推薦答案世界上第一臺蒸汽機(jī)是由古希臘數(shù)學(xué)家亞歷山大港的希羅(Hero of Alexandria)于1世紀(jì)發(fā)明的汽轉(zhuǎn)球(Aeolipile)，是蒸汽機(jī)的雛形。
約1679年法國物理學(xué)家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋后制造了第一臺蒸汽機(jī)的工作模型。約與此同時(shí)薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機(jī)詹姆斯·瓦特(James Watt).的主意。
1698年托馬斯·塞維利、1712年托馬斯·紐科門和1769年詹姆斯·瓦特制造了早期的工業(yè)蒸汽機(jī)，他們對蒸汽機(jī)的發(fā)展都做出了自己的貢獻(xiàn)。1807年羅伯特·富爾頓第一個(gè)成功地用蒸汽機(jī)來驅(qū)動輪船。瓦特運(yùn)用科學(xué)理論，逐漸發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機(jī)的毛病所在。從1765年到1790年，他進(jìn)行了一系列發(fā)明，比如分離式冷凝器、汽缸外設(shè)置絕熱層、用油潤滑活塞、行星式齒輪、平行運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)、離心式調(diào)速器、節(jié)氣閥、壓力計(jì)等等，使蒸汽機(jī)的效率提高到原來紐科門機(jī)的3倍多，最終發(fā)明出了現(xiàn)代意義上的蒸汽機(jī)。

16世紀(jì)末到17世紀(jì)后期，英國的采礦業(yè)，特別是煤礦，已發(fā)展到相當(dāng)?shù)囊?guī)模，單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求，而現(xiàn)場又有豐富而廉價(jià)的煤作為燃料?，F(xiàn)實(shí)的需要促使許多人，如英國的帕潘、薩弗里、紐科門等就致力于"以火力提水"的探索和試驗(yàn)。
最初的真空蒸汽機(jī)被用來將礦井里的水抽出來。紐科門的蒸汽機(jī)將蒸汽引入氣缸后閥門被關(guān)閉，然后冷水被撒入汽缸，蒸汽凝結(jié)時(shí)造成真空。活塞另一面的空氣壓力推動活塞。在礦井中聯(lián)結(jié)一根深入豎井的桿來驅(qū)動一個(gè)泵。蒸汽機(jī)活塞的運(yùn)動通過這根桿傳到泵的活塞來將水抽到井外。
第一個(gè)巨大的改善是將氣缸與凝結(jié)缸通過一個(gè)閥門分開。瓦特在伯明翰發(fā)明了這個(gè)改進(jìn)。這個(gè)改進(jìn)提高了蒸汽機(jī)的效率。下一個(gè)改進(jìn)是將閥門的操作自動化。
這些早期的真空蒸汽機(jī)的效率有限，但它們比較安全，因?yàn)樗鼈兊膲毫Ρ容^低，在物質(zhì)發(fā)生損壞的情況下機(jī)器向內(nèi)收縮，而不是向外爆炸。它們的效率受外部氣壓、氣缸變形、燃燒和沸騰的效率和凝結(jié)能力的限制。理論最高效率受水在普通大氣壓下比較低的沸騰溫度限制。使用高溫高壓的蒸汽為蒸汽機(jī)的效率帶來了巨大的提高。但這種蒸汽機(jī)比真空蒸汽機(jī)危險(xiǎn)得多。鍋爐和機(jī)器的爆炸造成了許多大事故。安全閥在這里帶來了很大的改進(jìn)，在壓力過高的情況下安全閥放氣減壓。但真正保證安全只有依靠建造、運(yùn)行和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)和安全規(guī)則。

薩弗里制成的世界上第一臺實(shí)用的蒸汽提水機(jī)，在1698年取得標(biāo)名為"礦工之友"的英國專利。他將一個(gè)蛋形容器先充滿蒸汽，然后關(guān)閉進(jìn)汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內(nèi)蒸汽冷凝而形成真空。打開進(jìn)水閥，礦井底的水受大氣壓力作用經(jīng)進(jìn)水管吸入容器中;關(guān)閉進(jìn)水閥，重開進(jìn)汽閥，靠蒸汽壓力將容器中的水經(jīng)排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時(shí)，關(guān)閉進(jìn)汽閥和排水閥，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復(fù)循環(huán)，用兩個(gè)蛋形容器交替工作，可連續(xù)排水。
