谁是推动工业革命的伟大发明家？
瓦特出生在苏格兰格拉斯哥附近的格里诺克。格拉斯哥是英国造船业的中心。瓦特的祖父教数学，他的父亲是一名建筑师和造船师，他是一名司库和格林诺克市的官员。他热爱学习，好奇又聪明，从小学就学到了很多机器制造的知识。瓦特上了格林诺克文法学校，因病辍学。在家养病期间，他刻苦自学，阅读了大量天文、化学、物理方面的书籍。1753年，父亲经商破产，瓦特被迫去格拉斯哥学手艺。当时他还不到18岁。两年后，他调到伦敦一家钟表店当学徒。瓦特在这里学到了许多制造仪器和机器的技能。由于勤学苦练，他很快学会了制作象限仪、指南针、经纬仪等复杂的仪器。
20岁时，瓦特患了严重的风湿病，不得不回家休养。当他身体好些的时候，他想在格拉斯哥建立一个仪器修理行业，但当时仍然有一个专属的行会。因为他没有开始学徒，所以当地的行会不允许他创业。但是上帝不会关上一扇门，他会打开另一扇门。经朋友介绍，他在格拉斯哥大学做仪器修理工。在这里，他遇到了著名的化学家约瑟夫·布莱克教授和他的学生物理学家约翰·罗宾逊。该大学是当时英国为数不多的高等学府之一，拥有各种仪器设备。在这里，他如饥似渴地学习科学理论和实践知识。为了了解国外的科技动态，他学习了法语、意大利语和德语。他和布莱克等科学家一起改进了雨量计和湿度计。布莱克的潜热理论对瓦特影响很大，后来被他用在蒸汽机上。
在过去，有一个流行的故事说，瓦特是在看到炉子上的茶壶烧开，蒸汽炸开了盖子时受到启发，发明了蒸汽机。这太简单化了。事实上，早在瓦特之前，人们就认识到了蒸汽的作用。17世纪，由于资本主义生产关系的迅速发展和对电力需求的日益增加，人们对利用蒸汽动力的探索取得了一些实际成果。1629年，一个叫勃朗的意大利人发明了一种原始的蒸汽轮机装置。他用蒸汽推动叶轮，带动弹簧杆。1698年，英国人扎维利做了一个蒸汽泵，可以用于矿井排水。1705年，苏格兰铁匠纽科门在扎维利发明的基础上，制造出了第一台具有重大实用价值的蒸汽机，称为气压机。当时主要用于矿井排水。1721年后，被英国许多矿山采用，并传播到欧洲大陆。
65438+20世纪60年代，由于纺纱机的发明和其他领域的技术进步，英国开始了工业革命。一系列工作机械的发明和应用需要一种超越自然力的万能动力机械。这时，由于水轮机、钟表等机械的发明和使用，人们积累了机械制造、机械传动和金属加工的知识。焦炭在冶铁业的广泛使用，使钢铁冶炼技术有了很大的进步，手工业作坊的发展培养了大量的技术工人，为蒸汽机的发明准备了技术条件。
瓦特努力吸收前人的成果，致力于蒸汽机的发展。在1761年和1762年，他在格拉斯哥大学进行了多次关于蒸汽压力的实验，研究蒸汽密度、压力和温度之间的关系。1763年冬至1764年冬，负责维修纽科门大气压机模型。他反复观察它的运作，终于找到了效率低下的原因。纽康龙门起重机通过冷凝气缸内的热气产生真空，在大气压力的作用下推动与活塞相连的连杆运动，从而发电。气缸冷却后需要重新加热，造成大量热能浪费。而且气缸冷凝后，温度仍然很高，真空度很低，影响机器的效率。于是瓦特集中精力解决了这个关键问题。
研究一种新的蒸汽机既费时又费钱。瓦特很快耗尽了他的财产，并负债累累。他处于犹豫和沮丧之中，几乎停止了他的研究工作。为了谋生和养家糊口，他被迫成为一名测量员和工程师，负责绘制喀里多尼亚运河的路线图。这时，两个有远见的企业家帮助了他。他们是约翰·罗巴克和马修·博尔顿。1765年，经布莱克介绍，瓦特认识了罗巴克，他刚刚在福斯河右岸的Borrostones开了一个煤矿，急需一台水泵用于矿井排水。罗巴克高度评价了瓦特的研究工作，并愿意出资帮助他完成蒸汽机的研制。于是两人签订了合同，罗巴克承诺为瓦特偿还65，438+0，000英镑的债务，并负责提供完成开发并投入工业生产所需的资金。瓦特承诺给罗巴克未来可能获得的利润的三分之二作为报酬。罗巴克的支持使瓦特得以继续开发蒸汽机。
