蒸汽机是谁发明的
蒸汽机是谁发明的推荐文章1:瓦特并没有发明蒸汽机?
发明,是推动人类进步的手段。
各国,各个时代都有不同的发明。前些日子看到有个问题,说为什么中国人没有发明蒸汽机。说起来这也是个有意思的探讨。
首先,看一下蒸汽机这样东西。下图是最早发明蒸汽机相关的汽转球,发明者是公元一世纪的希腊人希罗。希罗是个发明大玩家,他发明各种东西,有些是用于生活,有些纯粹是用来玩的。汽转球就是使用火燃烧锅底,让水沸腾然后变成水蒸气,由管子进入到球中,最后水蒸气由球体的两旁喷出并使得球体转动。不过,汽转球的发明纯粹是玩具。在古代历史第一发明家的眼中,应该也是个小作品而已。
之后,一千五百年,无论是西方还是东方,在利用蒸汽的进程中都没有更进一步。中国没有进一步的原因是中国古代对于能源不同的利用方式。中国古代主要能源是煤炭,在公元前500年的时候,中国就开始有使用煤炭的记录,煤被称为石涅或涅石。魏晋时期称煤炭为石墨,唐宋时期为石炭,明朝始称煤炭。在中国,煤炭被用于冶炼,也被用于照明,取暖烧饭。在《马可波罗游记》中,就曾写道中国人大多使用煤烧饭取暖,可见,中国对煤炭的高使用度让外国人也觉得惊奇。
中国不同时代的典籍中可以看出煤对于中国百姓而言,并没有转成机械能的应用,这说明,中国百姓在煤的使用上更多地集中于如何让它燃烧地更好,而并不是利用它燃烧后怎么变成更有效的机械能。
对于煤的开采,中国采取的方式也很经验和传统。比如通风,会用木制风车和荆条编成的风筒,一端延伸到各个工作面,一端和风车连接。用人力摇车,向井下送风。对付矿井水,一般用盘车提运牛皮袋,每次可提水六七百斤。有的地区用竹制唧筒,或者沿斜巷开掘若干坝坎,坎内挖一水仓,用柳罐或唧筒,将水依次上倒并排出。另外,明代有记录煤中有毒气(瓦斯),采矿就用巨竹,凿通中节,插入煤层上部,利用瓦斯比重轻于空气,集中于煤层上部的规律,通过竹筒引导。所以说,中国对煤的开采主要考虑不是用重新建设设备,而是利用天然资源或是采用更讨巧灵便的方式。
那么对煤如此,对其他的能源使用情况呢?
比如石油,在中国汉代的时候,就已经有了石油的记录,《汉书》,《后汉书》中都对石油留有记录,当时被称为“石漆”,在晋朝的时候,石油用作燃料以及润滑作用。隋唐时,石油被涂在动物毛皮上增加防水作用。宋朝的时候,中国用石油做固体蜡烛,还用石油当墨。
除了石油之外,中国对天然气的利用也在主要是在燃烧上,在晋朝,四川不少地区已经有了火井,这种火井就是天然气井,在当地被用作煮盐之用。
再说到西方为什么会推动蒸汽机的率先发明,这还与采矿业有关。因为采矿是一个非常危险的活动,矿井中有很多地下水,这就要排除地下水,使用泵来抽取地下水,而使用泵就得有动力,用蒸汽能转成动能,就能带动泵的应用,起初的时候,西方的发明家发明了一些真空蒸汽机,但是安全性并不好,于是几位科学家就进行不停地改进,其中,萨弗里制成了世界上第一台实用的蒸汽提水机,在1698年取得标名为“矿工之友”的英国专利。不过这种机器有个制约,它只能吸六米左右的水,那么对于很深的矿井工作,必须得带下去再作业,这无疑又是危险的事儿。
可工业发展需要大量的煤,所以科学家们不遗余力地想办法。纽科门和助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机,用以驱动独立的提水泵,被称为纽科门大气式蒸汽机。不过由于机器设备过大,产生的能量在设备中冷却,导致能力流失率大。1765年,英国的仪器修理工詹姆斯·瓦特发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机,并于1769年取得了英国的专利。
瓦特的这项改进(特别指出,瓦特不是蒸汽机发明者),使得采矿业大幅度效率提高,接着很多的生产也采用蒸汽机动能。这位工业革命带来了真正的能源动力。
1807年,美国的富尔顿发明了蒸汽动能的船,1829年史蒂芬孙将英国的特里维西克设计的机车蒸汽设备改进,在1829年创造了“火箭”号蒸汽机车,这一发明迎来了火车时代。
蒸汽的使用越来越广泛,可以说,蒸汽机的发明在西方有偶然性,也有必然性。中国没有成为蒸汽机发明者也是一种遗憾,不过发明本身不管在哪儿,都不重要,因为蒸汽机的发明最终普惠的是整个人类。是英国也好,是中国也好,又有什么重要的呢?