薩弗里的提水機(jī)依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井汲水，須將提水機(jī)裝在礦井深處，用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上，這在當(dāng)時(shí)無疑是困難而又危險(xiǎn)的。
紐可門及其助手卡利在1705年發(fā)明了大氣式蒸汽機(jī)，用以驅(qū)動獨(dú)立的提水泵，被稱為紐科門大氣式蒸汽機(jī)。這種蒸汽機(jī)先在英國，后來在歐洲大陸得到迅速推廣，它的改型產(chǎn)品直到19世紀(jì)初還在制造。紐科門大氣式蒸汽機(jī)的熱效率很低，這主要是由于蒸汽進(jìn)入汽缸時(shí)，在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價(jià)低廉的產(chǎn)煤區(qū)才得到推廣。蒸汽機(jī)火車頭1764年，英國的儀器修理工詹姆斯·瓦特為格拉斯哥大學(xué)修理紐可門蒸汽機(jī)模型時(shí)，注意到了這一缺點(diǎn)，并于1765年發(fā)明了設(shè)有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機(jī)，并于1769年取得了英國的專利。初期的瓦特蒸汽機(jī)仍用平衡杠桿和拉桿機(jī)構(gòu)來驅(qū)動提水泵，為了從凝汽器中抽除凝結(jié)水和空氣，瓦特裝設(shè)了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層，用蒸汽加熱汽缸壁，以減少冷凝損失。

瓦特的創(chuàng)造性工作使蒸汽機(jī)迅速地發(fā)展，他使原來只能提水的機(jī)械，成為了可以普遍應(yīng)用的蒸汽機(jī)，并使蒸汽機(jī)的熱效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機(jī)的改良者。
自18世紀(jì)晚期起，蒸汽機(jī)不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在冶煉、紡織、機(jī)器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣。它使英國的紡織品產(chǎn)量在20多年內(nèi)(從1766年到1789年)增長了5倍，為市場提供了大量消費(fèi)商品，加速了資金的積累，并對運(yùn)輸業(yè)提出了迫切要求。
在船舶上采用蒸汽機(jī)作為推進(jìn)動力的實(shí)驗(yàn)始于1776年,經(jīng)過不斷改進(jìn)，至1807年，美國的富爾頓制成了第一艘實(shí)用的明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船"克萊蒙"號。此后，蒸汽機(jī)在船舶上作為推進(jìn)動力歷百余年之久。
1800年，英國的特里維西克設(shè)計(jì)了可安裝在較大車體上的高壓蒸汽機(jī)。1803年，他把它用來推動在一條環(huán)形軌道上開動的機(jī)車，找來喜歡新奇玩意兒的人乘坐，向他們收費(fèi)，這就是機(jī)車的雛型。英國的史蒂芬孫將機(jī)車不斷改進(jìn)，于1829年創(chuàng)造了"火箭"號蒸汽機(jī)車，該機(jī)車拖帶一節(jié)載有30位乘客的車廂，時(shí)速達(dá)46公里/時(shí)，引起了各國的重視，開創(chuàng)了鐵路時(shí)代。
19世紀(jì)末，隨著電力應(yīng)用的興起，蒸汽機(jī)曾一度作為電站中的主要動力機(jī)械。1900年，美國紐約曾有單機(jī)功率達(dá)五兆瓦的蒸汽機(jī)電站。
蒸汽機(jī)的發(fā)展在20世紀(jì)初達(dá)到了頂峰。它具有恒扭矩、可變速、可逆轉(zhuǎn)、運(yùn)行可靠、制造和維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此曾被廣泛用于電站、工廠、機(jī)車和船舶等各個(gè)領(lǐng)域中，特別在軍艦上成了當(dāng)時(shí)唯一的原動機(jī)。
