James Watt（17??36年1月19日 - 1819年8月25日）是苏格兰的发明家，工程师和化学家。他开发了一种可使用单独冷凝器的可行蒸汽机 ; 这项创新使蒸汽机成为广泛用途的有用工具。在许多方面，瓦特的发明 - 或者更确切地说，他对早期发明的改进，纽科门蒸汽机 - 是工业革命背后的技术推动力。
早期生活
詹姆斯瓦特于1736年1月19日出生在苏格兰格里诺克，是詹姆斯瓦特（1699-1737）和艾格尼丝穆尔黑德（1901-1754）四个幸存的孩子。格里诺克是一个渔村，在瓦特的一生中成为一个拥有蒸汽船队的繁忙小镇。詹姆斯小的祖父托马斯瓦特（1642-1734）是一位着名的数学家和当地校长。James Sr.是格里诺克的杰出公民，也是一位成功的木匠和船上的小贩，他们在装备船舶和工作仪器，指南针和象限上工作。在不同时期，詹姆斯老人也是该镇的首席法官和财务主管。
教育
詹姆斯瓦特很聪明，但由于身体不好，他无法定期上学。相反，他通过与父亲一起从事木工项目，获得了他后来在工程和工具方面所需的技能。到6岁时，詹姆斯·瓦特正在解决几何问题并对蒸汽的性质进行最早的调查，其中包括试验他母亲的茶壶。在少年时代，瓦特是一个狂热的读者，在他手中的每本书中都找到了令他感兴趣的东西。
当瓦特最终被送到乡村学校时，他的健康状况使他无法快速进步; 只有当他13岁或14岁时才开始展示自己的能力，特别是在数学方面。他的业余时间花在用铅笔勾画，雕刻，并在木工和金属工具台上工作。他制作了许多巧妙的机械作品和一些漂亮的模型，并喜欢修理航海乐器。
学徒
在他母亲于1754年去世后，18岁的瓦特被送往格拉斯哥与他的叔叔约翰·穆尔黑德作为商人进行训练。他母亲的一位亲戚是格拉斯哥学院东方语言与人文系主任，瓦特成为那里的文学社团成员。他还会见了格拉斯哥的其他学者，他们将证明他的职业生涯有影响力和支持：罗伯特迪克，自然哲学教授罗伯特辛普森在数学，和威廉卡伦在医学和化学。
是迪克建议瓦特去伦敦接受数学仪器制造商培训。随着一封介绍信，瓦特于1755年离开伦敦，开始与乐器制造商约翰摩根合作。瓦特不是正式的学徒，但他确实从事过机械仪表工作：摩根认为他很有才华但是花了很长时间才完成他的工作。摩根的工作在1756年6月结束，迪克让他获得了一个短期的职位，可以研究天文钟，反射望远镜和运输工具。
瓦特在年底回到格里诺克，但他很快回到了格拉斯哥，在那里他开始了一个象限制造的小企业。他被任命为格拉斯哥学院的数学仪器制造者，得到迪克的替代者约翰·安德森的支持，以及卡伦的替代和化学家的支持。约瑟夫布莱克（1728-1799）。布莱克因其潜在和特定的热量以及他发现二氧化碳的工作而闻名，他将成为瓦特的坚定支持者。
早期实验
1759年，格拉斯哥的学生John Robison向Watt展示了Newcomen蒸汽机的模型并建议它可能用于推进车厢。Newcomen于1703年由Thomas Newcomen（1664-1729）发明并获得专利，Watt开始使用锡蒸汽缸和通过齿轮系统连接到驱动轮的活塞来构建微型模型。
在他自己的实验中，他首先使用了药剂师的试验和用于蒸汽水库和管道的空心手杖，后来又使用了Papin的消化器和普通的注射器。后一种组合制成了非冷凝发动机，其中他使用的压力为15磅/平方英寸。阀门是手工操作的，James Watt看到需要一个自动阀门齿轮来制造一台工作机器。然而，这个实验没有实际结果，并且在接下来的几年里，他放弃了这项研究。
