改变历史的六位科学家
特约作者 荀致远 关雁龙
18世纪英国发明家瓦特，改良了蒸汽机，推动了人类向工业时代大步前行。
(接上期)
4.蒸汽机的改良者
1764年，瓦特在一次维修任务中接触到了纽科门式蒸汽机。在修理纽科门式蒸汽机的过程中，他逐渐熟悉了蒸汽机的构造和原理，并且发现了这种蒸汽机存在两个非常大的缺点：第一，活塞动作不连续而且很慢，不能很好地使用蒸汽。而活塞动作不连续会导致蒸汽机在使用的过程中，会出现频繁的卡顿的情况。这就类似于我们乘坐的汽车，圆形的车轮是可以一直平稳转动的，但如果轮子的转动是转一圈停一下呢？就好像司机踩了一下油门，立即又踩了刹车，车就会忽快忽慢，在这种情况下，乘坐的人们也会感觉非常不适；第二：蒸汽利用率低，浪费原料。也就是说，这个蒸汽机在使用时非常浪费能源。就像一个漏油的发动机一样，即使已经给发动机准备了充足的燃料，可是因为这台发动机在不断的漏油，因此发动机真正用于工作的燃料就非常少，大部分都漏出去了，利用率非常低。
瓦特感觉这种蒸汽机使用起来太浪费了，因此他开始思考着如何对蒸汽机进行改良。
那么他对蒸汽机做了什么改进呢？
01第一次改良——安装冷凝器
第一步，他在蒸汽机上安装了冷凝器。在不断的思考过程中，瓦特发现旧式蒸汽机效率低的一大原因就是每次工作一段时间后，都要用冷水将汽缸冷却一次，而这个过程会消耗巨大的能量。
我们知道，蒸汽机其实就好像在烧开水，水烧开以后就会有蒸汽向上顶，蒸汽机就是利用这个力量来工作的。而汽缸就是用来盛放水的地方，蒸汽机每次好不容易把水烧开了，终于可以开始工作了，可是才工作没一会儿，就需要浇冷水把汽缸冷却掉。然而如果想要蒸汽机再次工作，又需要重新将汽缸内的水烧开，蒸汽机才能再次开始工作，如此往复循环，大部分的能量都被用于将汽缸内的水烧开了，用于工作的能量也就大大减少。
那么瓦特怎么解决这个问题的呢？他首先确定了冷却汽缸的目的：把蒸汽冷却重新变成水。那么能不能不把汽缸降温，就可以把蒸汽变成水呢？在产生这种设想以后，瓦特在同一年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。
根据瓦特的构想，这种新的蒸汽机的热效率将是老式纽科门蒸汽机的3倍。似乎这个问题就这样轻易地被解决了。可是实际上呢，瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，效果反而不如纽科门的蒸汽机，甚至四处漏气，无法开动。他制作的蒸汽机甚至不能把蒸汽收集起来，蒸汽都跑掉了。
雪上加霜的是，在那个时代，制作一个蒸汽机是很昂贵的，瓦特的实验使他欠了很多债务。但他没有在困难面前退缩，他仍旧顶着巨大的压力继续进行试验。直到解决了他的蒸汽机漏气的问题，改良出了效率比旧式蒸汽机高得多的新式蒸汽机。而新式的蒸汽机也逐步被应用于各种工厂中。
02第二次改良——加隔热层添润滑油
瓦特在对蒸汽机进行了初步的改良后，并没有就此满足，仅仅用了3年时间，他就再次对蒸汽机进行了进一步的改良。他在汽缸的外面增加了隔热层，就像给汽缸穿上了一层厚衣服，汽缸的热量就不容易散发，这样在汽缸加热到一定程度后，维持温度需要消耗的能量就会减少，消耗减少也意味着效率的提高；不仅如此，瓦特还在其他地方做了改良，比如他将活塞装置中添加了润滑油。在机械结构中使用润滑油是非常常见的，我们也知道使用油是可以让机器运动的更加顺滑，不至于在工作过程中使机器磨损严重，但是在当时而言，瓦特的这一改进却是意义非凡，加入油润滑以后的机器损耗再次降低，效率在之前的基础上再次得到提升。工厂有了先进的机器，也有了充足的能源，由此，人类向着工业时代大步前行。
（待续）