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蒸汽机是谁发明的推荐文章2:2020丨公元18世纪的“黑科技”:蒸汽机诞生记
(脚本撰写:沈东方 视频统筹:刘芳源)
上期回顾
本期提要
从木材到煤炭
这种变化是从16世纪早期开始的。从那时起,英国经历了长达二百余年的经济增长,人口不断增加,海外贸易和战争规模不断扩大,整个国家欣欣向荣。
木材短缺造成木头价格高涨,严重影响了英国人的日常生活,他们不得不寻找一种替代的燃料做饭取暖,冶铁煮盐。
16世纪以后随着木材稀缺、价格高涨,人们已经顾不得烧煤禁令,纷纷改用便宜的煤炭生火,同时烟囱的应用大大改善了室内烧煤的条件,把煤炼成焦炭用于冶炼金属的技术也逐渐成熟,使得煤炭迅速成为英国人生产、生活的主要燃料,普及开来。煤炭需求的迅猛增长推动了英国采煤业蓬勃发展。
煤矿挖过地下水位之后,地下水不断涌入矿坑造成矿内积水,甚至会淹没整个矿坑,导致停工停产。17世纪初,英国盛产煤炭的纽卡斯尔地区的矿主惊慌地向国会告说,由于煤矿渗水问题越来越严重,纽卡斯尔的煤矿再过20年就会被地下水完全淹没。
从水车到蒸汽机
为了解决排水问题,人们绞尽脑汁想出各种办法。17世纪早期,人们把原先浇灌农田用的工具——链式水车拿来给矿坑排水,使得采煤作业的深度能够超过地下1000多米,于是开始大规模应用。但问题是:使用成本太高。使用人力驱动水车,需要支付的工资将是一笔天文数字,使用畜力进行驱动同样花费不菲。
如何才能让水车不分季节、不分气候地有效运转呢?有人指望发明一种能够不借助外力连续运转的“万能机”解决这一难题,但这是徒劳的,解决矿坑排水难题需要真正科学的助力。
1643年,伽利略的学生托里拆利用水银代替水进行试验,成功地在玻璃管中造出真空,由此证实空气有重量,发现了气压。
托里拆利的试验结果翻越阿尔卑斯山传播到北欧,引起各国科学家的浓厚兴趣。在英国,科学家波义耳对空气压力进行了科学的分析,1662年提出了著名的波义耳定律:理想气体的压力与体积成反比。至此,人们对于空气乃至一切气体的压力性质已经具备了比较科学的认识。
法国科学家帕潘曾经担任波义耳的助手,他利用液体沸点随气压升高而升高的原理,于1679年发明出世界上第一台高压锅。
帕潘由此构思出蒸汽机的工作原理,并于1690年发表。之后帕潘试想了多种在实践中运用蒸汽机的方式,比如推动船只、发射炮弹等,都没有获得成功,他本人于1712年在穷困潦倒中去世。
英国军队工程师萨弗里是把气压原理与矿坑抽水联系在一起的第一人。萨弗里注意到家乡德文郡煤矿的排水难题,于是借鉴帕潘的蒸汽机原理发明了一种抽水机,取名为“矿工之友”,1698年取得专利。但是这种抽水机控制阀门全靠手工,操作复杂、使用不便,抽水高度有限,安全性堪忧,只能作为自然力抽水机的补充,没有获得推广。
不断改良的蒸汽机
萨弗里的同乡、五金商人纽科门和科里曾经帮助萨弗里制作蒸汽抽水机模型,他们按照帕潘的构思改进了萨弗里的机器,由此制造出世界上第一台可以全天候连续运行、运行成本相对低廉的蒸汽排水机——纽科门机,并于1712年获得专利,后来还成立专利公司推广销售这种机器。
到18世纪中期,英国各地的煤矿已经普遍使用纽科门蒸汽机进行排水,由此解决了煤矿积水的难题,推动着英国经济继续繁荣增长。