需要特別注意的是，許多教科書上(歷史書、物理書)說瓦特是蒸汽機(jī)的發(fā)明者。這是誤傳。蒸汽機(jī)是英國人薩維利(Savery)于1698年、紐可門(Newcomen)于1705年各自獨(dú)立發(fā)明的，用于礦井抽水。當(dāng)時(shí)效率很低。1765年，瓦特在修理紐可門機(jī)的基礎(chǔ)上，對蒸汽機(jī)做了重大改進(jìn)，使冷凝器與汽缸分離，發(fā)明曲軸和齒輪傳動以及離心調(diào)速器等，使蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化，大大提高了蒸汽機(jī)的效率。瓦特的這些發(fā)明，仍使用在現(xiàn)代蒸汽機(jī)中，為紀(jì)念瓦特的貢獻(xiàn)，功率的單位名稱以其姓氏命名。(《物理學(xué)(第五版)》)
史蒂芬孫
概述
在陸路交通方面，人們開始研制一種能以蒸汽機(jī)推動車輛快速行進(jìn)的運(yùn)輸工具。其中，英國的史蒂芬孫(George Stephenson,1781-1848)率先取得了突破性成果。
史蒂芬孫是一位煤礦工人的兒子，從小熟悉礦井里用來抽水的蒸汽機(jī)，后來立志從事交通工具的發(fā)明創(chuàng)造。1814年，他研制的第一輛蒸汽機(jī)車"布拉策號"(以普魯士將軍布拉策的名字命名，他曾經(jīng)幫助英國打擊拿破侖軍隊(duì))試運(yùn)行成功。1825年9月27日，史蒂芬孫親自駕駛他同別人合作設(shè)計(jì)制造的"旅行者號"蒸汽機(jī)車在新鋪設(shè)的鐵路上試車，并獲得成功。蒸汽機(jī)在交通運(yùn)輸業(yè)中的應(yīng)用，使人類邁入了"火車時(shí)代"，迅速的擴(kuò)大了人類的活動范圍。
史蒂芬遜的蒸汽機(jī)車發(fā)展史
1814年史蒂芬遜在試運(yùn)行"布拉策號"機(jī)車時(shí)，雖然取得了成功，但也暴露出許多問題，如噪音太大，振動強(qiáng)烈，蒸汽機(jī)隨時(shí)都有爆炸的可能。火車開動時(shí)，濃煙滾滾，車輪摩擦鐵軌時(shí)火星四濺;坐在車上的人則滿面煙塵，被顛得筋疲力盡。蒸汽機(jī)冒出的火焰把附近的樹木都燒焦了，這也許就是當(dāng)時(shí)人們把它稱為"火車"的緣故吧。但是，史蒂芬孫沒有氣餒，而是不斷進(jìn)行改進(jìn)。他在車廂下面加裝了減震的彈簧，用熟鐵代替生鐵作鐵軌的材料，在枕木下加鋪了小石子，增加車頭和車廂的車輪數(shù)量，把蒸汽機(jī)安裝在車頭以減少發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)的損害等。到1825年史蒂芬孫試運(yùn)行"旅行者號"機(jī)車時(shí)，情況已經(jīng)有了相當(dāng)大的改善。"旅行者號"牽引著6節(jié)煤車、20節(jié)擠滿乘客的車廂，載重達(dá)90噸，時(shí)速15英里。這一壯觀場面吸引了眾多的人前來觀看。鐵路兩旁人山人海;還有人騎著馬，打著紅旗走在火車前面開道。隨著火車的一聲鳴叫，它向全世界宣告了鐵路時(shí)代的到來。
1829年，史蒂芬孫試制成功了更為先進(jìn)的"火箭號"機(jī)車。
(以上【史蒂芬孫與蒸汽機(jī)車】內(nèi)容來自于北師大版歷史教科書)
折疊編輯本段發(fā)展提高
折疊功效
蒸汽機(jī)的發(fā)展首先體現(xiàn)在功率和效率的提高，而這又主要取決于蒸汽參數(shù)的提高。初期蒸汽機(jī)的蒸汽壓力僅為0.11~0.13兆帕，19世紀(jì)初才達(dá)到0.35~0.7兆帕，20世紀(jì)20年代曾用到6~10兆帕。在蒸汽溫度上，19世紀(jì)末還不超過250℃，而到20世紀(jì)30年代曾用到450~480℃。
折疊效率
至于效率，瓦特初期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)，按燃料熱值計(jì)總效率不超過3%;到1840年，最好的凝汽式蒸汽機(jī)總效率可達(dá)8%;到20世紀(jì)，蒸汽機(jī)最高效率可達(dá)到20%以上。
折疊轉(zhuǎn)速
