◎蒸汽機的發明之謎

一台教學用1736年1月19日，瓦特出生於蘇格蘭的一個名叫格裏諾克的小港口，瓦特從小體弱多病。他性格文靜，非常喜歡數學、物理等自然學科的知識。每天放學後，他總是飛一般地跑到父親的作坊去，看老師傅們用靈巧的雙手製造出一個個精美的模型。

1756年10月，瓦特從倫敦學藝歸來後，在格拉斯哥大學任職。1764年，格拉斯哥大學的的紐可門蒸汽機模型壞了。這是當時世界上最先進的蒸汽機模型，送到倫敦請名匠修理也未修好。後來修複這台蒸汽機的任務就落在了瓦特身上。瓦特很快就修好了這台機器。之後，他又對這台蒸汽機模型進行了深入的研究並向人虛心求教。刻苦的鑽研加上紮實的基礎使瓦特終於找到了紐可門蒸汽機耗煤量大、效率低的原因。瓦特發現紐可門的蒸汽機在運作時，蒸汽不但在汽缸中膨脹作功，還在裏麵冷凝，汽缸兼冷凝器這種一身二任的構造，使機器的性能和效率受到嚴重的影響。汽缸一會兒被加熱，一會兒被冷卻，大量的熱能就被白白浪費了。

瓦特根據潛熱原理，計算出了燃煤量與產生蒸汽量的比例關係，並研究出這些蒸汽用於作功的隻有25％，其餘的 75％白白被損耗掉了。蒸汽機內應該有冷熱兩個容器，讓一個容器始終是冷的，負責使蒸氣冷凝，產生真空；而讓汽缸始終是熱的，負責作功。這一設想產生後，他就開始了自己的研究之路。

1765年5月，瓦特的研究有了突破性的進展。經過多次試驗和失敗，瓦特終於在汽缸的外麵單獨設置了一個蒸汽冷凝器，做成了一台可供實用的單作用式蒸汽機。1769年1月5日，瓦特的“降低火機的蒸汽和燃料消耗量的新方法”通過了科技發明專利認證。

此後，瓦特又對自己發明的蒸汽機不斷進行改良，使之性能越來越好。瓦特的蒸汽機還和英國鍛工紐可門發明的蒸汽機進行比賽，看哪種機器性能更好。比賽結果表明，瓦特蒸汽機的效率是紐可門蒸汽機的5倍多。於是瓦特蒸汽機得到了推廣。

瓦特的研究並沒有在此止步，在吸取了德國人洛伊波爾德提出的利用排氣閥使氣缸連續往複運動的原理的基礎上，他成功研製了雙作用式蒸汽機。但是瓦特在申請使活塞的往複運動變為旋轉運動的曲柄連杆結構的專利時，由於技術泄漏，這一專利被皮卡德搶先申請了。瓦特隻能另想別的方案。經過反複實踐，瓦特用縮放儀的原理，又研製出了使往複運動變為圓周運動的行星齒輪機構。並於1781年10月取得了雙作用蒸汽機的專利權。

1782年，瓦特又利用飛輪解決了轉動的穩定性問題，取得了第三個專利。 1784年是瓦特收益豐厚的一年，這一年裏，他取得了四個專利，他研製出了帶氣泵的凝氣機和使活塞平行運動的四連杆機構等，使蒸汽機的配汽結構又得到了改進。1788年，瓦特又發明了能控製進氣閥的開啟程度的離心調速器，從而使蒸汽機的運行速度得到了控製，1790年又發明了壓力表。從此蒸汽機臻於完善。

蒸汽機誕生後，英國迅速興起了工業革命，美國、德國、法國等也紛紛跟上。這場革命影響之大，波及麵之廣是前所未有的。以瓦特蒸汽機為基礎，美國的富爾頓1807年發明了火輪船，英國的史蒂文森1814年發明了火車頭，使人類的生產力水平得到了前所未有的飛躍。

瓦特發明了近代蒸汽機，設計出多種改進方案，在蒸汽機的發展上作出了傑出的貢獻，因此尊稱他為蒸汽機的發明人。