纽科门蒸汽机并非没有缺点:它在运行过程中需要燃烧大量的煤,以至于完全无法离开煤矿,一旦距离稍远,运煤速度就无法跟上烧煤速度,只能停火歇工。此时蒸汽压力问题乃是科学研究的热点,1763年冬天,英国格拉斯哥大学购买了一台纽科门蒸汽机模型用于物理学实习,负责维护它的乃是实验员詹姆斯·瓦特。
瓦特研究之后发现,如果把加热和冷却过程分离,在气缸之外设置一个单独的冷凝器专门用来冷却蒸汽,就能有效解决这一问题。
通过反复试验,瓦特终于在1768年研制出样机,次年取得专利。瓦特蒸汽机的工作效率是纽科门机的三倍,耗煤量却只有后者的四分之一,很快就在各个煤矿取代了纽科门蒸汽机的位置。
此后瓦特不断改进他的蒸汽机,在二十年中相继发明了能够实现圆周运动的齿轮传动装置、前后都由蒸汽推动做功的双冲程气缸、调节蒸汽机转速并能稳定输出动力的离心调速器,以及能够指示气缸压力的气压计,不断取得专利,从而完成了改良蒸汽机的全过程。
蒸汽机推动工业革命
瓦特的改良蒸汽机既安全又稳定,不仅运行成本低廉,还是一种广泛适用于各种制造业领域的“万能机”,除了在煤矿中抽水、运煤,还迅速被应用到冶金、面粉、铸币、纺织等行业,在英国全面建立起以大机器生产为标志的近代工业,使英国实现了工业革命,生产力水平获得质的增长,国力猛增,最终成为世界霸主。
考察蒸汽机发明、发展的历史不难发现:英国的资源禀赋限定了它解决社会生产危机的路径;英国社会对新能源、新动力的需求乃是蒸汽机发明的最大推动力;科学知识的进步需要广泛的交流传播,它必须与现实生产活动相结合才能发挥最大威力;专利权等制度的建立则为新发明的出现提供了充分保障。
自然资源、社会需求、科学技术和制度保障四种因素共同作用,促成了蒸汽机的出现和英国工业革命的完成,实现了社会生产力的跨越式增长,这一历史经验是值得注意的。
作为推动工业革命的主要因素之一,蒸汽机可谓居功至伟。工业革命的主要标志就是以机器取代人力、以大规模工厂化生产取代个体手工生产。瓦特改良蒸汽机后,带来了一系列技术革命,推动着手工劳动向动力机器生产飞跃。
一言以蔽之,资本主义生产完成了从工场手工业向机器大工业过渡,实现了欧洲从传统农业社会转向现代工业社会的重要变革。
工业革命是翻天覆地的,所创造的巨大生产力,极大改变了社会面貌,并带来深刻的社会关系变革。从此,社会上出现了两大对立的阶级:工业资产阶级和工业无产阶级。而率先完成工业革命的西方资本主义国家,则利用技术进步带来国力强盛,通过船坚炮利、拓展殖民等,逐步建立起对世界的统治,深刻地影响到后来一战和二战的世界格局。
(本栏目总撰稿为卜宪群,本期为山东师范大学历史文化学院孙文栋)
中外大事记
中 国
公元1720年
康熙皇帝派兵安定西藏。
公元1722年
康熙皇帝逝世,雍正继位。
公元1723年
清朝开始实行“摊丁入亩”政策。
公元1726年
清朝在西南地区实行“改土归流”。
公元1727年
清朝设立驻藏大臣。
公元1728年
中俄两国正式签署《恰克图条约》。
西 方
公元1720年
英国南海公司破产,又称“南海泡沫事件”,与密西西比泡沫及荷兰郁金香泡沫并称欧洲早期的三大经济泡沫。
公元1725年
彼得一世逝世。后来,马克思评价他:彼得大帝用野蛮制服了俄国的野蛮。
公元1727年
英国皇家学会会长、英国著名的物理学家牛顿逝世。
公元1728年
丹麦探险家维他斯·白令发现白令海峡。
蒸汽机是谁发明的推荐文章3:他在大清搞科研:造了第一台蒸汽机,被曾国藩骂了个狗血淋头
潜伏在清朝的理工男,
爽文男主也不敢这么活!