在轉(zhuǎn)速方面，18世紀(jì)末瓦特蒸汽機(jī)僅40~50轉(zhuǎn)/分;20世紀(jì)初轉(zhuǎn)速達(dá)到100~300轉(zhuǎn)/分，個(gè)別蒸汽機(jī)曾達(dá)到2500轉(zhuǎn)/分。在功率方面，最初單機(jī)功率僅幾馬力，20世紀(jì)初的一臺船用蒸汽機(jī)的功率可達(dá)25000馬力。
隨著蒸汽參數(shù)和功率的提高，蒸汽已不可能在一個(gè)汽缸中繼續(xù)膨脹，還必須在相連接的汽缸中繼續(xù)膨脹，于是出現(xiàn)了多級膨脹的蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)因受到潤滑油閃點(diǎn)的限制，所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃，機(jī)車，船用等移動式蒸汽機(jī)還略低一些，多數(shù)不高于350℃?？紤]到膨脹的可能性和結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數(shù)受到限制，從而也限制了蒸汽機(jī)功率的進(jìn)一步提高。
折疊意義
蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和改進(jìn)促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但同時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展反過來又向蒸汽機(jī)提出了更高的要求，如要求蒸汽機(jī)功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機(jī)作過許多改進(jìn)，不斷擴(kuò)大它的使用范圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展，蒸汽機(jī)因存在不可克服的弱點(diǎn)而逐漸衰落。
折疊編輯本段構(gòu)造
蒸汽機(jī)結(jié)構(gòu)圖蒸汽機(jī)主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、滑閥配汽機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)和飛輪等部分組成。汽缸和底座是靜止部分。
在蒸汽鍋爐中，通過燃燒過程水沸騰為蒸汽。通過管道蒸汽被送到汽缸。閥門控制蒸汽到達(dá)汽缸的時(shí)間，經(jīng)主汽閥和節(jié)流閥進(jìn)入滑閥室，受滑閥控制交替地進(jìn)入汽缸的左側(cè)或右側(cè)，推動活塞運(yùn)動。蒸汽在汽缸內(nèi)推動活塞做功，冷卻的蒸汽通過管道被引入冷凝器重新凝結(jié)為水。這個(gè)過程在蒸汽機(jī)運(yùn)動時(shí)不斷重復(fù)。
一般的蒸汽機(jī)有三個(gè)汽缸組成一個(gè)組。蒸汽機(jī)直接將活塞的上下運(yùn)動轉(zhuǎn)化為船軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。新造的蒸汽機(jī)中還包含了一個(gè)小的渦輪機(jī)，從汽缸中出來的蒸汽還可以利用它的余熱在推動這個(gè)渦輪機(jī)來提高整個(gè)驅(qū)動裝置的效率。這個(gè)渦輪機(jī)也與船的螺旋漿軸相連。
折疊編輯本段分類
折疊鍋爐分類
火管造型被用在早期的船只和蒸汽機(jī)車的鍋爐中。在火管式鍋爐中，從燃燒室出來的熱煙通過煙道由煙囪排出。這種鍋爐需要一個(gè)比較高的煙囪。
水管造型的水由熱氣通過多個(gè)管道加熱。這些管道在交換器的頂部流入一個(gè)蒸汽集合腔。水管鍋爐的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是它在破壞時(shí)造成的危險(xiǎn)比較小，原因是因?yàn)殄仩t里的水的量比較小，此外鍋爐里沒有多少會被磨損的運(yùn)動的機(jī)械組成部分，一些水管鍋爐在排煙道上還有一個(gè)熱交換器來提高整個(gè)鍋爐的熱效率。
折疊蒸汽機(jī)分類
按蒸汽在活塞一側(cè)或兩側(cè)工作，蒸汽機(jī)可分為單作用和雙作用式兩種;
