1736年今日，英國著名工程師與發明家，工業革命時期重要人物詹姆斯·瓦特出生。其一生中最重要的貢獻是改良了蒸汽機，大幅提高了蒸汽機的效率并為英國工業革命奠定了基礎。今日，我們簡單說說蒸汽機的改造曆史。

蒸汽蒸煮器

在許多流傳在民間的故事中，瓦特被描述為蒸汽機的發明者，而且在這些故事中他是通過“觀察水被燒開”的過程獲得了發明蒸汽機的靈感。但事實上這故事是誤傳。蒸汽機的問世最早可以追溯到1世紀亞曆山大裡亞的希羅發明的汽轉球，汽轉球是記錄在亞曆山大裡亞的希羅所著的《氣體力學》中的“新奇發明”，并沒有任何實際用途。

而“觀察水被燒開”則是法國物理學家丹尼斯·帕潘于17世紀60年代(具體到1667年到1669年間)設計了第一台蒸汽蒸煮器之後，在觀察高壓蒸汽冒出安全閥時獲得靈感的故事。蒸汽蒸煮器也因此被視為後來的蒸汽機與壓力鍋的原型。值得一提的是，丹尼斯·帕潘這段時期内是在當時大名鼎鼎的氣體動理學家波義耳手下工作。

紐科門蒸汽機

在蒸汽蒸煮機問世的同時，也有許多人對蒸汽機産生了興趣。其中就有薩缪爾·莫蘭、托馬斯·塞維利、以及托馬斯·紐科門等人。而紐科門所設計的蒸汽機就是這段時期内最典型的蒸汽機。該類蒸汽機在當時最主要是作為抽水機使用，原理是通過在汽缸内冷凝此前進入汽缸的蒸汽，産生一定程度上的真空，使得活塞在大氣壓的推動下發生運動。在工作時，需要首先讓汽缸充滿蒸汽，然後關閉進氣閥，打開進水閥之後又迅速再次關閉，讓少量在液壓下進入汽缸的冷水冷凝水蒸氣，實現一定程度上的真空。該類蒸汽機造價相對低廉，但對于煤的利用效率非常低。這是由于在冷水進入汽缸之前，水蒸氣早已在汽缸的壁上開始冷凝，也就是說相當多的熱量被用于維持汽缸壁溫度。而且該蒸汽機運動不連續，活塞運動過慢。即使是在當時，紐科門蒸汽機也隻在燃煤非常低廉的地區才得以應用。

瓦特改良的蒸汽機

而瓦特的主要貢獻就是在于大幅改進了紐科門蒸汽機。早年的瓦特處境非常貧困，出身于宗教家庭的他卻是一個自然神論者，從小就有着良好的動手能力以及數學上的天賦。在曆經波折之後他得以在格拉斯哥大學開設一個小店以維修科學儀器，他也借此結實了許多格拉斯哥大學的教授，例如約翰·羅賓遜與約瑟夫·布拉克等。

在約翰·羅賓遜教授的引導之下，瓦特開始研究蒸汽機，但在當時蒸汽機對于一個開維修店的人來說還是太貴了，他又久經波折才得到了一台損壞的紐科門蒸汽機并親自維修。他在維修的過程中意識到了紐科門蒸汽機在設計上的缺陷。他在好友兼導師約瑟夫·布拉克(雖然約瑟夫·布拉克在曆史上的主要貢獻在于化學領域，愛丁堡大學和格拉斯哥大學的化學樓至今仍以他的名字命名)的幫助下開始改良蒸汽機。而也在這段時間内，布拉克與瓦特先後獨自發現了潛熱(相變時所吸收或放出的熱量)在蒸汽機中的重要性。在瓦特的改進中，冷凝器與汽缸被分離，蒸汽機效率大幅提升。此後，他又為蒸汽機改進出了自動轉換的閥門，使得活塞的運動變得連續。這兩個改進使得蒸汽機效率比原來提高了兩倍。

蒸汽機不再僅能進行往複運動

随後，在贊助商的要求下，瓦特通過安裝曲柄和齒輪，設計出了可以進行圓周運動的蒸汽機。相比于原先隻能進行上下往複運動的蒸汽機，可以進行圓周運動的蒸汽機具有更強的泛用性。在随後的改進中，雙向氣缸的發明、氣壓表以及高壓蒸汽的引入等使得汽輪機漸漸成型。相比于紐科門蒸汽機，瓦特前前後後改進了二十年的蒸汽機效率提高了五倍，而且可以進行圓周運動。在瓦特的蒸汽機在問世之後接近五十年沒有人能提出更好的設計或改進方案。瓦特也因此成為了英國皇家學會院士、愛丁堡皇家學會院士以及法國科學院8名外籍會員之一，其建立的蒸汽機公司也通過制造蒸汽機盈利頗豐，可謂名利雙收。工業革命也在瓦特的蒸汽機問世之後得以發生，蒸汽火車和蒸汽輪船也在之後相繼問世。

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