舞台中央,呜泱泱一大片男人,在吱吱喳喳。
突然,一着官袍的长者,站在高台上示意安静,发表了几句:
“各位,我们要师夷长技,第一咱得自己造个蒸汽轮船,不求洋人。”
此话一出,只听得时间滴答滴答,在流走......
角落里突然有一个声音,打破了这该死的沉默:“曾国藩大人,我可以。”
那是一个穿着长袍,挂着长辫的清瘦老头。
三个月后,中国第一台蒸汽机诞生了;三年后,第一艘国产蒸汽轮船,行驶在中国内河。
而贡献者正是那位老头——徐寿
有人说他是个穿越者,因为他远远走在了固步自封的晚清前面。
在大部分人都不知道蒸汽是什么的时候,他造出了第一部蒸汽机。
大臣们在之乎者也的时候,他在跟人讨论化学反应。
63 岁,他写了篇论文,直接推翻了伯努利定律,登上了国际期刊《Nature》。
徐寿,这位留着长辫的科学家,被皇帝认可的「天下第一巧匠」,活该被人误解为穿越者。
徐寿,出生于1818年,康乾盛世刚过。
他自小就很爱折腾,虽也读了几本书,但一门心思都在手工制作上。
经常借口老师的课很无聊,急得老师直嚷“此子不可教也”,然后心安理得的逃课。
逃课后的徐寿就去工匠门口,看得入神,有时一蹲一看。
天黑了,才恋恋不舍回家。
别人下课在背书,他回家是做手工作业。
徐寿也参加过科举,但那副“不务正业”的德性,连秀才都没考上。
他潇洒转身:“尝一应童子试,以为无裨实用,弃去。”
八股文有个鬼用,老子不学了。
在清朝,如何衡量一个人是“学霸”还是“学渣”?
如果能够在科举考试里“过五关,斩六将”,成功考取进士,一定是学霸;如果科场失意,一辈子连秀才都考不上,一定是学渣无疑。
徐寿,就是这样一名学渣。
在四书五经横流的年代,大街上的“范进”一抓一大把,但徐寿正儿八经地搞起了“奇技淫巧”。
他自制过指南针、象限仪等工艺品,他做出的自鸣钟精巧绝伦,令人赞叹。
但这些精美的工艺品在当时并不受人待见。
在大家眼里,徐寿放弃科举这条“阳光道”,专门搞这玩意,那就是:
“不务正业!多厉害也只是个会点手工活的商贩,还不如回家种地呢!”
谁又能想到,就是这样一个商贩,将来会成为中国近代科技界的“扛把子”,为国争光呢?
饱受社会偏见的徐寿,也许曾经怀疑过自己:“我这样搞下去,人生还有救吗?”
但幸好,在他犹豫不决的时候,遇到了他人生中非常重要的知己。
图 | 中间是华蘅芳,左是徐寿的长子,右是徐寿
有一次,他去县城修一架七弦琴,结识了人生中十分重要的道友——华蘅芳。
华蘅芳也十分有个性,不走科举寻常路。
徐寿还参加了次科举考试,而华蘅芳干脆是连名都不,直接玩数学、搞科研。
人生难求一知己!
