[1月19日]科学历史上的今天——詹姆斯·瓦特（James Watt）

1736年1月19日，詹姆斯·瓦特（James Watt）出生于苏格兰的格里诺克（Greenock）。瓦特改进的蒸汽机大大加快了工业革命的进程。

瓦特的父亲经营轮船和房屋建造，颇为成功。瓦特父亲的车间对瓦特影响深远。在那里，瓦特有自己的工具、台面、锻造炉，他在那里建造起重机、手摇风琴等模型，开始熟悉轮船的部件。17岁那年，瓦特决定成为数学仪器制造师，他在格拉斯哥、伦敦等地接受培训。

1757年，瓦特在格拉斯哥大学里开了一家店，为学校制造数学仪器（比如象限仪、指南针、秤）。瓦特在那里接触到很多科学家。他与约瑟夫·布莱克（Joseph Black）成了朋友。布莱克提出了“潜热”的概念。

*潜热（latent heat）——物质从气体、液体、固体的一种状态变为另一种状态所涉及的热。这个概念正是瓦特的朋友布莱克提出的。

1764年，瓦特在修理纽科门蒸汽发动机（Newcomen steam engine）时发现，纽科门蒸汽发动机最大缺陷是浪费了潜热。1765年5月，在反复尝试后，他突然想到了一个解决方案——做一个独立的冷凝器。冷凝不应该发生在气缸里，而应该在与之相连的另一个腔内。

1769年，瓦特建造出经改进的蒸汽机。瓦特的制胜武器正是独立的冷凝器。

为什么要冷凝？

为什么需要冷凝？

因为根据热力学第二定律，封闭系统中，热能只能从高温流向低温。

因此，发动机的下游必须释放热能，上下游才会有温度差，热能的流动才会成为可能，循环才会继续下去。这是就需要在发动机下游进行冷凝。

如果环境温度比冷凝器中的温度高，冷凝器无法降温，那么就必须额外做功来降温（一般就是使用压缩机）。

高科技创业

瓦特1768年从布莱克那里拿到贷款，之后做出了一台小型测试样机。

瓦特第一个合伙人是约翰·罗巴克（John Roebuck）。罗巴克是医生、化学家、投资人，他和自己的兄弟几人创建了著名的公司（Carron Works）。在罗巴克的催促下，瓦特做出一台发动机。第二年，瓦特就申请了著名的专利。

但同时，瓦特成为土地测量员。此后的八年忙于绘制规划运河走向，疏于蒸汽机的改进。

瓦特晚年由衷感谢罗巴克，他写道：“我的努力所能达到的成功，大部分应当归功于他的友好的鼓励，他对科学发现的关心，他敏于想出这些发明的应用，他对交易和工业有深邃的认识，他的远大的眼光，他的热心的、慷慨的和积极的气质。”

1772年，罗巴克破产，他和瓦特的合作中止。濒临破产的罗巴克将瓦特蒸汽机专利权的股份转让给了马修·博尔顿（Matthew Boulton）。博尔顿创办了生产小五金器械的索霍工厂，但工厂缺乏动力，他希望借助瓦特的发明来创造出动力。1768年，博尔顿邀请瓦特到索霍工厂，两人开始合作。1774年改良后蒸汽机在索霍工厂试验成功。1776年，两台蒸汽机安装运营，一台用于采矿中泵水，一台为制铁锅炉吹风。

博尔顿的投资，还没有获得足够回报。在此后很长时间内都，博尔顿为瓦特提供建议，发明了若干部件（如压强计等），形成了最终的瓦特蒸汽机。