特別是在加工(gong)制(zhi)造工(gong)藝(yi)方(fang)面。新型蒸汽機制(zhi)造的(de)(de)(de)一個主要困難在于(yu)活塞與大型氣(qi)缸的(de)(de)(de)密合(he),這個問(wen)題最終被約翰·威爾金森(John Wilkinson)解(jie)決,他(ta)在改進加農(nong)炮的(de)(de)(de)制(zhi)造時提出了一種新的(de)(de)(de)精(jing)密鏜孔加工(gong)技術,可以用于(yu)蒸汽機的(de)(de)(de)制(zhi)造。

1774年瓦特將(jiang)自(zi)己設計的(de)蒸汽機投入生產(chan)。

1776年博爾登(deng)-瓦特蒸汽機在波羅(luo)姆菲爾德煤礦(kuang)首次向公眾展(zhan)示其工作(zuo)狀態。

1776年(nian),終于(yu)(yu)第一批新型蒸汽機(ji)制造成功(gong)并應(ying)用于(yu)(yu)實際生產(chan)。這(zhe)批蒸汽機(ji)由(you)于(yu)(yu)還只(zhi)能提供(gong)往(wang)復(fu)直(zhi)線(xian)(xian)運動而主要應(ying)用于(yu)(yu)抽水(shui)泵上。在之后(hou)的5年(nian)中,瓦(wa)特(te)贏得(de)了(le)(le)大量的訂(ding)單并忙于(yu)(yu)奔波(bo)于(yu)(yu)各個(ge)(ge)礦(kuang)場之間(jian)安(an)裝由(you)這(zhe)種新型蒸汽機(ji)帶(dai)動的水(shui)泵。在博爾頓的要求下,瓦(wa)特(te)開始繼(ji)續(xu)研究如(ru)何將蒸汽機(ji)的直(zhi)線(xian)(xian)往(wang)復(fu)運動轉化為圓周運動,以便使得(de)蒸汽機(ji)能為絕(jue)大多數機(ji)器提供(gong)動力。一個(ge)(ge)顯而易見的解(jie)決辦法是通過曲柄傳動,但是該項專利(li)所有人,約翰·斯蒂德(John Steed)要求同時分享瓦(wa)特(te)此(ci)前的分離冷凝器的專利(li),這(zhe)一要求被瓦(wa)特(te)堅決地拒絕(jue)了(le)(le)。

1781年,瓦(wa)(wa)特(te)公司(si)的(de)(de)雇員威廉·默多克(William Murdoch)發(fa)明(ming)(ming)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)種(zhong)稱為(wei)“太陽與(yu)行星”的(de)(de)曲柄齒(chi)輪傳動(dong)系統,并(bing)以(yi)瓦(wa)(wa)特(te)的(de)(de)名義(yi)成功申請了(le)(le)(le)專利。這一(yi)(yi)發(fa)明(ming)(ming)繞(rao)開了(le)(le)(le)曲柄專利的(de)(de)限制,極(ji)大地擴(kuo)展了(le)(le)(le)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)應用。之(zhi)后(hou)的(de)(de)6年里(li),瓦(wa)(wa)特(te)又(you)對蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)作(zuo)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)系列改進(jin)并(bing)取得了(le)(le)(le)一(yi)(yi)系列專利:發(fa)明(ming)(ming)了(le)(le)(le)雙向氣(qi)(qi)缸,使得蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)能夠從(cong)(cong)兩端進(jin)出(chu)從(cong)(cong)而(er)可以(yi)推(tui)(tui)動(dong)活塞(sai)雙向運動(dong),而(er)不是(shi)(shi)以(yi)前那樣只能單(dan)向推(tui)(tui)動(dong);使用節氣(qi)(qi)閥門(men)與(yu)離心節速器(qi)來(lai)(lai)控制氣(qi)(qi)壓(ya)與(yu)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)運轉;發(fa)明(ming)(ming)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)種(zhong)氣(qi)(qi)壓(ya)示工器(qi)來(lai)(lai)指(zhi)示蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)狀(zhuang)況;發(fa)明(ming)(ming)了(le)(le)(le)三連桿組(zu)保(bao)證氣(qi)(qi)缸推(tui)(tui)桿與(yu)氣(qi)(qi)泵(beng)的(de)(de)直線運動(dong)。由(you)于(yu)擔心爆炸的(de)(de)危險以(yi)及(ji)泄露問題(ti),瓦(wa)(wa)特(te)的(de)(de)早(zao)期蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)都是(shi)(shi)使用低壓(ya)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi),后(hou)來(lai)(lai)才引進(jin)了(le)(le)(le)高壓(ya)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)。所有這些(xie)革新結合到(dao)一(yi)(yi)起,使得瓦(wa)(wa)特(te)的(de)(de)新型蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)(聯協式蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji))的(de)(de)效率是(shi)(shi)過(guo)去的(de)(de)紐(niu)科門(men)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)5倍。