按汽缸布置方式，可分為立式和臥式;按蒸汽是在一個(gè)汽缸中膨脹或依次連續(xù)在多個(gè)汽缸中膨脹，可分為單脹式和多脹式;按蒸汽在汽缸中的流向，可分為回流式和單流式;
按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。
折疊編輯本段引擎附件
折疊簡介
高壓蒸汽機(jī)引擎有多種造型，但最主要的是往復(fù)活塞和汽輪機(jī)。
折疊往復(fù)式
雙動
帶壓蒸汽技術(shù)被發(fā)明后下一個(gè)重要的改進(jìn)是使用雙動活塞，帶壓蒸汽在一個(gè)汽缸壓力降低到普通大氣壓或在其凝結(jié)過程中可以推動另一個(gè)汽缸。大多數(shù)往復(fù)式引擎今天使用這個(gè)技術(shù)。汽缸完全封閉來防止蒸汽逃散。一根滑桿通過一根搖臂軸和曲壁將往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。另一個(gè)曲壁和軸承用來控制閥門。
假如兩個(gè)雙動活塞同時(shí)被使用時(shí)，一般它們的曲壁的相正好差90度，這樣一個(gè)引擎在任何時(shí)候都做功。
折疊多脹式蒸汽機(jī)
另一種蒸汽機(jī)由多個(gè)直徑不斷增大的單動汽缸組成。一般由三個(gè)汽缸組成。
從鍋爐出來的高壓蒸汽首先推動第一個(gè)和最小的一個(gè)活塞。當(dāng)這個(gè)活塞開始回退時(shí)一部分?jǐn)U張的蒸氣被驅(qū)入第二個(gè)汽缸推動它的活塞，這樣繼續(xù)使用在第一個(gè)汽缸膨脹的蒸汽。第三個(gè)汽缸使用在第二個(gè)汽缸中膨脹的蒸汽。
有時(shí)人們也使用兩個(gè)面積總和與最大的那個(gè)活塞的面積相同的小一些的活塞來取代最大的那個(gè)活塞，這樣的引擎可以四步工作，比較平穩(wěn)。
這種蒸汽機(jī)尤其對海上的輪船非常重要，因?yàn)樗恼羝谧龉Φ倪^程中不斷減壓后可以重新進(jìn)入鍋爐加熱。海上的輪船必須節(jié)約用水，因?yàn)樗赡芎荛L時(shí)間無法補(bǔ)充水，而陸上的蒸汽機(jī)則可以不斷加水。一直到第二次世界大戰(zhàn)大多數(shù)商船都使用這種蒸汽機(jī)。1905年以前所有的戰(zhàn)艦也使用這種蒸汽機(jī)。缺點(diǎn)是它的效率稍低。
折疊單流蒸汽機(jī)
另一種往復(fù)式蒸汽機(jī)是單流蒸汽機(jī)。在這些蒸汽機(jī)中閥門由凸輪來控制。汽缸容積最小時(shí)入汽閥門打開。然后入汽閥門關(guān)閉，蒸汽膨脹。汽缸容積最大時(shí)汽缸側(cè)面的排氣閥門打開。這些排氣口與凝結(jié)腔相連，它們使汽缸內(nèi)的壓力降低到大氣壓以下。軸承的慣性使活塞重新向上運(yùn)動。單流蒸汽機(jī)總是組成蒸汽機(jī)組一起運(yùn)行。單流蒸汽機(jī)入氣口和出氣口的溫度恒定，不象其它蒸汽機(jī)那樣不斷變化。
折疊汽輪機(jī)
高壓汽輪機(jī)由一系列帶有螺旋槳式的槳葉的轉(zhuǎn)盤組成。這些旋輪與不動的定輪交替，定輪的作用是導(dǎo)引氣流的方向。這樣的蒸汽機(jī)比往復(fù)蒸汽機(jī)要平穩(wěn)。
折疊旋轉(zhuǎn)式
旋轉(zhuǎn)蒸汽機(jī)是一種比較新的蒸汽機(jī)設(shè)計(jì)。
折疊編輯本段運(yùn)輸工具
1769年尼古拉·約瑟夫·居紐首次用他的"蒸汽車"展示了自動的蒸汽車的可行性。這輛車可以說是第一輛汽車。這輛車作為運(yùn)輸工具不太有用，但用來拖農(nóng)具卻很不錯。
一直到20世紀(jì)初蒸汽機(jī)汽車依然可以與其它驅(qū)動方式的汽車抗衡。今天大多數(shù)汽車是用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的。蒸汽機(jī)汽車最大的缺點(diǎn)是它至少需要30秒鐘時(shí)間來獲得足夠的壓力。
世界上第一列蒸汽機(jī)火車是1804年2月21日理查德·特拉維斯克在威爾士展示的。
折疊編輯本段優(yōu)點(diǎn)