瓦特一直待着这所学院，直到1760年代，当时他与一位名叫约翰克雷格的商人建立了伙伴关系，部分由黑人资助。他们的一个冒险是在18世纪用盐生产碱，碱只能从植物中生产。Craig和Watt是几个寻找化学方法的人之一，这种努力直到1820年才实现.Watt和Craig还致力于制作陶瓷窑和釉料以制作镀锡铝釉。
婚姻和家庭
1764年，瓦特与玛格丽特·米勒（Margaret Millar）结婚，后者被称为佩吉（Peggy），自从他们还是孩子以来就一直都知道。他们将有五个孩子，其中只有两个生活在成年期：玛格丽特，出生于1767年，詹姆斯三世，出生于1769年，成年后将成为他父亲的主要支持和商业伙伴。
Newcomen蒸汽机
在1763年至1764年的冬天，格拉斯哥的约翰安德森要求瓦特修理一个纽科门引擎的模型。他能够让它运转，但他很好奇为什么机器消耗了如此多的蒸汽和冷凝水。瓦茨开始研究蒸汽机的历史，并对蒸汽的性质进行了实验研究。
Newcomen蒸汽机型号的锅炉是按比例制造的，无法提供足够的蒸汽来为发动机提供动力。它的直径约为9英寸; 蒸汽缸的直径为2英寸，活塞行程为6英寸。瓦特制造了一种新的锅炉，可以测量蒸发的水量和蒸汽在发动机的每个行程中冷凝。
Watt很快发现发动机需要非常少量的蒸汽来加热大量的水。当发动机的下冲程发生冷凝时，他立即开始准确地确定蒸汽缸中蒸汽和水的相对重量。詹姆斯·瓦特独立地证明了他的导师和支持者约瑟夫·布莱克发现的“ 潜热 ” 的存在。瓦特带着他的研究去了布莱克，他与瓦特分享了他的知识。Watt发现，在沸点时，他的冷凝蒸汽能够加热六倍于其用于产生冷凝的水的重量。
瓦特的独立冷凝器
认识到蒸汽重量对于重量来说是一个比水更大的吸收剂和储存热量，瓦特看到了比以前尝试更加小心地节约它的重要性。起初，他节约了锅炉并用木制“壳”制造锅炉，以防止传导和辐射造成的损失。他还使用了比Newcomen更多的烟道，以确保更完全地吸收炉内气体的热量。他还用非导电材料覆盖了他的蒸汽管道，并采取一切预防措施确保完全利用燃烧热量。
他很快发现Newcomen发动机的热量损失来源是：
气缸本身散热，由黄铜制成，既是良导体又是良好的散热器。
由于在产生真空时每次冲程都需要冷却气缸而导致的热量损失。
由于活塞下方的蒸汽压力导致的动力损失，这是不完全冷凝方法的结果。
他首次尝试使用非导电材料制成的圆筒，用浸泡在油中的木材制成然后烘烤，这确实增加了蒸汽的经济性。然后，他通过测量发动机每次冲程使用的蒸汽量，对蒸汽的温度和压力进行了一系列非常精确的实验。他能够证实他之前得出的结论，即供应给发动机的四分之三的热量被浪费了。
进一步改进
在他的科学调查之后，James Watt致力于改进蒸汽机，智能地了解其现有的缺陷并了解其原因。Watt很快发现，为了减少蒸汽缸中蒸汽工作的损失，有必要找到一种方法来不断地保持汽缸与进入汽缸的蒸汽一样热。
根据詹姆斯·瓦特的说法：“我想到了这个想法，因为蒸汽是一个弹性体，它会涌入真空中，如果在圆筒和一个用尽的容器之间进行通信，它就会涌入它，并且可能会在没有冷却气缸的情况下冷凝。然后我看到如果我使用喷气式飞机，我必须摆脱冷凝蒸汽和注射水，就像Newcomen的发动机一样。我想到了两种方法：首先，水可能是如果可以在35或36英尺的深度处获得一个喷射式喷射器，那么可以通过一个小型泵提取任何空气。第二个是使泵足够大以提取水和空气“。
他继续说道，“经过分析，这项发明看起来并不像看起来那么大。在我找到蒸汽机的状态下，观察使其发挥作用所需的燃料量并不是很大的精力。它将永远阻止其广泛的实用性。我的进步的下一步同样容易 - 询问燃料消耗大的原因是什么。这也很容易被提出，即，需要带来的燃料浪费整个气缸，活塞和相邻部件，从寒冷的水到蒸汽的热量，一分钟不少于15到20次。“
