早期蒸汽机的发明经历了哪几个阶段?它的发明解决了当时生产中的什么问题?
从巴本蒸汽泵到纽可门蒸汽机的早期蒸汽动力技术的发展,预告了蒸汽时代的即将到来,但是在世界上引起重大变革的还是瓦特改良后的蒸汽机即瓦特蒸汽机。
(2)瓦特改良型蒸汽机的问世
瓦特1736年生于苏格兰西部的格里诺克一个工人家庭,从小饱受贫穷和疾病的折磨,十几岁即来到伦敦当学徒,学习机械制造。1756年,瓦特回到苏格兰的格拉斯哥,想自己开业,但因学徒年限不够,只得在格拉斯哥大学谋得了一个机修工的职位。在大学里,他认识了著名的物理学家布莱克,从他那里学到了许多热学知识。1763年,他受命修理格拉斯哥大学的一台纽可门蒸汽机,得以仔细研究纽可门机的结构。
早期蒸汽机的弱点是什么?瓦特为什么要对它进一步改进呢?瓦特改良蒸汽机是为了解决现实中哪一方面的需要?
纽可门蒸汽机有两大缺点:燃料耗量大而效率低,另外就是它只能作往返的直线动作。因此,除了在燃料充足的矿井用于抽水之外,纽可门蒸汽机没有其他用途了。
到18世纪中期,工业革命已在英国展开,但是由于这时仍然以水力作为主要动力,所以这一时期的工厂大都建在了河流湍急的偏僻的山谷,交通不便,不利于生产和销售,于是动力问题成为摆在人们面前的急需解决的问题。
(展示纽可门蒸汽机与瓦特蒸汽机图)观察、比较纽可门蒸汽机和瓦特蒸汽机的不同之处,提问:针对纽可门蒸汽机的两大弱点,瓦特是如何进行改进的?
请学生上台操作瓦特蒸汽机模型进行演示实验,说明改进的情况。
18世纪60年代,瓦特经过仔细研究,主要对纽可门蒸汽机进行了两点改进:一、他在蒸汽机汽缸之后加了一个冷凝管,大大减少了热量浪费,效率成倍增长。二、他将蒸汽机的动力臂由原来的直线运动改为连续均匀的圆周运动,这样就可以驱动其他的机器工作。这种蒸汽机突破了人力、畜力、风力和水力作为机器动力的局限性,能够提供可控制的任何强度的动力,在生产中广泛应用,适用于各种工作机,被称为"万能蒸汽机"。