現(xiàn)代蒸汽機(jī)的最大的優(yōu)點(diǎn)是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。不像內(nèi)燃機(jī)那樣，它對其燃料不挑剔。此外沒有蒸汽機(jī)的話原子能無法被使用。原子反應(yīng)堆即不直接產(chǎn)生機(jī)械能，又不直接產(chǎn)生電能，原子反應(yīng)堆實(shí)際上只是加熱水，這個(gè)水被沸騰后的蒸汽通過蒸汽機(jī)來轉(zhuǎn)化為有用的功。蒸汽不一定需要通過燃燒來產(chǎn)生，比如使用太陽能聚熱器也可以產(chǎn)生蒸汽推動蒸汽機(jī)。
另一種有類似優(yōu)點(diǎn)的小巧的外燃機(jī)是斯特林發(fā)動機(jī)。其缺點(diǎn)是它在許多情況下難以運(yùn)行?，F(xiàn)代的混合動力汽車就是為了彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。
尤其在高山上蒸汽機(jī)機(jī)車的優(yōu)點(diǎn)顯著，因?yàn)樗鼈円部梢栽诒容^低的氣壓下運(yùn)行。當(dāng)南美洲將用柴油-電力機(jī)車取代它們的蒸汽機(jī)車后這一點(diǎn)就被發(fā)現(xiàn)了。在高山上他們不得不放棄使用功率比較高的柴油機(jī)車，取而代之的還是功率雖然不如柴油機(jī)車但不受海拔限制的蒸汽機(jī)車。
在瑞士和奧地利新的齒軌鐵路使用現(xiàn)代的蒸汽機(jī)，這些蒸汽機(jī)只需要一個(gè)人來運(yùn)行，比起過去的蒸汽機(jī)它節(jié)省60%的燃料，比起電力機(jī)和柴油機(jī)它輕50%，因此對齒軌的磨損小得多。在日內(nèi)瓦湖上也有一艘新的蒸汽機(jī)船，它是世界上第一艘遙控的蒸汽機(jī)船。
折疊編輯本段缺點(diǎn)
蒸汽機(jī)的弱點(diǎn)是:離不開鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大;新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高;它是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性限制了轉(zhuǎn)速的提高;工作過程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。
因此，拋棄了笨重鍋爐的內(nèi)燃機(jī)，最終以其重量輕，體積小、熱效率高和操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，在船舶和機(jī)車上逐漸取代了蒸汽機(jī)。汽輪機(jī)則以其熱效率高、單機(jī)功率大、轉(zhuǎn)速高、單位功率重量輕和運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，將蒸汽機(jī)排擠出了電站。
接著電動機(jī)又以其使用方便，代替了蒸汽機(jī)在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用。然而小功率蒸汽機(jī)熱效率比汽輪機(jī)高，所以在產(chǎn)煤區(qū)或只有劣質(zhì)燃料的地區(qū)或某些特殊場合，蒸汽機(jī)仍有發(fā)揮作用的余地。
折疊編輯本段發(fā)明過程
1764年，學(xué)校請瓦特修理一臺紐可門式蒸汽機(jī)，在修理的過程中，瓦特熟悉了蒸汽機(jī)的構(gòu)造和原理，并且發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機(jī)的兩大缺點(diǎn):活塞動作不連續(xù)而且慢;蒸汽利用率低，浪費(fèi)原料。以后，瓦特開始思考改進(jìn)的辦法。直到1765年的春天，在一次散步時(shí)，瓦特想到，既然紐可門蒸汽機(jī)的熱效率低是蒸汽在缸內(nèi)冷凝造成的，那么為什么不能讓蒸汽在缸外冷凝呢?瓦特產(chǎn)生了采用分離冷凝器的最初設(shè)想。