詹姆斯瓦特发明了他最重要的独立冷凝器。他接着对他的新发明进行了实验测试。他的小模型工作得非常好，真空的完美使得机器提升了悬挂在活塞杆上的18磅重物。然后他构建了一个更大的模型，其测试结果证实了他第一次实验的结果。
瓦特打造自己的蒸汽机
Watt需要花费数年才能弄清楚新蒸汽机的细节。首先，瓦特必须找到一种方法来防止冷凝器充满水。他尝试了几种方法，包括一个空气泵，它释放了冷凝器中收集的水和空气，减少了真空。接下来，他用油和牛脂代替用于润滑活塞的水，保持蒸汽密封并防止汽缸冷却。
气缸冷却的另一个原因及其操作中的动力浪费是空气的进入，其在每次冲程时沿着气缸跟随气缸，通过其接触冷却其内部。发明人通过用外壳或“蒸汽夹套”覆盖汽缸顶部并围绕整个汽缸来防止这种情况发生。
在建造了他的大型实验引擎后，瓦特在一间废弃的小屋里租了一间房。在那里，他与机械师Folm Gardiner一起工作。Watt刚刚遇到了富有的医生John Roebuck，他和其他苏格兰资本家一起最近成立了着名的Carron Iron Works。Roebuck开始在经济上支持Watt的努力，Watt经常写信给Roebuck描述他的进步。
1765年8月，他尝试使用小型发动机，并写道Roebuck表示他“取得了很大的成功”，尽管机器非常不完美，并且告诉Roebuck他开始制造更大的模型。1765年10月，他完成了大型蒸汽机。该发动机在准备试用时仍然远非完美。尽管如此，它仍然为这种原始机器做了很好的工作。
财务和个人挫折
不幸的是，到1765年，詹姆斯·瓦特（James Watt）陷入了贫困，在从朋友那里借了大笔钱后，他终于不得不寻找工作来为他的家人提供帮助。在大约两年的时间里，他支持自己担任土木工程师，负责勘察和管理苏格兰几条运河的建设，并在格拉斯哥附近的地方探索该地区的煤田。然而，他并没有完全放弃他的发明。
1767年，Roebuck承担了Watt对1,000英镑的负债，并同意提供更多资金以换取Watt专利的三分之二。另一台发动机是用直径为7或8英寸的蒸汽缸制造的，于1768年完成。这很好地促使合作伙伴申请专利，并且规格和图纸在1769年完成并呈现。
Watt还建造并设置了几个Newcomen发动机，部分或许是为了让自己更熟悉发动机制造的实际细节。与此同时，他为自己的新型号准备并制造了一个中等大型发动机。它的蒸汽缸直径为18英寸，活塞的行程为5英尺。
这台发动机是在Kinneil建造的，并于1769年9月完工。它的建造或运营都不尽如人意。冷凝器是一个由管道组成的表面冷凝器，有点像他的第一个小模型中使用的那些，并且没有被证明是令人满意的紧密。蒸汽活塞严重泄漏，重复试验只能使其缺陷更加明显。Joseph Black和John Roebuck都为他提供财务和道义支持，
瓦特写信给布莱克说：“在生活中的一切事物中，没有什么比发明更愚蠢了;而且大多数发明家可能都是根据自己的经验引出同样的观点。”
与Matthew Boulton合作
1768年，詹姆斯·瓦特前往伦敦接受他的专利申请，并在途中遇到了马修·博尔顿。博尔顿是一家名为Soho Manufactory的伯明翰制造公司的老板，该公司生产小型金属制品。他继承了父亲的生意并大大建立起来。他和他的事业在18世纪中期的英国启蒙运动中非常有名。
