詹姆斯·瓦特簡介

詹姆斯·瓦特（James Watt，1736年1月19日 — 1819年8月25日）英國發(fā)明家，第一次工業(yè)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(jīng)過一系列重大改進，使之成為“萬能的原動機”，在工業(yè)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”。#馬拉松記錄#后人為了紀念這位偉大的發(fā)明家，把功率的單位定為“瓦特”（簡稱“瓦”，符號W）。#王安石#

家世背景

1736年1月19日詹姆斯·瓦特出生于蘇格蘭格拉斯哥附近，克萊德河灣（Firth of Clyde）上的港口小鎮(zhèn)格林諾克。

瓦特的父親是熟練的造船工人并擁有自己的船只與造船作坊，還是小鎮(zhèn)的官員。#燕子你別走是哪部電影（該梗為什么會這么火）#瓦特的母親Agnes Muirhead出身于一個貴族家庭并受過良好的教育。他們都屬于 長老會并且是堅定的誓約派。#傷心的話語#盡管瓦特出自于宗教家庭，但他后來還是成為了自然神論者。

瓦特小時候因為身體較弱去學校的時間不多，主要的教育都是由母親在家里進行。#搭檔#瓦特從小就表現(xiàn)出了精巧的動手能力以及數(shù)學上的天分，并且接受了很多蘇格蘭民間傳說與故事。

早年經(jīng)歷

瓦特17歲的時候，母親去世了，而父親的生意開始走下坡路。#宋朝苗傅#瓦特到倫敦的一家儀表修理廠作了一年的徒工，然后回到蘇格蘭格拉斯哥打算開一家自己的修理店。盡管當時蘇格蘭還沒有類似的修理店，但是由于他沒有做夠要求的7年徒工，他的開店申請還是被格拉斯哥的錘業(yè)者行會（管理所有使用錘子的工匠）拒絕了。

1755年瓦特離開蘇格蘭，到倫敦尋求儀器制造匠的培訓。他被康西爾的約翰·摩根所接納。

求學經(jīng)歷

1757年，格拉斯哥大學的教授提供給瓦特一個機會，讓他在大學里開設了一間小修理店，這幫助瓦特走出了困境。其中的一位教授，物理學家與化學家約瑟夫·布萊克（Joseph Black）更是成了瓦特的朋友與導師。

1757年格拉斯哥大學任命瓦特為其正式“數(shù)學儀器制造師”，并在校園里安排了一個車間。

改良蒸汽機

瓦特的小店開業(yè)5年后，在朋友羅賓遜教授的引導下，瓦特開始了對蒸汽機的實驗。直到此時，瓦特也還從未親眼見過一臺可以運轉(zhuǎn)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(xù)實驗并且閱讀了所有他能找到的有關蒸汽機的材料，獨立地發(fā)現(xiàn)了潛熱的重要性（盡管這在好幾年前就被布萊克教授發(fā)現(xiàn)了，但瓦特當時并不知情）。

1763年，瓦特得知格拉斯哥大學有一臺紐科門蒸汽機（Newcomen steam engine），但是正在倫敦修理，他請求學校取回了這臺蒸汽機并親自進行了修理。修理后這臺蒸汽機勉強可以工作，但是效率很低。經(jīng)過大量實驗，瓦特發(fā)現(xiàn)效率低的原因是由于活塞每推動一次，氣缸里的蒸汽都要先冷凝，然后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。

1763-1765年瓦特在修理紐科門泵時，設計冷凝器解決效率低的問題，羅巴克把瓦特的發(fā)明用于商業(yè)上。

1765年，瓦特取得了關鍵性的進展，他想到將冷凝器與氣缸分離開來，使得氣缸溫度可以持續(xù)維持在注入的蒸汽的溫度，并在此基礎上很快建造了一個可以連續(xù)運轉(zhuǎn)的模型。

但是要想建造一臺實際的蒸汽機還有很長的路要走。

首先是資金，布萊克教授提供了一些幫助，但更多的資助來自于約翰·羅巴克（John Roebuck）。羅巴克是一位成功的企業(yè)家，著名的卡倫鋼鐵廠的擁有者，在羅巴克的贊助下，瓦特開始了新式蒸汽機的試制，并成為新公司的合伙人。

試制中的主要困難還在于活塞與氣缸的加工制造工藝上。當時的工藝水平下鋼鐵工人更像是鐵匠而不是機械師，所以制造的結(jié)果很不滿意。此外由于當時的相關專利申請需要國會的認可，大部分的資金都花費在相關程序上。由于資金的短缺，瓦特不得不另找了一份運河測量員的工作，并一干就是8年。

這之后，羅巴克破產(chǎn)，相關專利都由伯明翰一間鑄造廠老板馬修·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。

與博爾頓的合作，使得瓦特得到了更好的設備資金以及技術(shù)上的支持，特別是在加工制造工藝方面。新型蒸汽機制造的一個主要困難在于活塞與大型氣缸的密合，這個問題最終被約翰·威爾金森（John Wilkinson）解決，他在改進加農(nóng)炮的制造時提出了一種新的精密鏜孔加工技術(shù)，可以用于蒸汽機的制造。

