發明家詹姆斯·瓦特出生於蘇格蘭,被世人稱為蒸汽機發明家,是工業革命史上的關鍵人物。
瓦特
和許多發明一樣,一項重大發明往往都是一個逐步改進的過程,蒸汽機的從發明到廣泛應用由好幾個人參與其中。實際上瓦特並不是第一個發明蒸汽機的人。公元1世紀,亞曆山大·希羅曾設計過類似的機器。1698年,湯姆斯·薩威利獲得了用蒸汽機抽水的專利權。1712年英國人湯姆斯·牛考門獲得了稍加改進的蒸汽機的專利權。但是牛考門蒸汽機效率非常低,隻能用於煤礦排水。
1764年瓦特在修理一台牛考門蒸汽機時,對這種機器產生了興趣。雖然瓦特隻受過一年的機械製造訓練,但卻具有非凡的發明天才。他對牛考門機做出非常重要的改進。那就是為什麼世人認為是他發明了第一台有實用價值的蒸汽機。
瓦特所做的第一項重大革新就是增加一個獨立的凝汽室,於1769年獲得專利權。他還使蒸汽缸與外界絕緣,又於1782年發明了雙動發動機。連同一些較小的革新一起,這些發明使蒸汽機的效率至少提高了4倍。實際上效率的提高意味著一台低效的裝置與一台有巨大工業價值的機械之間的天壤之別。
1781年,瓦特還發明了一套齒輪,從而使蒸汽機的往複運動變換成為旋轉運動。這套齒輪使蒸汽機的用途增多。瓦特又發明了自動調節蒸汽機運轉速度的離心式調速器(1788年)、壓力計(1790年)、計數器、示功器、節流閥以及許多其他儀器。
雖然瓦特很具創新頭腦,但他本人似乎不善經營,所幸的是他在1775年同一個非常能幹的商人、工程師馬婁·布爾頓合股成立了一個瓦特—布爾頓公司。該公司生產了大量的蒸汽機,這使得兩人都從中獲利頗豐。
從推動社會進步角度來看,蒸汽機的重要性是難以估價的。當然,在工業革命中也出現了許多其他發明,如在采礦、冶煉和許多工業機械等方麵都有所發明。其中的幾項發明如滑輪梭子和勒尼紡紗機都誕生在瓦特著手之前。其他發明中的大多數隻代表了局部改進,沒有哪一項能單獨地對工業革命起到舉足輕重的作用。然而蒸汽機則不同,它起著關鍵性的作用,沒有它,工業革命的曆史進程就難以想象。在它之前雖然風車和水輪有一定的用途,但是主要的動力一向是人的肌體,這個因素嚴重地阻礙了工業生產力的進步。隨著蒸汽機的發明,這一障礙消除了。現在有了可供生產使用的巨大能量,生產也就隨之有了巨大的增長。1973年禁運石油使我們認識到缺乏能量會多麼嚴重地阻礙工業的發展,這個經曆能讓我們大體上認識到瓦特的發明對工業革命的重要價值與意義。
蒸汽機作為動力來源,它的作用得到了許多其他方麵和形式的重要應用。1783年馬貴斯·朱費羅伊·達班斯成功地使用蒸汽機驅動船的航行;1804年理查德,特利維西克製造出第一台蒸汽機車。不過這兩種機型從經濟角度來看都不是成功的。然而數十年之內,蒸汽機運用於輪船和鐵路使水陸交通都發生了革命。
在曆史上,工業革命與美國革命和法國革命幾乎是同一時期出現的。雖然人們當時似乎對工業革命認識不清楚,但是今天我們可以看出它對人類日常生活的作用顯然要比那兩場偉大政治革命都重要得多。因此,詹姆斯·瓦特被世人視為曆史上最有影響的人物之一。
瓦特除了發明蒸汽機外還取得了其他一些成就。例如他引入了第一個功率單位:馬力;他發明了壓容圖,用圖示的形式表明蒸汽壓力如何隨汽缸的有效容積而變動,後由於克拉珀龍的工作得以在熱力學、熱機效率研究中廣泛應用;他還發明了複寫墨水及其他一些儀器。由於他在科學技術上的貢獻,1785年被選為倫敦皇家學會會員;1806年被授予格拉斯哥大學法學博士頭銜;1814年被選為法國科學院外籍院士。