1782年瓦特的雙向式蒸汽機取(qu)得專利(li),同年他(ta)發明了一種標準單位(wei):馬力(li)。

1782年,韋奇(qi)伍(wu)德在伊特魯里亞陶瓷廠(chang)大規(gui)模(mo)采用博爾頓——瓦特鑄造廠(chang)生(sheng)產的聯協式蒸汽機(ji)(ji)和伯明翰廠(chang)生(sheng)產的動力機(ji)(ji)床,進行(xing)機(ji)(ji)械化陶瓷生(sheng)產。

1784年,瓦(wa)特(te)對聯(lian)協式蒸汽(qi)機進(jin)行(xing)了改進(jin),增加(jia)了一種(zhong)自動(dong)(dong)調節蒸汽(qi)機速率(lv)的裝(zhuang)置,使它能適用于(yu)各種(zhong)機械的運動(dong)(dong)。從此之后(hou),紡織(zhi)業、采礦(kuang)業、冶金業、造紙業等工業部(bu)門,都先后(hou)采用蒸汽(qi)機做為動(dong)(dong)力。

1785年(nian)以后,瓦特改(gai)進(jin)的蒸(zheng)汽(qi)機(ji)首先在(zai)紡(fang)織部(bu)門投入使用,受到(dao)廣泛歡(huan)迎。

1794年,瓦特與(yu)博(bo)(bo)爾頓(dun)合伙組建了專門制造蒸汽機的公司。在(zai)博(bo)(bo)爾頓(dun)的成功(gong)經營下,到1824年就生產了1165臺(tai)蒸汽機。瓦特與(yu)博(bo)(bo)爾頓(dun)都賺到了不少錢。

步入晚年

瓦特在半退休(xiu)之前也(ye)有(you)很多其它發(fa)明,比如他發(fa)明了一種新的(de)利用望遠鏡測(ce)距的(de)方法,一種新的(de)透(tou)印(yin)印(yin)刷術(shu),對油(you)燈(deng)進行了改進,蒸汽(qi)碾(nian)壓機以(yi)及(ji)延續(xu)至今的(de)機械圖(tu)紙著色(se)法。

1800年瓦特(te)的(de)(de)專利與博(bo)爾(er)(er)頓的(de)(de)合作(zuo)到期,他(ta)于同年退(tui)休。但他(ta)們(men)的(de)(de)合作(zuo)延續到下一代,馬修·博(bo)爾(er)(er)頓與小詹姆斯·瓦特(te)繼續合作(zuo),同時吸收了威廉·默多克為合伙人,保(bao)證了了公(gong)司的(de)(de)持續成功。瓦特(te)退(tui)休后(hou)曾與他(ta)的(de)(de)第二任妻(qi)子到法國與德(de)國旅(lv)行,并且在威爾(er)(er)士購(gou)買了一所住宅(zhai)。

1819年(nian)8月25日,83歲的瓦(wa)特(te)于英國斯(si)塔福德郡,漢茲沃斯(si)(Handsworth, Staffordshire)的家中去世(shi)。

榮譽獎項

1785年瓦(wa)特被接受為英國皇家學(xue)會(hui)院士。

1814年成為法國(guo)科學院8名(ming)外籍會員之一。

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