1774年瓦特將自己設計的蒸汽機投入生產(chǎn)。

1776年博爾登-瓦特蒸汽機在波羅姆菲爾德煤礦首次向公眾展示其工作狀態(tài)。

1776年，終于第一批新型蒸汽機制造成功并應用于實際生產(chǎn)。這批蒸汽機由于還只能提供往復直線運動而主要應用于抽水泵上。在之后的5年中，瓦特贏得了大量的訂單并忙于奔波于各個礦場之間安裝由這種新型蒸汽機帶動的水泵。在博爾頓的要求下，瓦特開始繼續(xù)研究如何將蒸汽機的直線往復運動轉(zhuǎn)化為圓周運動，以便使得蒸汽機能為絕大多數(shù)機器提供動力。一個顯而易見的解決辦法是通過曲柄傳動，但是該項專利所有人，約翰·斯蒂德(John Steed)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，瓦特公司的雇員威廉·默多克（William Murdoch）發(fā)明了一種稱為“太陽與行星”的曲柄齒輪傳動系統(tǒng)，并以瓦特的名義成功申請了專利。這一發(fā)明繞開了曲柄專利的限制，極大地擴展了蒸汽機的應用。之后的6年里，瓦特又對蒸汽機作了一系列改進并取得了一系列專利：發(fā)明了雙向氣缸，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；使用節(jié)氣閥門與離心節(jié)速器來控制氣壓與蒸汽機的運轉(zhuǎn)；發(fā)明了一種氣壓示工器來指示蒸汽狀況；發(fā)明了三連桿組保證氣缸推桿與氣泵的直線運動。由于擔心0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，后來才引進了高壓蒸汽。所有這些革新結(jié)合到一起，使得瓦特的新型蒸汽機（聯(lián)協(xié)式蒸汽機）的效率是過去的紐科門蒸汽機的5倍。

1782年瓦特的雙向式蒸汽機取得專利，同年他發(fā)明了一種標準單位：馬力。

1782年，韋奇伍德在伊特魯里亞陶瓷廠大規(guī)模采用博爾頓——瓦特鑄造廠生產(chǎn)的聯(lián)協(xié)式蒸汽機和伯明翰廠生產(chǎn)的動力機床，進行機械化陶瓷生產(chǎn)。

1784年，瓦特對聯(lián)協(xié)式蒸汽機進行了改進，增加了一種自動調(diào)節(jié)蒸汽機速率的裝置，使它能適用于各種機械的運動。從此之后，紡織業(yè)、采礦業(yè)、冶金業(yè)、造紙業(yè)等工業(yè)部門，都先后采用蒸汽機做為動力。

1785年以后，瓦特改進的蒸汽機首先在紡織部門投入使用，受到廣泛歡迎。

1794年，瓦特與博爾頓合伙組建了專門制造蒸汽機的公司。在博爾頓的成功經(jīng)營下，到1824年就生產(chǎn)了1165臺蒸汽機。瓦特與博爾頓都賺到了不少錢。

步入晚年

瓦特在半退休之前也有很多其它發(fā)明，比如他發(fā)明了一種新的利用望遠鏡測距的方法，一種新的透印印刷術(shù)，對油燈進行了改進，蒸汽碾壓機以及延續(xù)至今的機械圖紙著色法。

1800年瓦特的專利與博爾頓的合作到期，他于同年退休。但他們的合作延續(xù)到下一代，馬修·博爾頓與小詹姆斯·瓦特繼續(xù)合作，同時吸收了威廉·默多克為合伙人，保證了了公司的持續(xù)成功。瓦特退休后曾與他的第二任妻子到法國與德國旅行，并且在威爾士購買了一所住宅。

1819年8月25日，83歲的瓦特于英國斯塔福德郡漢茲沃斯（Handsworth, Staffordshire）的家中去世。

個人生活

瓦特心思細膩，做事動作遲緩并且非常容易焦慮。他常常會灰心喪氣。他會將工作放到一邊，感覺好像要徹底放棄了，但他的想象力豐富，總是能想到新的改進方法，以至于很多時候都來不及一一完成。瓦特的動手能力很強，并可以完成系統(tǒng)的科學的測定，以量化自己的革新效果，幫助自己的理解。

瓦特是一個紳士，為其他工業(yè)革命時期的知名人士所尊重。他是伯明翰工業(yè)家與科學家組織的“月亮社”的重要成員，總是對新的領域表現(xiàn)出極大的興趣，被認為是很好的社交伙伴。但他對商業(yè)經(jīng)營卻基本一竅不通，特別討厭與那些有興趣使用他的蒸汽機的人討價還價或談判合同。直到他退休時，他都一直對自己的財物狀況感到不安。他的合作者與朋友都是些意氣相投的伙伴并能保持長久的友誼。

1767年，瓦特與表妹瑪格麗特·米勒（Margaret Miller）結(jié)婚，此后他們共養(yǎng)育了5個孩子，其中有2個活到了成年。[

瓦特在原有的原有蒸汽機基礎上發(fā)明的新式蒸汽機結(jié)構(gòu)，在這之后的50年之內(nèi)幾乎沒有什么改變。瓦特蒸汽機發(fā)明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(chǎn)方式，極大地推動了技術(shù)進步并拉開了工業(yè)革命的序幕。它使得工廠的選址不必再依賴于煤礦而可以建立在更經(jīng)濟更有效的地方，也不必依賴于水能從而能常年地運轉(zhuǎn)，這進一步促進了規(guī)模化經(jīng)濟的發(fā)展，大大提高了生產(chǎn)率的同時也使得商業(yè)投資更有效率。

蒸汽機為一系列精密加工的革新提供了可能，更高的工藝保證各種機器包括蒸汽機本身的性能提高。經(jīng)過不斷的努力，引入更高氣壓的蒸汽，蒸汽火車蒸汽輪船便很快相繼問世。