13．手工业向机器工业变革的强大杠杆——1765年蒸汽机的发明

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蒸汽机的发明，第一次大规模的把热能转变为机械能，不仅直接推动了科学基础理论的深入和纺织、采矿和冶金等技术科学的发展，更推动了工业革命以更加迅猛的声势向前发展，并深刻地改变了当时的阶级关系和社会面貌。

（1）蒸汽机的发明史

早在公元前120年，希腊人希隆曾制作了一个被称为“小汽轮”的装置，它是一个装有两个弯管喷嘴的空心铜球，喷管与球的轴成直角，各弯向相反的方向。蒸气通过金属导管从汽化皿传到球中，再由喷嘴喷出时，球体便绕轴转动，这是以蒸气为动力的汽轮机的雏形。

又经过了1800多年，到17世纪50年代，在托里拆利、帕斯卡等物理学家的共同努力下，首次获得了真空，并实现了对大气压强的测量。17世纪末，英国完成了资产阶级民主革命，工业有了前所未有的发展，对于燃料的需求量剧增，煤矿开采的规模越来越大，但面临的尖锐问题就是如何解决矿井的积水问题。很多工程师都在潜心研制可用于生产的非人力抽水机。到1698年英国工程师萨维利在抽气机的原理基础上制造了第一台用蒸气作为动力的抽水机。萨维利于1698年取得了发明专利，也生产出一些机器用于矿井抽水，但由于机器结构不合理，故工人操作不便，劳动强度很大，能量损耗很多，抽水效率极低。

在萨维利机用于矿井的同时，法国物理学家巴本也设计出一种利用蒸气的动力机，在汽缸里加上了可移动的活塞，活塞的出现，拓宽了蒸汽机的应用范围。到了18世纪，英国人纽可门综合了萨维利机和巴本机的优点，于1705年～1706年制成了纽可门蒸汽机。纽可门机较之萨维利机可更为方便地用于矿井抽水。他采用了杠杆、链条等装置，利用杠杆的摇臂使吸筒抽水做功。虽然纽可门后来作了许多改进，但基本原理仍和萨维利机一样，使用喷水的办法来冷却汽缸，以达到冷凝蒸气的目的，因此，纽可门机的热效率依然很低。即使如此，由于工人操作纽可门机的劳动强度较之萨维利机减少了，因此在当时纽可门机已广泛应用于矿井抽水和农田灌溉等方面。

（2）瓦特制成改良的蒸汽机

瓦特于1736年1月19日出生在苏格兰的格林诺克镇。格林诺克镇位于当时造船业很发达的格拉斯哥城附近。瓦特的父亲是一位水平很高的造船技师和建筑师。少年瓦特看到和接触的机械较多，并对机械产生了兴趣，经常用父亲的工具、机械零件拼装一些小玩意儿。1755年从格拉斯哥到了伦敦，在一家钟表店当学徒。由于他勤奋好学，在短短一年时间里，除了学会修理钟表之外，还学会修理一些像方位仪、经纬仪那样的航海仪器和其他仪表。瓦特于1757年到了格拉斯哥大学当了一名修理教学仪器的技工。由于格拉斯哥大学的仪器设备和模型在当时是比较先进的，瓦特通过修理这些仪器，在技术上有了很大的长进。同时在大学里，他遇到了不少的科学家和工程师，使他有机会请教学习了一些理论。

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