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2017-11-15
【编者按】威廉希尔app 为广大朋友整理了高二历史“蒸汽和电的革命”课件,希望对广大朋友有所帮助。
(1)相同点:
①由具备一定科学知识的人发明。②经过长时间的探求。③都是对前人探求成果的总结和升华。
(2)不同点:
①科技含量不同:发明蒸汽机的瓦特具有一定科学知识,初步将科学与技术结合起来。西门子发明发电机则是在科学理论(电磁感应理论)指导下进行的。②范围不同:蒸汽机的发明在英国进行。而发电机的发明越过一国的范围,更具广泛性。③“科”与“技”结合情况不同:蒸汽机从发明到应用经历了84年,电动机为65年。表明从科学到技术再到生产的速度加快。
1 瓦特以前的发明人:巴本、萨弗里、纽可门
瓦特之前的几个重要发明家是巴本(Denis Papin)、萨弗里(Thomas Savery)、纽可门(Thomas Newcomen)。
巴本曾师从着名的荷兰科学家惠更斯和英国科学家玻义耳学习物理学。他的第一个发明是现在在厨房普遍使用的压力锅,当时的名字是“骨头消化器”,其原理是当水被加热在一个封闭容器内无法溢出时,容器内压力增加提高水的沸点,从而快速煮熟食品。巴本把这项发明作为迈向蒸汽机的第一步。由于政治气候的变化,巴本不能回到法国作他的试验,便接受了一个德国贵族的帮助,在马伯格大学获得一个席位。他在这里建造了一个实验模型,对后来的蒸汽机的主要贡献就是在设计中首次使用了活塞和气缸。在实验时,他先将汽缸的底部注入少量的水,再把汽缸放到火上加热。当汽缸内的水沸腾后,蒸汽即推动活塞慢慢上升;然后,又把火从汽缸下抽掉,汽缸内的蒸汽即慢慢冷凝。由于蒸汽的冷凝,汽缸内产生真空,在大气压力的推动之下,活塞又慢慢下降。通过这一实验,使巴本认识到,利用蒸汽压力、大气压力、真空作用的交互作用,完全可以推动汽缸内的活塞及其活塞杆作往返的直线运动。而这种运动所产生的机械动力可以带动其他机械的运动。在发明带有活塞的蒸汽泵之后,考虑到蒸汽压力大可能会使汽缸爆炸,巴本又发明了安全阀。1690年,巴本的发明印在一本小册子上发表,希望更多的人来使用。但是很少人注意到他的发明,连他的赞助人也失去了兴趣,他的这个实验装置最初用在面粉磨上,他把装置用于轮船的设想没有得到支持。
继巴本之后,在近代蒸汽动力技术的发展中做出重要贡献的是英国皇家工程部队的机械工程师萨弗里。他把自己发明的蒸汽泵称为“矿工之友”,其目的是帮助矿井提水。他对一个单独的锅炉加热,并交替向两个独立的容器送入有压力的蒸汽。当蒸汽通过汽管进入汽缸后使这部分蒸汽冷却,而冷却后造成的真空就把矿井中的水从吸水管中吸进来,此时再将蒸汽注入汽缸,这部分进入汽缸的蒸汽所产生的压力就把水从排水管中排放出来。后来,萨弗里研究了巴本的蒸汽泵,在他的蒸汽泵中也采用了安全阀。1698年萨弗里取得了自己的发明专利。
纽可门研究了萨弗里的蒸汽泵,他认为萨弗里蒸汽泵存在着明显的缺点。首先是热效率太低,其次是缺乏自动性和足够的压力。为了避免蒸汽和水的直接接触,纽可门在设计上作了重要革新:他不让冷却水直接进入汽缸,而是把冷却水通过一个细小的龙头向汽缸内进行喷溅;他在萨弗里蒸汽泵中引入了巴本的活塞装置,这样蒸汽压力、大气压力和真空即可在交互作用下推动活塞装置,蒸汽压力、大气压力和真空即可在交互作用下推动活塞作往复式的机械运动。而这种机械运动一旦传递出去蒸汽泵也就成为了蒸汽机。1705年,纽可门和萨弗里合作,试制出了第一台真正算得上是动力机的蒸汽机。这种机器的用途也是矿井排水,不过笨重、耗煤是仍它最大的缺陷。
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