科學史上的今日—1月19日，偉大的發明家瓦特出生

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因為有了他，世界迎來了第一次工業革命 今天是偉大的發明家詹姆斯·瓦特的生日，詹姆斯·瓦特于1736年1月19日出生在蘇格蘭格拉斯哥附近的港口小鎮格林諾克。 瓦特出生在一個較富裕的家庭，父親是一位熟練的造船工人，擁有自己的船只與造船作坊，母親則出身于貴族家庭，良好的家庭環境賦予了瓦特一定的物質基礎和文化氛圍。然而，瓦特早年身體較弱，不常去學校，主要接受母親在家中的教育。但他從小就表現出了對機械的濃厚興趣和非凡的動手能力，以及卓越的數學天分。 瓦特逝世于1819年8月25日，在他的一生中，為人類社會的進步做出了不可磨滅的貢獻。 瓦特最為著名的發明就是對蒸汽機的改良。1757年，格拉斯哥大學的教授提供給瓦特一個機會，讓他在大學里開設了一間小修理店，由于他出色的工作能力，得到了學校和老師與同學們的認可。同年格拉斯哥大學任命瓦特為其正式“數學儀器制造師”，并在校園里安排了一個車間。 瓦特的小店開業5年后，在朋友羅賓遜教授的引導下，瓦特開始了對蒸汽機的實驗。直到此時，瓦特也還從未親眼見過一臺可以運轉的蒸汽機，但是他開始建造自己的蒸汽機模型。初步的實驗失敗了，但是他堅持繼續實驗并且閱讀了所有他能找到的有關蒸汽機的材料，獨立地發現了潛熱的重要性（盡管這在好幾年前就被布萊克教授發現了，但瓦特當時并不知情）。 1763年，瓦特得知格拉斯哥大學有一臺紐科門蒸汽機（Newcomen steam engine），但是正在倫敦修理，他請求學校取回了這臺蒸汽機并親自進行了修理。修理后這臺蒸汽機勉強可以工作，但是效率很低。經過大量實驗，瓦特發現效率低的原因是由于活塞每推動一次，氣缸里的蒸汽都要先冷凝，然后再加熱進行下一次推動，從而使得蒸汽80%的熱量都耗費在維持氣缸的溫度上面。瓦特意識到了這種蒸汽機存在活塞動作不連續且慢、能量流失嚴重、熱效率低下等弊病（紐可門蒸汽機當時的轉換效率只有0.5%）。經過不斷的研究和試驗，在1765年，他設計出了帶有分離冷凝器的蒸汽機，將做功后的蒸汽排入汽缸外的冷凝器，避免了汽缸在一冷一熱過程中的能量消耗，據理論計算，此新型蒸汽機熱效率為紐可門蒸汽機的3倍以上。此后，瓦特繼續對蒸汽機進行改進，1781年發明了“太陽與行星齒輪系統”，使蒸汽機得以應用到機床、織布機與起重機上；1782年設計出雙向作用蒸汽機；同年還提出了“馬力”的概念；1784年增加了自動調節蒸汽機速率的裝置；1788年設計了飛球離心調速器；1790年發明壓力計，完成了瓦特式蒸汽機的歷史性飛躍。 瓦特的偉大成就不僅僅局限于蒸汽機的發明和改良。他還發明了液體比重計、信件復印機等，他最先提議用螺旋槳代替明輪推動船舶，親自發現了用氯作為漂白的方法，為日后的“漂白粉”奠定了基礎。后人為了紀念他的貢獻，將功率的單位定為“瓦特”。 瓦特的發明對第一次工業革命產生了深遠的意義。首先，瓦特蒸汽機的出現，使工廠選址不再依賴于煤礦和水能，可以建立在更經濟、更有效的地方，且能常年運轉，大大提高了生產效率，促進了規模化經濟的發展，使得商業投資更有效率。其次，蒸汽機為一系列精密加工革新提供了可能，更高的工藝保證了各種機器包括蒸汽機本身性能的提高，進而推動了整個工業生產領域的技術進步。此外，瓦特蒸汽機的廣泛應用，還引發了交通運輸領域的變革，蒸汽火車和蒸汽輪船的相繼問世，改變了人們的出行方式和貨物的運輸方式，加強了世界各地的聯系和交流。 詹姆斯·瓦特以他的智慧、創造力和堅韌不拔的精神，開辟了人類利用能源的新時代，使人類進入了“蒸汽時代”。他的發明和成就不僅對當時的社會產生了巨大的推動作用，也為后世的科技發展和工業進步奠定了堅實的基礎。在此致敬用科學與發明推動人類社會進步的天才的科學家和發明家。

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