工業(yè)革命——蒸汽機(jī)帶來的時(shí)代變革

眾所周知，人類從手工業(yè)時(shí)代進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代的分水嶺是兩次工業(yè)革命，而工業(yè)革命開始的標(biāo)志之一則是瓦特改良了蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)的改良帶來了人類社會(huì)的革新，也極大得提升了人類的發(fā)展進(jìn)程。瓦特并不是蒸汽機(jī)的發(fā)明者，在他之前，早就出現(xiàn)了蒸汽機(jī)，即紐科門蒸汽機(jī)，但它的耗煤量大、效率低。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(dòng)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)。

蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命。直到20世紀(jì)初，它仍然是世界上最重要的原動(dòng)機(jī)，后來才逐漸讓位于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等。

簡單蒸汽機(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。從鍋爐來的新蒸汽，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(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。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。

蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和改進(jìn)促進(jìn)了社會(huì)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(duì)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。

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(duì)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(dòng)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(hào)。此后，蒸汽機(jī)在船舶上作為推進(jìn)動(dòng)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(dòng)在一條環(huán)形軌道上開動(dòng)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(hào)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?jiǎng)恿C(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(dòng)機(jī)。

蒸汽動(dòng)力的船只或多或少甚至影響了拿破侖戰(zhàn)爭的進(jìn)程，當(dāng)時(shí)拿破侖在歐洲大陸所向披靡，獨(dú)孤求敗，而在海上，號(hào)稱日不落帝國的英國擁有世界上最強(qiáng)大的海軍，他們的艦船大多是蒸汽動(dòng)力；而當(dāng)時(shí)拿破侖的艦隊(duì)也很龐大，但他們有致命的弱點(diǎn)，艦船大多是木制的。也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，法國始終未能在海上擊敗英國，拿破侖不得不采取禁海令來孤立英國，從而是英國占有了廣闊的大海，同時(shí)引起了歐洲大陸各國的不滿，招致兵敗被流放的命運(yùn)。