在產(chǎn)生這種設(shè)想以后，瓦特在同年設(shè)計(jì)了一種帶有分離冷凝器的蒸汽機(jī)。按照設(shè)計(jì)，冷凝器與汽缸之間有一個(gè)調(diào)節(jié)閥門相連，使他們既能連通又能分開。這樣，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸內(nèi)產(chǎn)生同樣的真空，避免了汽缸在一冷一熱過程中熱量的消耗，據(jù)瓦特理論計(jì)算，這種新的蒸汽機(jī)的熱效率將是紐可門蒸汽機(jī)的三倍。從理論上說，瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機(jī)顯然優(yōu)于紐可門蒸汽機(jī)，但是，要把理論上的東西變?yōu)閷?shí)際上的東西，把圖紙上的蒸汽機(jī)變?yōu)閷?shí)在的蒸汽機(jī)，還要走很長的路。瓦特辛辛苦苦造出了幾臺蒸汽機(jī)，但效果反而不如紐可門蒸汽機(jī)，甚至四處漏氣，無法開動。盡管耗資巨大的試驗(yàn)使他債臺高筑，但他沒有在困難面前怯步，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)布萊克知道瓦特的奮斗目標(biāo)和困難處境時(shí)，他把瓦特介紹給了自己一個(gè)十分富有的朋友--化工技師羅巴克。當(dāng)時(shí)羅巴克是一個(gè)十分富有的企業(yè)家，他在蘇格蘭的卡隆開辦了第一座規(guī)模較大的煉鐵廠。雖然當(dāng)時(shí)羅巴克已近50歲，但對科學(xué)技術(shù)的新發(fā)明仍然傾注著極大的熱情。他對當(dāng)時(shí)只有三十來歲的瓦特的新裝置很是贊許，當(dāng)即與瓦特簽訂合同，贊助瓦特進(jìn)行新式蒸汽機(jī)的試制。
從1766年開始，在三年多的時(shí)間里，瓦特克服了在材料和工藝等各方面的困難，終于在1769年制出了第一臺樣機(jī)。同年，瓦特因發(fā)明冷凝器而獲得他在革新紐可門蒸汽機(jī)的過程中的第一項(xiàng)專利。第一臺帶有冷凝器的蒸汽機(jī)雖然試制成功了，但它同紐可門蒸汽機(jī)相比，除了熱效率有顯著提高外，在作為動力機(jī)來帶動其他工作機(jī)的性能方面仍未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。就是說，瓦特的這種蒸汽機(jī)還是無法作為真正的動力機(jī)。
折疊編輯本段歷史作用
蒸汽機(jī)有很大的歷史作用，它曾推動了機(jī)械工業(yè)甚至社會的發(fā)展，解決了大機(jī)器生產(chǎn)中最關(guān)鍵的問題，推動了交通運(yùn)輸空前的進(jìn)步。隨著它的發(fā)展而建立的熱力學(xué)和瓦特在改良蒸汽機(jī)機(jī)構(gòu)學(xué)為汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ);汽輪機(jī)繼承了蒸汽機(jī)以蒸汽為工質(zhì)的特點(diǎn)，和采用凝汽器以降低排汽壓力的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了往復(fù)運(yùn)動和間斷進(jìn)汽的缺點(diǎn);內(nèi)燃機(jī)繼承了蒸汽機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和傳動形式，采用了將燃油直接輸入汽缸內(nèi)燃燒的方式，形成了熱效率高得多的熱力循環(huán);同時(shí)，蒸汽機(jī)所采用的汽缸、活塞、飛輪、飛錘調(diào)速器，閥門和密封件等，均是構(gòu)成多種現(xiàn)代機(jī)械的基本元件。
瓦特
工業(yè)革命的產(chǎn)生一部分原因是因?yàn)檎羝麢C(jī)的改良(瓦特沒有發(fā)明蒸汽機(jī)，他只是改良)，而蒸汽機(jī)車的產(chǎn)生也是因?yàn)檎羝麢C(jī)的改良以及后人的應(yīng)有而產(chǎn)生的，當(dāng)時(shí)英國鼓勵發(fā)明，并且在人口增加需要增加生產(chǎn)速度之時(shí)，便開始有人努力的改進(jìn)當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)設(shè)備，瓦特便是其中之一，而瓦特改良蒸汽機(jī)導(dǎo)致一系列技術(shù)革命引起了從手工勞動向動力機(jī)器生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。因此蒸汽機(jī)的改良絕對是促成工業(yè)革命的原因之一。而蒸汽機(jī)車是一種以蒸汽引擎作為動力來源的鐵路機(jī)車，因此若沒有蒸汽機(jī)的改良便不可能有這項(xiàng)交通工具的誕生。