倔犟的性格
瓦特1736年出生于英国苏格兰西部的格林诺克镇,他的祖父曾经是一位教师,教授数学、测量学和航海学,父亲原来是个造船技术工人。耳濡目染,瓦特从幼年起就随父亲学习各种手艺。他心灵手巧,从小接触和了解了不少技术方面的知识,并养成了一种独立思考和探索奥秘的兴趣和习惯。他的家庭环境对他日后攀登技术高峰起到了一定的作用。
瓦特从小性格就很倔犟。他和别的孩子一样都喜欢玩具,但是与众不同的是,到他手里的玩具一定要拆开,零件要卸下来,要看个究竟,弄个明白。然后再按照原来的模样,安装上,组合好,使玩具恢复原状。一次邻居家孩子的小车坏了,那个孩子很着急,瓦特拿过来,鼓捣鼓捣就好了。像这样的事可多了,瓦特给孩子们修好了许多玩具。
瓦特的父亲是一个穷苦的木匠,整日如牛负重地劳动着。母亲负担家务,整个家庭充满着痛苦和忧愁,由于他出生于这样贫寒的家庭,自然父母很难给他以结实、健康的身体。童年的瓦特身体非常虚弱,骨瘦如柴,贫病交加,使他失去了入学读书的机会。时间长了,孩子们也都不体谅他,见他不上学,游手好闲,常常半真半假地说他坏话,叫他“懒孩子”、“病包子”。瓦特听了很不高兴。
瓦特很有自尊心。他不甘心这样虚度童年,他渴望学习。在他的强烈要求下,父母拗不过他,只好答应,不管春夏秋冬,不管怎样辛苦劳累,都要抽空教他读书、写字,有时还教他学些算术。就这样,童年的瓦特,在贫寒的家庭里,过着他那聊以自慰的学习生活。学的知识虽不多,他却记得很牢固,有时还能举一反三。大约在他六七岁时,发生过这样一件事:
有一天,一位客人来看望他父亲。闲聊时,客人看见瓦特正拿着一支粉笔在地板上、火炉上画些圆圈和直线。
客人便关切地对他父亲说:“你为什么不送孩子进学校学些有用的功课呢?在家里乱画,岂不白白浪费时光吗?”
父亲马上哈哈笑起来,然后回答说:“先生,你仔细看看,你看我的孩子在画什么?”
客人很纳闷,好奇地走过去,细心地瞧了一阵子,便恍然大悟地说:“啊,原来是这样。这孩子画的是圆形和方形的平面图哇!这不是浪费,是在演算一个几何学上的问题,绝不是浪费!”说完后,赞许地拍拍瓦特的肩膀。
瓦特的倔犟性格,表现在他对文化科学知识的追求上,孜孜不倦,不达目的,决不释手。倔犟的性格没有给他带来什么损失,相反的成了他可贵的东西。
水蒸气的启示
随着智育的发展,瓦特对客观存在的一些事物都发生了浓厚的兴趣,产生了好奇和钻研之心。这为他以后发明蒸汽机打下了良好的基础。
在瓦特的故乡——格林诺克的小镇子上,家家户户都是生火烧水做饭。对这种司空见惯的事,没有人会特意留心观察到。但是,瓦特就留了心。
有一天,他在厨房里看祖母做饭。灶上坐着一壶开水。开水在沸腾。壶盖啪啪啪地作响,不停地往上跳动。瓦特观察好半天,感到很奇怪,猜不透这是什么缘故,就问祖母:“什么玩意儿使壶盖跳动呢?”
祖母回答说:“水开了,就这样。”
瓦特没有满足,又追问:“为什么水开了壶盖就跳动?是什么东西推动它吗?”
可能是祖母太忙了,没有功夫答对他,便不耐烦地说:“不知道”。
瓦特刨根问底地问:“这些有什么意思呢?”