博尔顿是一位优秀的学者，他对语言和科学有着相当的了解 - 尤其是数学 - 尽管他已经离开学校去了他父亲的商店去上班。在商店里，他很快就引入了一些有价值的改进，他总是在寻找可能引入他的业务的其他想法。
他还是着名的伯明翰农历学会的成员，他们聚集在一起讨论自然哲学，工程学和工业发展：其他成员包括氧气的发现者Joseph Priestley， Erasmus Darwin（Charles Darwin的祖父），和实验陶工Josiah Wedgewood。瓦特在成为博尔顿的合伙人之后加入了这个集团。
博尔顿是一位华丽而充满活力的学者，于1758年结识了本杰明富兰克林，后来访问了苏荷区。到1766年，这些杰出的人都相应，讨论了蒸汽动力对各种有用目的的适用性。他们设计了一个新的蒸汽机，博尔顿建造了一个模型，该模型被送到富兰克林并由他在伦敦展出。他们还没有意识到詹姆斯瓦特的存在。
当博尔顿于1768年遇到瓦特时，他喜欢他的发动机，并决定购买该专利。在罗巴克的同意下，瓦特为博尔顿提供了三分之一的利益。虽然有几个并发症，但最终罗巴克提议将他的一半所有权转让给马特博尔顿的瓦特发明，总计1000英镑。该提案于1769年11月被接受。
工作蒸汽机
1774年11月，瓦特终于向他的老搭档罗巴克宣布，他已成功试用了Kilmeil发动机。他没有以他平时的热情和奢侈写作; 相反，他简单地写道：“我发明的消防车现在正在发挥作用，并且比任何其他已经制造的消防车的答案要好得多，我希望这项发明对我来说非常有益。”
他缺乏热情的一个原因是他的妻子在去年1773年9月分娩时去世.He念ick，Watt埋头工作。从1774年2月中旬开始他就开始研究温度计和气压计。他结束了他在苏格兰的土木工程业务（部分原因是因为苏格兰发生了金融危机），并于5月向南迁往伯明翰，在那里他加入了月球协会。1775年，他与Matthew Boulton建立了全职合作关系。
从那时起，Boulton和Watt公司就能够生产出一系列具有实际应用的工作引擎。为可用于研磨，编织和铣削的机器取出了新的创新和专利。蒸汽机用于陆地和水上运输。几乎所有标志着蒸汽动力历史多年的成功和重要的发明都源于Boulton和Watt工作室。
退休和死亡
瓦特与博尔顿的合作使他成为了一个有文字的国际人物形象。他25年的专利为他带来了财富; 他和博尔顿成为英国技术启蒙运动的领导者，在创新工程方面享有盛誉。Watt于1776年与Ann Macgregor结婚，他们有两个孩子（Gregory和Jessy），他们两个都会年轻。来自他的第一任妻子的儿子詹姆斯·瓦特（James Watt Jr.）幸存了他的父亲，并继续在继续英国启蒙运动中扮演角色。
由于与马修博尔顿的合作，詹姆斯瓦特成为了一个非常富有的人，在斯塔福德郡的Handsworth建造了一座名为“Heathfield House”的优雅豪宅。他于1800年退休，在休闲和旅行中度过余生，探访亲朋好友。他于1819年8月25日在希思菲尔德去世。他被埋葬在Handsworth的圣玛丽教堂的墓地里。
遗产
以非常有意义的方式，瓦特的发明激发了工业革命和现代时代的创新，从汽车和火车到工厂，以及由此产生的社会问题。此外，瓦特的名字已被附加到街道，博物馆和学校。他的故事激发了书籍，电影和艺术作品，包括皮卡迪利花园和圣保罗大教堂的雕像。
在圣保罗的雕像上刻着：“詹姆斯瓦特......扩大了他的国家的资源，增加了人的力量，并在最杰出的科学追随者和真正的恩人之间崛起成为一个显赫的地方。世界。”
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