1.1.2 蒸汽机的发明

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械能的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引发18世纪的工业革命。直到20世纪初，它仍然是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。

16世纪末到17世纪后期，英国的采煤业已发展到相当大的规模，单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求，而采煤现场又有丰富而廉价的煤作为燃料。现实的需要促使许多人致力于“以火提水”的探索和尝试，如英国的萨弗里、纽科门等人。

终于在1696年，萨弗里制成了世界上第一台实用的蒸汽提水机（图1-10），在1698年取得名为“矿工之友”的英国专利。萨弗里的蒸汽提水机依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超过6m。为了从几十米深的矿井汲水，需要将蒸汽提水机装在矿井深处，用较高的蒸汽压力才能将水压到地面上，这在当时无疑是困难而又危险的。

1705年，纽科门发明了大气式蒸汽机，用以驱动单独的提水泵，被称为纽科门大气式蒸汽机（图1-11）。这种蒸汽机先在英国、后来在整个欧洲得到迅速推广，它的改型产品直到19世纪初还在制造。纽科门大气式蒸汽机的热效率很低，这主要是由于蒸汽进入汽缸时会在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量。因此，这种蒸汽机只在煤价低廉的产煤区得以推广。

蒸汽机的工作原理

图1-10 萨弗里的蒸汽提水机

图1-11 纽科门大气式蒸汽机

1763年，英国人詹姆斯·瓦特（图1-12）开始针对纽科门大气式蒸汽机的缺点研制新的蒸汽机，并在1776年研制出世界上第一台真正意义上的动力机械——蒸汽发动机（图1-13），这是历史性的进展，而自动车辆诞生也因此有了可能。

图1-12 詹姆斯·瓦特

图1-13 瓦特的蒸汽发动机