第一百一十二一章 蒸汽機的知識（上）
第一百一十二一章蒸汽機的知識（上）
同時代的薩繆爾-莫蘭也提出了蒸汽機的主意。
一六九八年，托馬斯-塞維利，和一七一二年，托馬斯-紐科門，製造了早期的工業蒸汽機。
他們對蒸汽機的發展，都做出了自己的貢獻。
一八零七年羅伯特-富爾頓第一個成功地用蒸汽機來驅動輪船。瓦特運用科學理論，逐漸發現了這種蒸汽機的毛病所在。從一七六五年到一七九零年，他進行了一係列發明，比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連杆機構、離心式調速器、節氣閥、壓力計等等，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的三倍多，最終發明出工業用蒸汽機。
一六世紀末到一七世紀後期，日已落帝國的采礦業，特別是煤礦，已發展到相當的規模，單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求，而現場又有豐富而廉價的煤作為燃料。現實的需要促使許多人，如日已落帝國的帕潘、薩弗裏、紐科門等就致力於“以火力提水”的探索和試驗。
最初的真空蒸汽機被用來將礦井裏的水抽出來。紐科門的蒸汽機將蒸汽引入氣缸後閥門被關閉，然後冷水被撒入汽缸，蒸汽凝結時造成真空。活塞另一麵的空氣壓力推動活塞。在礦井中聯結一根深入豎井的杆來驅動一個泵。蒸汽機活塞的運動通過這根杆傳到泵的活塞來將水抽到井外。
第一個巨大的改善是將氣缸與凝結缸通過一個閥門分開。瓦特在伯明翰發明了這個改進。這個改進提高了蒸汽機的效率。下一個改進是將閥門的操作自動化。
這些早期的真空蒸汽機的效率有限，但它們比較安全，因為它們的壓力比較低，在物質發生損壞的情況下機器向內收縮，而不是向外爆炸。它們的效率受外部氣壓、氣缸變形、燃燒和沸騰的效率和凝結能力的限製。理論最高效率受水在普通大氣壓下比較低的沸騰溫度限製。使用高溫高壓的蒸汽為蒸汽機的效率帶來了巨大的提高。但這種蒸汽機比真空蒸汽機危險得多。鍋爐和機器的爆炸造成了許多大事故。安全閥在這裏帶來了很大的改進，在壓力過高的情況下安全閥放氣減壓。但真正保證安全隻有依靠建造、運行和維護的經驗和安全規則。
薩弗裏製成的世界上第一台實用的蒸汽提水機，在一六九八年取得標名為“礦工之友”的日已落帝國專利。他將一個蛋形容器先充滿蒸汽，然後關閉進汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內蒸汽冷凝而形成真空。打開進水閥，礦井底的水受大氣壓力作用經進水管吸入容器中；關閉進水閥，重開進汽閥，靠蒸汽壓力將容器中的水經排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時，關閉進汽閥和排水閥，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反複循環，用兩個蛋形容器交替工作，可連續排水。
薩弗裏的提水機依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井汲水，須將提水機裝在礦井深處，用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地麵上，這在當時無疑是困難而又危險的。
紐科門及其助手卡利在一七零五年發明了大氣式蒸汽機，用以驅動獨立的提水泵，被稱為紐科門大氣式蒸汽機。這種蒸汽機先在日已落帝國，後來在歐洲大陸得到迅速推廣，它的改型產品直到一九世紀初還在製造。紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低，這主要是由於蒸汽進入汽缸時，在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，隻在煤價低廉的產煤區才得到推廣。
蒸汽機火車頭
蒸汽機火車頭
一七六四年，日已落帝國的儀器修理工詹姆斯-瓦特為格拉斯哥大學修理紐可門蒸汽機模型時，注意到了這一缺點，並於一七六五年發明了設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機，並於一七六九年取得了日已落帝國的專利。初期的瓦特蒸汽機仍用平衡杠杆和拉杆機構來驅動提水泵，為了從凝汽器中抽除凝結水和空氣，瓦特裝設了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層，用蒸汽加熱汽缸壁，以減少冷凝損失。
瓦特的創造性工作使蒸汽機迅速地發展，他使原來隻能提水的機械，成為了可以普遍應用的蒸汽機，並使蒸汽機的熱效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機的改良者。
自一八世紀晚期起，蒸汽機不僅在采礦業中得到廣泛應用，在冶煉、紡織、機器製造等行業中也都獲得迅速推廣。它使日已落帝國的紡織品產量在二零多年內(從一七六六年到一七**年)增長了五倍，為市場提供了大量消費商品，加速了資金的積累，並對運輸業提出了迫切要求。
在船舶上采用蒸汽機作為推進動力的實驗始於一七七六年，經過不斷改進，至一八零七年，美國的富爾頓製成了第一艘實用的明輪推進的蒸汽機船“克萊蒙”號。此後，蒸汽機在船舶上作為推進動力曆百餘年之久。
一八零零年，日已落帝國的特裏維西克設計了可安裝在較大車體上的高壓蒸汽機。一八零三年，他把它用來推動在一條環形軌道上開動的機車，找來喜歡新奇玩意兒的人乘坐，向他們收費，這就是機車的雛型。日已落帝國的史蒂芬孫將機車不斷改進，於一八二九年創造了“火箭”號蒸汽機車，該機車拖帶一節載有三零位乘客的車廂，時速達四六公裏時，引起了各國的重視，開創了鐵路時代。
一九世紀末，隨著電力應用的興起，蒸汽機曾一度作為電站中的主要動力機械。一九零零年，美國紐約曾有單機功率達五兆瓦的蒸汽機電站。