最终,瓦特在他祖母那里不但没有找到答案,反而受到了冤枉的批评,心里很不舒服,可他并不灰心。
连续几天,每当做饭时,他就蹲在火炉旁边细心地观察着。起初,壶盖很安稳,隔了一会儿,水要开了,发出哗哗的响声,壶里的水蒸气冒出来,推动壶盖跳动了。蒸气不住地往上冒,壶盖也不停地跳动着,好像里边藏着个魔术师,在变戏法似的。
瓦特高兴极了,几乎叫出声来,他把壶盖揭开了盖上,盖上了又揭开,反复验证。他还把杯子、调羹遮在水蒸气喷出的地方。瓦特终于弄清楚了,是水蒸气推动壶盖跳动,这水蒸气的力量还真不小呢。
就在瓦特兴高采烈、欢喜若狂的时候,祖母又开腔了:“你这孩子,不知好歹,水壶有什么好玩的,快给我走开!”她漫不经心地说。
他的祖母过于急躁和主观了,这随随便便不放在心上的话,险些挫伤了瓦特的自尊心和探求科学知识的积极性。
年迈的老人根本不理解瓦特的心,她不曾想到“水蒸气”对瓦特有多么大的启示!水蒸气推动壶盖跳动的物理现象正是瓦特发明蒸汽机的认识源泉。
坎坷的道路
瓦特刻苦好学,有时读书通宵达旦。十五岁时,就读了一些工艺和物理方面的书籍,已经具有了一些自然科学知识。他喜欢天文学,常常一个人躺在草地上,观察天空的星星。他喜欢做模型;小起重机、小辘轳、小抽气筒以及船上用的各种物件,他几乎都做过,有的反复做过多次。他父亲被孩子的好学精神感动了,慷慨地把自己使用多年的一套木工工具送给了瓦特,以示支持。瓦特利用这些工具,运用所学知识,试作了一件发电机器。这种机器转动时,能放射出灿烂耀眼的火花,还能产生一种电流,触到身上,有强烈的刺激感。邻居的孩子看了感到既新奇又神秘,都说瓦特了不起;年长的人也赞扬瓦特,说他有出息。
瓦特的学习生活非常有趣味,可是天下常常有一些不以人的主观意愿为转移的事。瓦特十八岁那年,家庭生活更加困苦,几乎到了断炊的地步。生活所迫,他不得不去外地谋生。他离开家庭时,衣服褴褛,只背着一个衣箱,箱中除了仅有的一件旧背心、一双袜子外,其余的则是工具和那件破围裙了。
开始,瓦特到了格拉斯哥,在一家数学仪器店里,学习制造仪器。这工作倒可心,活儿很顺手,又能向长者学习一些技艺。
可是老板很吝啬,对瓦特很刻薄。这种谋生,解决不了家庭的困难。不久,他随着一位老船长到了伦敦。原想到伦敦也许会好一些,没想到,反而遭了难。瓦特几乎天天徘徊在街头上找工作。也许人家看他面容过于憔悴了吧,多日来,没有一个人收留他、雇佣他。伦敦是一个繁华的城市,有百万人口,然而却容纳不下一个年轻的单身汉。在万不得已的情况下,他以不计报酬的特殊条件,在一家钟表店里落了脚。伦敦的寒酸生活,摧残了瓦特那经不起折腾的身体,使他失去了青春的活力,但也磨炼了他的毅力。过了一段时间,瓦特使离开了这敲骨吸髓的钟表店,返回格拉斯哥城。
到了格拉斯哥,瓦特打算支撑个门户,开设一家制造数学仪器的小商店。在筹划中,遭到了同行业主的刁难和阻拦,没有实现。说也巧,正在为难之时,得到了本城一位大学教授的帮助。教授给他在格拉斯哥大学里借了一间房子,名义上是专门为大学制造数学仪器,可实际上,是修理理科仪器。在这所大学里,他结识了一些教授、学者,他阅读了一些科学书籍,打开了科学知识宝库的大门,他如饥似渴的求知欲,得到了起码的满足。在这里,他恢复了身体,恢复了青春。此时瓦特刚刚二十岁。
坎坷的道路,使瓦特看到了人世间的辛酸和不平。但他没有气馁,反而增加了勇气,他要通过高尚的劳动,勤劳的双手,去迎接那新的希望和光明。
瓦特对蒸汽机的最初设想
1764年,学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机,在修理的过程中,瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理,并且发现了这种蒸汽机的两大缺点:活塞动作不连续而且慢;蒸气利用率低,浪费原料。以后,瓦特开始思考改进的办法。直到1765年的春天,在一次散步时,瓦特想到,既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸气在缸内冷凝造成的,那么为什么不能让蒸气在缸外冷凝呢?瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想。
在产生这种设想以后,瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计,冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连,使他们既能连通又能分开。这样,既能把做工后的蒸气引入汽缸外的冷凝器,又可以使汽缸内产生同样的真空,避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗,据瓦特理论计算,这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。
从1766年开始,在三年多的时间里,瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难,终于在1769年制出了第一台样机,把蒸汽机改成为发动力较大的单动式发动机。
同年,瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了,但它同纽可门蒸汽机相比,除了热效率有显著提高外,在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。就是说,瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。
后来又经过多次研究,1782年,他完成了新的蒸汽机的试制工作。机器上有了联动装置,把单式改为旋转运动,完善的蒸汽机发明成功了。
由于蒸汽机的发明,加之英国当时煤铁工业发达,所以英国就成为世界上最早利用蒸气推动铁制“海轮”的国家。十九世纪,开始海上运输改革,一些国家进入了所谓的“汽船时代”。
从此,船只就行驶在茫茫无际的海洋上了。随之而来,煤矿、工厂、火车也全应用了蒸汽机。体力劳动解放了,经济发展了。这不能不说是蒸汽机发明的成果。当然也是蒸汽机的发明家瓦特的功劳。因此,瓦特在世界上享有盛名。
瓦特的一生充满着艰苦和斗争,他走过的道路坎坷不平。但他仍在艰苦和坎坷中为人类造福,为人类的前进开辟了新的里程。
名人坊:
詹姆斯·瓦特(公元1736—1819年)是英国著名的发明家,工业革命时期的重要人物,英国皇家学会会员和法兰西科学院外籍院士。他对当时已出现的蒸汽机原始雏形作了一系列的重大改进,发明了单缸单动式和单缸双动式蒸汽机,提高了蒸汽机的热效率和运行可靠性,对当时社会生产力的发展做出了杰出贡献。他还发明了气压表、汽动锤。
瓦特十分重视学习和实践。学习,丰富了他的智慧;实践,结出了丰硕的成果。后人为了纪念他,将功率的单位定为瓦特,常用符号“W”表示。他的名字将永远刻在人类的历史上。