正文 第20章 物理化學中的發明與創造(2)(1 / 3)

當布萊克知道瓦特的奮鬥目標和困難處境時,他把瓦特介紹給了自己一個十分富有的朋友——化工技師羅巴克。

當時羅巴克是一個十分富有的企業家,他在蘇格蘭的卡隆開辦了第一座規模較大的煉鐵廠。雖然當時羅巴克已近50歲,但對科學技術的新發明仍然傾注著極大的熱情。他對當時隻有三十來歲的瓦特的新裝置很是讚許,當即與瓦特簽定合同,讚助瓦特進行新式蒸汽機的試製。

從1766年開始,在三年多的時間裏,瓦特克服了在材料和工藝等各方麵的困難,終於在1769年製出了第一台樣機。同年,瓦特因發明冷凝器而獲得他在革新紐可門蒸汽機的過程中的第一項專利。

第一台帶有冷凝器的蒸汽機雖然試製成功了,但它同紐可門蒸汽機相比,除了熱效率有顯著提高外,在作為動力機來帶動其他工作機的性能方麵仍未取得實質性進展。就是說,瓦特的這種蒸汽機還是無法作為真正的動力機。

改進曆程

自1769年試製出帶有分離冷凝器的蒸汽機樣機之後,瓦特就已看出熱效率低已不是他的蒸汽機的主要弊病,而活塞隻能做往返的直線運動才是它的根本局限。

1781年,瓦特仍然在參加圓月學社的活動。也許在聚會中會員們所提到的天文學家赫舍爾在當年發現的天王星以及由此引出的行星繞日的圓周運動啟發了他,也許是鍾表中的齒輪的圓周運動啟發了他。他想到了把活塞往返直線運動變為旋轉的圓周運動就可以使動力傳給任何工作機。同年,他研製出了一套被稱為“太陽和行星”的齒輪聯動裝置,終於把活塞的往返直線運動轉變為齒輪的旋轉運動。為了使輪軸的旋軸增加慣性,從而使圓周運動更加均勻,瓦特還在輪軸上加裝了一個火飛輪。

正是由於對傳統機構的這一重大革新,瓦特的這種蒸汽機才真正成為了能帶動一切工作的動力機。1781年底,瓦特以發明帶有齒輪和拉杆的機械聯動裝置獲得第二個專利。

由於這種蒸汽機加上了輪軸和飛輪,這時的蒸汽機在把活塞的往返直線運動轉變為輪軸的旋轉運動時,多消耗了不少能量。這樣,蒸汽機的效率不是很高,動力不是很大。

為了進一步提高蒸汽機的效率,瓦特在發明齒輪聯動裝置之後,對汽缸本身進行了研究。他發現,雖然把紐可門蒸汽機的內部冷凝變成了外部冷凝,使蒸汽機的熱效率有了顯著提高,但他的蒸汽機中蒸氣推動活塞的衝程工藝與紐可門蒸汽機沒有不同。兩者的蒸汽都是單項運動,從一端進入,另一端出來。

他想,如果讓蒸氣能夠從兩端進入和排出,就可以讓蒸氣既能推動活塞向上運動又能推動活塞向下運動。那麼,他的效率就可以提高一倍。

1782年,瓦特根據這一設想,試製出了一種帶有雙項裝置的新汽缸。由此瓦特獲得了他的第三項專利。

把原來的單項汽缸裝置改裝成雙項汽缸,並首次把引入汽缸的蒸氣由低壓蒸氣變為高壓蒸氣,這是瓦特在改進紐可門蒸汽機過程中的第三次飛躍。

通過這三次技術飛躍,紐可門蒸汽機完全演變成了瓦特蒸汽機。

從最初接觸蒸氣技術到瓦特蒸汽機研製成功,瓦特走過了二十多年的艱難曆程。瓦特雖然多次受挫、屢遭失敗,但他仍然堅持不懈、百折不回,終於完成了對紐可門蒸汽機的三次革新,使蒸汽機得到了更廣泛的應用,成為改造世界的動力。

1784年,瓦特以帶有飛輪、齒輪聯動裝置和雙項裝置的高壓蒸汽機的綜合組裝取得了他在革新紐可門蒸汽機過程中的第四項專利。1788年,瓦特發明了離心調速器和節氣閥;1790年,他又發明了汽缸示工器,至此瓦特完成了蒸汽機發明的全過程。

威力無比的炸藥

諾貝爾的父親是一位頗有才幹的發明家,傾心於化學研究,尤其喜歡研究炸藥。受父親的影響,諾貝爾從小就表現出頑強勇敢的性格,他經常和父親一起去實驗炸藥。多年隨父親研究炸藥的經曆,也使他的興趣很快轉到應用化學方麵。

1862年夏天,他開始了對硝酸甘油的研究。這是一個充滿危險和犧牲的艱苦曆程,死亡時刻都在陪伴著他。在一次進行炸藥實驗時發生了爆炸事件,實驗室被炸得無影無蹤,5個助手全部犧牲,連他最小的弟弟也未能幸免。這次驚人的爆炸事故,使諾貝爾的父親受到了十分沉重的打擊,沒過多久就去世了。

他的鄰居們出於恐懼,也紛紛向政府控告諾貝爾。此後,政府不準諾貝爾在市內進行實驗。

但是諾貝爾百折不撓,他把實驗室搬到市郊湖中的一艘船上繼續實驗。經過長期的研究,他終於發現了一種非常容易引起爆炸的物質——雷酸汞,他用雷酸汞做成炸藥的引爆物,成功地解決了炸藥的引爆問題,這就是雷管的發明。

它是諾貝爾科學道路上的一次重大突破。

礦山開發、河道挖掘、鐵路修建及隧道的開鑿,都需要大量的烈性炸藥,所以硝酸甘油炸藥的問世受到了普遍的歡迎。

諾貝爾在瑞典建成了世界上第一座硝酸甘油工廠,隨後又在國外建立了生產炸藥的合資公司。但是,這種炸藥本身有許多不完善之處。存放時間一長就會分解,強烈的振動也會引起爆炸。在運輸和貯藏的過程中曾經發生了許多事故。