他比华蘅芳大15岁,两个科学发烧友一见如故。
没想到在茫茫大清朝,终于遇见了可以一起谈论科学技术的人,立刻组cp。
来到了上海,二人看到了一本书,当即就像着了魔一般,路都走不动了。
这本书叫《博物新编》,物理、化学、天文、生物无所不包,是近代西方科技输入中国的第一本著作。
这感觉就像我们第一次看到《如何一天赚一亿》的书吧。
他们立马把书买回家,翻来覆去地看、抄。
不仅如此,两人还合作,一起照着书本做实验。
科学实验需要工具,大清朝哪来的实验道具,徐寿表示:
“嘿嘿~这难不倒我。”
没有三棱玻璃,他就把自己的水晶图章磨成三角形,让太阳光照,果然显现出了七种颜色。
那是从未被国人正视过的光学现象,两人看得目瞪口呆。
为验证子弹飞行轨迹是抛物线,两人在野外树杆、挂鸟、射击验证。
实验后,徐寿画图,华蘅芳执笔,完成了中国第一篇数学论文《抛物线说》。
每隔一段时间,两人就来墨海书馆采购新书,互相抄录、启发。
后来,他们一个是大名鼎鼎的科技工程师,一个是成就满满的数学家,都离不开这段投身科研学习的时间。
一晃十几年过去了,清朝大门被英国枪炮彻底轰开了。
国人们终于看到了外面那凶险又灿烂的世界。
此时的徐寿,还在搜寻各种西方科技的书,捣鼓各种工艺品。
就凭着这股毅力,他也小有名气了,就连曾国藩都有所耳闻。
可惜徐寿有点不幸,太平天国打过来的时候,他的肩膀被砍了一大刀,大儿子也落下了终生残疾。
在混乱的世道中,徐寿听闻洋务派要“师夷长技以制夷”。
他心想:“哎,我的机会来了!”
44岁的徐寿兴冲冲地离开家乡,带着作品跑去安庆内军械所,面试官是曾国藩。
曾国藩其实早就听闻徐寿的事迹了。
但徐寿毕竟不是“科举出身”,所以曾国藩只是酌量录用,让他担任技术部的试用工。
巧得很,知己华蘅芳也在。
当时外国轮船在中国内河横冲直撞,清廷表示无可奈何,因为清军水师用的还是帆浆船。
于是,为了争口气,大家一致定下了目标:我们要自己造出蒸汽轮船。
定计划容易,实施计划难!
当时的中国,模具、机床、工具,应有尽无。
别说蒸汽轮船,就连一台蒸汽机都造不出来。
但徐寿凭着几十年的信念,领下了这“从零开始”的活。
他搜寻各种资料,在一大堆资料中,只有那本《博物新编》,有蒸汽机的图样,他描摹了下来。
然后又跑到停泊在江边的一艘外国轮船上研究了一整天,回来就干。
没有螺丝,没有活塞,他用自己勤劳的双手,拿着矬子一点点造。
3个月后,作为世界第一次工业革命象征的蒸汽机,居然被一个连秀才都没考上的人造成了。
曾国藩闻讯,兴奋地宣告天下:“洋人能做到的事情,咱们中国人也能做到。”
成功后,他们又着手试制蒸汽轮船。
历经三年,中国自制第一艘蒸汽轮船——“黄鹄号”诞生了,长17米,重25吨,造价白银八千两。
设计者和制造者正是徐寿和华蘅芳。
1865年的一天,南京码头,人头攒动,黄鹄号首航式在此举行。
上海《字林西》道:
“黄鹄号所用材料均由徐氏父子亲自监制,并无一个洋人相助。”
同治皇帝特赐了徐寿一块“天下第一巧匠”牌匾。
但是徐寿并不以为荣,反而是将这块牌匾收着。
因为在他看来,轮船早已在世界各地穿梭了50多年,大清还在洋洋得意,看了让人笑话。
他知道中国想要自强,还有很长的路要走,一艘蒸汽轮船还远远不够。
于是就上书曾国藩,提出四事:
一是开煤炼铁,二是自造大炮,三是操练水师,四是翻译西书。
但很快被曾国藩写信骂回来了:你就安心造你的船吧,这种事不用你来操心。
是啊,以当时眼光看来,徐寿连秀才都考不上,即便造出了第一艘蒸汽轮船,最多也只是一名优秀的老工匠而已,还妄图谋划全局。
被曾国藩狠拒后,徐寿那片国热心是否被浇灭了呢?
