瓦特發(fā)明蒸汽機的故事眾所周知，我們知道，蒸汽機利用的是蒸汽的能量，將其轉(zhuǎn)化為機械功（就是往復式運動）。18世紀的工業(yè)革命因其而起，十九世紀最早出現(xiàn)的機車也是以蒸汽推動的，蒸汽機車的稱霸機車界的現(xiàn)象一直持續(xù)到二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束。

蒸汽機車是利用蒸汽機，把燃料（一般是煤）的化學能轉(zhuǎn)化為熱能，在把熱能轉(zhuǎn)化為機械能，從而使得機車運行的一種火車機車。它主要是由鍋爐、蒸汽機、車架走行部和煤水車四部分組成。

作為陸地主要的交通工具之一的鐵路最早起源于英國。鐵路初創(chuàng)時期，蒸汽機是作為唯一的牽引動力的。蒸汽機車的發(fā)展歷史很漫長，期間不乏天才的設想，而喬治·史蒂芬孫——鐵路之父，蒸汽機車的鼻祖開創(chuàng)了鐵路紀元。

估計不少人會猜測，這么復雜的機器，肯定是位才華橫溢的科學家發(fā)明的，然而，事實并非如此，因為家庭貧困，斯蒂芬孫從小被剝奪了上學的權力，8歲便開始替人放牛，賺錢補貼家用。后來還因為補習文化知識，以18歲的年齡跟一群七八歲的孩子讀小學，而被人譏笑為“爸爸學生”。

那么，史蒂芬孫是怎么克服困難，制作出蒸汽機車的呢？

1781年，斯蒂芬孫生于英國北部產(chǎn)煤區(qū)諾森伯蘭附近的華勒姆村，爸爸是個煤礦工人，在蒸汽機房里燒鍋爐，微薄的工資養(yǎng)活全家八口，從這點也能看出這個貧困的家庭是負擔不起他的學費的。

從小，斯蒂芬孫對機器就有濃厚的興趣，每次給父親送飯的時候，它都會盯著鍋爐看上半天，機器轟轟轟運轉(zhuǎn)的聲音讓他挪不開步子。每天給父親送飯成了他最開心的事情。放羊的時候，他也常常望著遠處煤礦的抽水機發(fā)呆，看著機器桿一上一下地運動，水就神奇地被抽上來了。回到家中，自己玩耍的時候，他還常常把泥巴捏成蒸汽機的模樣，汽筒、活塞、還有輪子，活靈活現(xiàn)，跟真的差不多。

14歲的時候，斯蒂芬孫跟著父親來到了煤礦當燒鍋爐的學徒，可以天天和蒸汽機打交道：添煤、加油、擦拭機器零件，斯蒂芬孫開心極了。后來，得知自己一直觀望著的抽水機也是以蒸汽機為動力的，從此更加癡迷蒸汽機。有時間就走近機器，一遍遍地看它是怎么運轉(zhuǎn)的，機械師們拆卸機器的時候，他也在一旁留意著，下班回家，他還學著小時候的樣子，用泥土做蒸汽機的模型，思索設計原理，為什么是這個形狀，怎么運轉(zhuǎn)，每個部位都有什么用途，可不可以被替代，等等。

看得多想的多了，雖然沒讀過書，但是聰明的史蒂芬孫對蒸汽機也多了不少了解，然而，問題也是越積攢越多，尤其是理論知識。但是羞澀的他不好意思跑去問機械師，他們可能多少有點看不起他，沒什么耐心解釋原理。

他也想成為像機械師那般熟悉蒸汽機的人，怎么才能成功呢？史蒂芬孫發(fā)現(xiàn)，機械師們都常常看書，他心里嘀咕：知識、學問都應該是從書本中來的吧？有一次，趁著機械師不在，他偷偷地把書拿了出來，翻了翻，卻因為目不識丁如同讀天書。

沒有文化對史蒂芬孫來說，不是可怕，是痛苦。他下定決心要好好學習文化知識，這時候，他已經(jīng)18歲了，他在礦區(qū)的一所學校報了名，白天在煤礦當學徒，工作之余還要刷補皮鞋、修理鐘表，協(xié)助爸爸一起養(yǎng)家糊口，到了晚上，就去上夜校。

史蒂芬孫的時間被安排得滿滿的，雖說充實，但也辛苦，還要接受其他人的冷嘲熱諷：18歲的大小伙子，還讀一年級，真是不知道害臊！史蒂芬孫全都不放在心上，只是默默地算術、識字，經(jīng)過幾年的努力，終于能斷文識字了。然而，有了進步后，他并沒有停止腳步，又找來不少科學書籍，學習數(shù)理化。有了基礎之后，再翻看有關機械原理的著作簡單了不少。學習讓史蒂芬孫技術方面有了長進，1803年，他被提升為煤礦的機械修理工。

為了探究清楚蒸汽機的原理，史蒂芬孫還不辭辛苦地跑到1500多里外瓦特的故鄉(xiāng)蘇格蘭打工，一年多的學習不僅讓他更熟悉蒸汽機，還讓它掌握了煤礦里各種機器的性能，收獲頗豐。

很多時候，機器出了故障，礦上的機械師們找不到毛病出在哪里，都會找史蒂芬孫前來解決，他每次也能不負眾望地找出故障，修理妥當。很快，他又被提升為機械工程師。

 

 

之后，史蒂芬孫就開始研究其火車，之前的這些奠基派上了用場，史蒂芬孫成功研制出了蒸汽機車：

1814年，第一輛蒸汽機車“布拉策號”試運行成功。

1825年9月27日，史蒂芬孫親自駕駛他和別人一起設計制造的“旅行者號”蒸汽機車在新鋪設的鐵路上試車，并獲得成功。

不過，史蒂芬遜也是站在前人的肩膀才發(fā)明出蒸汽機車的。如若沒有瓦特發(fā)明的設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機，不會有蒸汽機車的出現(xiàn)；更值得他感謝的是英國的特里維西克，早在1801年，他就提出了可移動的蒸汽機的概念，并設計出蒸汽動力車，于次年獲得了專利，這輛蒸汽車被稱為“噴氣的家伙”，燒煤是它的動力，可以承載6-8個人。1803年，這種利用軌道的可移動蒸汽機首先在煤礦區(qū)出現(xiàn)，這就是機車的原型。

 

 

前人的經(jīng)驗和教訓讓斯蒂芬森有了方向，機車不斷地被改進，終于，1829年創(chuàng)造了時速高達46公里/時的“火箭”號蒸汽機車，機車拖著一節(jié)承載著30位乘客的車廂。

 

 

蒸汽機在交通運輸業(yè)中的應用，宣告了“火車時代”的到來，人類的活動范圍被迅速地擴大了。按著工作性質(zhì)，蒸汽機車可以分為客運機車、貨運機車、調(diào)車機車三種。后來，蒸汽機車就被內(nèi)燃機車和汽輪機車等取代，到了二十世紀六十年代末，世界上使用蒸汽機車的國家就所剩無幾了。

本作品為“科普中國-科技創(chuàng)新里程碑”原創(chuàng) 轉(zhuǎn)載時務請注明出處

 

爸爸學生的發(fā)明 蒸汽機車

圖文簡介

蒸汽機在交通運輸業(yè)中的應用，宣告了“火車時代”的到來，人類的活動范圍被迅速地擴大了。