经过一系列实验，瓦特发明了与汽缸分离的冷凝器，将汽缸中的蒸汽引入冷凝器进行冷却。他努力提高汽缸和活塞的加工精度，增强密封性。在纽科门的机器中，蒸汽只是辅助力，实际上是靠大气压工作的。瓦特的发明是用蒸汽推动活塞。此外，他还使用润滑油来提高活塞操作的灵活性，并在气缸外增加了隔热层，以保持气缸处于必要的工作温度。经过这一系列的改进，瓦特于1769年制造了第一台蒸汽机，并获得了专利。瓦特蒸汽机的效率远高于纽科姆常压压力机，耗煤量仅为纽科姆常压压力机的四分之一，但效率却提高了5倍。但是瓦特发明的机器只有一个气缸，非常不完善，容易出故障。安装后不久就放在一边了。不久，罗巴克的煤矿因积水停产。1733年，罗巴克宣布破产。祸不单行。瓦特的妻子今年去世了。博尔顿在这个非常困难的时候帮助了他。
伯尔顿是伯明翰北部索霍区的金属制品手工作坊主，经济实力雄厚。瓦特几年前认识他，并在1767参观了Soho车间。波顿的事业蒸蒸日上，他需要一台理想的动力机来装备他的车间。罗巴克恰好欠博尔顿1200的债务，后者提出只要罗巴克把和瓦特的合伙合同转让给他，就免除他的债务。博尔顿和瓦特的合作就这样开始了。1774年5月，瓦特带着他的第一台蒸汽机搬到了索霍区。他立即着手改进他的发明。不久，第一台蒸汽机又能正常运转了。
瓦特和博尔顿将蒸汽机投入工业生产，同时继续改进其设计。当时还是投入多，产出少，开发成本高。博尔顿将车间的利润和出售妻子财产的收入投资于改进蒸汽机。瓦特还受益于其他人改进蒸汽机的发明。例如，约翰·威尔金森在1775年发明的镗床对提高圆柱体的精度起了很大作用。经过反复实验，瓦特大大改进了他原来的设计，于1882年发明了复式蒸汽机。以前的单蒸汽机只能做往复运动，和纽科门的机器有很多相似之处。主要用于提水，应用范围有限。复式蒸汽机利用蒸汽做功，从两侧交替推动活塞，利用偏心轮和曲柄将直线运动变为旋转运动。他还发明了离心调速器，自动控制运行速度。经过这些改进，瓦特的蒸汽机不仅提高了效率，而且成为了一种万能的万能动力机，可以成为各种机器的动力。索霍工厂首先装备了一种新型蒸汽机，用来驱动鼓风机、轧钢机和蒸汽锤。这种新机器很快得到推广。它被用于面粉厂的面粉研磨、钢铁厂的鼓风、啤酒厂的麦芽研磨、陶瓷厂的燧石粉碎和糖厂的甘蔗粉碎。1785年，诺丁汉的舍尔棉纺厂安装了蒸汽机，从此成为纺织业的主要推动力。蒸汽机在水陆交通中的应用，导致了汽轮机和火车的发明，交通运输发生了深刻的革命，进入了汽船和铁路时代。
瓦特的发明受到专利保护，瓦特-博尔顿公司成为当时唯一供应蒸汽机的制造商，蒸汽机成为该公司的主要产品。1775-1880期间，公司生产蒸汽机173台，其中纺织行业93台，采矿行业52台，冶金行业28台。在19世纪开始之前，英国已经生产了1200-1330台蒸汽机，每台平均功率为15-16马力。这种新型动力机器很快就传播到欧洲大陆、北美和其他地区。
蒸汽机制造初期主要是手工业生产模式，生产速度慢，机器的质量由工匠的技能水平决定，可靠性差，成本高，远远不能满足社会的需求。为了大规模生产蒸汽机，需要用于锻造和金属切削的工作机械，这促进了机械制造业的发展。
瓦特的蒸汽机为以工业革命为契机的现代工厂工业提供了高效可靠的动力机器。它使工业摆脱了对水力、风力等自然力的依赖，使生产不再受气候变化的影响，工厂可以建在原料供应、市场、交通条件好的地区，从而促进了城市的发展。由于邻近相关工业部门，市政设施完备，产供销衔接，提高了工业投资效益，促进了各行各业的全面发展。因此，蒸汽机的发明具有划时代的意义。它加速了英国工业革命的完成和世界其他地区工业革命的进程，实现了生产力发展的前所未有的飞跃。因此，19世纪被称为“蒸汽机时代”。
瓦特不仅发明了蒸汽机，还发明了比重计和信件复印机。他首次提出用螺旋桨代替桨轮推进船舶，并首次采用“马力”作为计算功率的单位。
瓦特的杰出成就受到国内外的高度评价和赞扬。被著名的伯明翰新月会接纳为会员，1785当选为皇家学会会员，1806被授予格拉斯哥大学法学博士学位，1814被法国科学院接纳为外籍会员。瓦特于1819年逝世，葬于威斯敏斯特教堂。后人为了纪念他，用他的名字“瓦特”作为工作的计量单位，瓦特的名字永远被载入世界著名发明家的史册。