没有。
他是开国看世界第一批人,看到了外面的世界多么丰富,不可能甘心于此。
于是,他另辟蹊径,翻译西书,让更多人开眼。
此时徐寿已年近50。
自幼受他影响的儿子徐建寅,也跟随他传播西学。
徐氏父子翻译的西学书籍,近800万字,被尊称为“中国近代科学父子”。
在翻译中,徐寿首创了一套化学元素的中文名称,也就是我们至今还在背的化学元素周期表:
“氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖......”
隔壁的日本得知后,赶紧跑来学习,引回日本使用。
徐寿对中国近代化学发展起了先驱作用。
1878年,徐寿发表了《考证律吕说》一重要论文。
三年后,该文被翻译成英文发表在《Nature》。
那时大清未亡,就连当时的《Nature》编辑都惊叹:
(这篇论文)以真正的现代科学矫正了一项古老的定律,这个鲜为人知的事实的证实,竟是来自那么遥远的中国,而且是用那么简单的试验手段和那么原始的器具来实现的,这是非常出奇的。
除此之外,徐寿和英国人傅兰雅还在上海创办了中国第一所科技学校——格致书院,也就是现在的上海格致中学。
图 | 格致书院 ( 新旧对比 )
1884年,就在格致书院庆祝它十岁生日后,66岁的徐寿因长期操劳,病逝于校。
徐寿,这位曾是大众眼中的“不务正业”人士,最终成为了晚清科学界的“扛把子”。
遗憾的是,尽管徐寿在科学技术各个领域,对中国作出了巨大的贡献。
但由于没有考取进士功名,无法获得进入官场的“入门券”。
终其一生没有得到重用,都是以匠人的身份协助官员工作,相当于一名临时工。
更没有机会载入史册,与曾国藩等人“相提并论”。
徐寿的人生经历,正是晚清无数科学技术人员命运的缩影,成长于偏见中,埋没于偏见中。
有人一语道破:“清朝不是没有科技人才,只是不懂得珍惜。”
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蒸汽机是谁发明的推荐文章4:历史上的今天 | 蒸汽机之父詹姆斯·瓦特逝世
1819年8月25日詹姆斯·瓦特逝世。瓦特是英国著名的发明家,他于1776年制造出第一台有实用价值的蒸汽机,开辟了人类利用能源的新时代,拉开了工业革命的序幕。后人为纪念他,将功率的单位称为瓦特,以常用符号“W”表示;而在英国各地,有超过50条道路以瓦特的名字命名。
瓦特蒸汽机 图片:科学春秋
1736年1月19日瓦特生于英国格拉斯哥,他的父亲是当地的一名官员,母亲则是一位贵族,受家庭影响瓦特受到了良好的家庭教育。好景不长,17岁时,瓦特的母亲病逝,而他父亲的生意也陷入困境,瓦特不得不到伦敦的一家仪表修理厂做徒工。1763年,他到格拉斯大学工作,主要负责修理大学实验室的教学仪器;在校期间,瓦特经常和约瑟夫·布莱克教授、罗宾逊教授等讨论理论和技术问题。1785年,他因蒸汽机改进的重大贡献被选为皇家学会会员。1819年8月25日,瓦特逝世,终年83岁。
罗尔特所著《詹姆斯·瓦特》中,曾写道:瓦特蒸汽机巨大的、不知疲倦的威力使生产方法以过去所不能想象的规模走上了机械化道路
蒸汽机是谁发明的推荐文章5:因为烧开水,瓦特发明了蒸汽机?你其实被骗了
牛顿和苹果,
瓦特和壶盖,
可以说是科学史上两大cp,
可惜都是假的!
今天混子哥就带你来看看真相!
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