一个寒冷的冬日。有位老奶奶正和她的小孙孙围着炉子取暖。炉上壶子里的水沸腾了,壶盖不住地向上跳动,发出“噗“噗”的声响。
“这壶里有些什么?”小孙孙好奇地问。
“水呀。”奶奶回答。
“水怎么会把壶盖顶起来的?”
“水开了,就有汽冒出来,是汽把盖子顶起来的呀。”
“汽的力量真大啊!”小孙孙若有所思地睁大了眼睛。
这个爱问事情根源的孩子,名字叫詹姆士·瓦特。他长大了可是个大发明家呢!
瓦特是苏格兰人,生于1736年,父亲是造船工人。瓦特小时候做过徒工,20岁时到格拉斯哥大学当实验员,专门制作和修理各种教学仪器。他制作蒸汽机的整个过程,就是在这所大学里开始的。
那么,蒸汽机究竟是不是瓦特发明的呢?可以说是,也可以说不是。这件事要从当时英国的工业情况说起。自从英国侵占印度之后,印度的廉价棉布被大量贩运过来,英国市场上到处是印度棉布。英国本土纺织工场生产的棉布成本很高,卖价很贵,没人要。工场主就想改进生产技术,降低成本,生产更多、更便宜的纺织品。
原来,英国的织布技术很落后。工人一会儿用右手把梭子往左抛,一会儿用左手把梭子往右抛,一天织不了几尺布。1733年,有个名叫凯伊的机械工,发明了飞梭,只要用绳子一拉。梭子就会很快飞去,一下子把织布的速度提高了好几倍。
织布技术提高了,纺纱怎么办?英国的手纺机每次只能纺一根纱。纺纱的生产力很低,英国出现了“棉纱荒”。1761年,英国“艺术与工业奖励协会”发出特别传单,建议用奖金来奖励发明新式纺纱机的人。四年以后,有个名叫哈格里夫的织工,发明了一种新的纺纱机,一次同时能纺16—18根纱。他高兴地用自己女儿珍妮的名字来命名,把这种纺纱机称为“珍妮机”。
然而,新式的纺纱机是手摇的,人的力气毕竟有限,纺出来的纱又细又不牢。这样,就要解决一个动力问题。
1769年,有个名叫阿克莱特的钟表匠,看到农村里往往用水力来碾磨面粉,就设计了一种水力纺纱机,可以同时带动许多纱锭。这个发明一下子改变了英国工业的结构。因为,手摇的“珍妮机”可以在家庭里生产,而水力纺纱机需要大工厂生产。不久,阿克莱特就成为英国最初的工厂老板。
纺纱机的发展,又推动了织布机的发展。1785年,有个名叫卡特莱特的人,发明了一种水力织布机,提高了织布效率40倍。
但是,用水力的工厂只能设在乡下的河边,交通不便,运输困难;况且水力的多少还要受季节的影响。不能持续稳定地生产。于是,瓦特打算制造一种能够设置在任何地方的发动机。他想起了童年时代看到的水蒸气能顶动壶盖的情景,准备用蒸汽作为新的动力。他孜孜不倦地阅读了许多关于用蒸汽作机械动力的资料,为此,还学会了德文和意大利文,
机会来了。1763年,大学里来了一台蒸汽机的模型,要瓦特负责修理。瓦特就和两个曾经修理过蒸汽机的工人一起,详细地研究起来。
原来,17世纪后期,法国人帕旁就开始试制蒸汽机。1698年,英国人萨浮里发明了蒸汽抽水机,可以用来替矿井抽水。但是,这种蒸汽机消耗的燃料很多,使用又不安全,所以没有推广。1705年,英国人中考曼制成了改良蒸汽机,但它的温度无法控制,忽冷忽热,缺点很多。这次瓦特负责修理的,正是中考曼式蒸汽机的模型。
“我要造一台比它更好的蒸汽机!”瓦特一面修理,一面下了决心。
一年以后,一台由瓦待自己制造的蒸汽机开始点火了。煤火燃旺后,水温开始升高,接着沸腾起来。瓦特高兴地打开了蒸汽机的开关,但是,它却一动不动。“咦!怎么不会动呢?”瓦特感到十分奇怪。再仔细一看,只见蒸汽从四面冒漏出来,把整个屋子弄得全是水汽。漏汽的蒸汽机当然动不起来,瓦特失败了。
“怕什么,我一定要成功!”瓦特面对失败,决心却更大了。
但是,大学里并没有试制蒸汽机的计划。要试验、制造,一切费用都要瓦特自己一个人承担。他把家里的钱全拿出来搞试验,失败了!向亲戚、朋友借钱来搞试验,也失败了!向高利贷商人借钱来搞试验,又失败了!瓦特为了制造蒸汽机,弄得债台高筑,走投无路。
“瓦特,机会来了!”一天,瓦特的朋友特地来找他。
“谁要制造蒸汽机?”瓦特从绝望中找到了希望。
“伯明翰有一个铣厂的老板,他想制造蒸汽机。钱有的是,就是没有人。”
“我去!我去!”瓦特高兴得跳了起来。
在伯明翰,铁厂里有许多熟练的机械工人。瓦特在他们的帮助下,经过反复实践,终于在1769年制成了一台装有分离冷凝器的单动式蒸汽机。这台机器工作正常,而且安全可靠,大家都夸奖瓦特的发明。
“不!它只是单动式的。我要制造联动式的,叫它更圆满地运转!”瓦特并不满足于自己的成就。
1782年,联动式蒸汽机试制成功。用它做动力,可以带动各种机械。这就是我们现在使用的蒸汽机。
1807年,美国人富勒把瓦特的蒸汽机装在轮船上。从此,轮船通航到全世界。
1814年,英国人史蒂芬逊把瓦特的蒸汽机装在火车上。从此,铁路交通遍及五大洲。
瓦特于1819年逝世。他在发明蒸汽机的同时,又发明了汽压表、汽动锤等等。科学家们为了纪念瓦特的伟大发明,把发电机和电动机的功率计算单位称为“瓦特”。简称为“瓦”。现代家庭里用的电灯、电视机、电熨斗等等,不是都用“瓦”来计算功率的吗?这就是在纪念瓦特呢!
蒸汽机的发明给各行各业带来了巨大的动力。于是,英国工业出现了巨大的飞跃。使用机器的大工厂成百成千地出现。不到一个世纪,英国的工业基本上实现了机械化,这就是举世闻名的“英国工业革命”。