纽科门蒸汽机

由于萨弗里的蒸汽机具有不少缺点，例如它动作缓慢，抽提水的高度和数量有限，还需要人在那里不断地定时启闭阀门；而且既没有压力计来测量锅炉里的压力，又没有调节装置例如减压阀之类来减少压力，因而存在着实际的爆炸危险性，所以它的推广有限，这种状态势必激励着其他的人来对蒸汽机进行创新、改良。成果之一，就是导致了纽科门蒸汽机的出现。

纽科门出生于 1663 年，是一位小五金商和铁匠，一般都认为他没有受过专门的教育。根据曾以对蒸汽机有过研究的罗比森的记载，说纽科门在发明研制他的蒸汽机的过程中，在 1702 年前后，他曾经和当时英国的物理学家胡克通信，讨论是否可以根据帕潘提出的蒸汽冷凝以后可以形成真空的理论，利用它与大气压力的压力差这个特性，将它作为一种获得动力的手段。据说胡克曾经回信告诉纽科门说：“如果你能在你的第二汽缸中造成快速真空，那你就大功告成了。”

但据考证认为，除了罗比森曾经有过这样一段记载以外，在其他人的著作中都没能再找到关于胡克曾经对纽科门的发明进行过讨论的根据，也就是说，在当时的英国史学界，一般不大愿意承认或相信作为铁匠出身的纽科门，他的发明与曾经作为大科学家的胡克之间，有过什么交往。

尽管如此，纽科门还是和他的朋友卡尔合作，于 1705 年或 1706 年发明了他自己的蒸汽机。卡尔也只不过是一名小制造商和装配玻璃的工人，但也有人认为他是一个小农场主。总之，他也是当时在社会上不受重视的未曾受过正规教育的手艺人。

纽科门设计的蒸汽机比萨弗里的更简单，从原理上看，是这样的锅炉 B 与汽缸 C 相通连，汽缸上面有一个活塞 P 在动作，活塞 P 是杠杆 D 的一端，当汽缸里的蒸汽膨胀时，推动活塞 P 上升，使杠杆 D 的另一端 R 下降，R 下面连接有重量的平衡锤 N，N 挤压着水泵上的活塞 P'下降；当汽缸里的蒸汽冷凝成为真空时，大气压力就会推动活塞 P 下降，它就带动着杠杆 D 的 R 将平衡锤 N 提起，使地下水被大气压力挤压着，冲开活塞 P' 涌入水泵。这样，只要连接着锅炉的汽缸不断充汽、冷凝，它的活塞 P 就会不断地上下往复，成为有节律的运动，抽水机也就连续不断地工作了。

纽科门蒸汽机发明之初，确也表现出是一种制作工艺相当粗糙而且简陋的机型，由于不具备对机器零部件进行精密加工的设备，活塞与汽缸彼此间本应要求它是紧密吻合的，但达不到这种要求，相互间留着相当大的空隙，工作时只有靠水覆盖着才能达到密闭的要求；而用冷水浇灌汽缸使里面的蒸汽冷凝，由于冷却的温度不够，也未能获得理想的、完全的真空；特别恼人的是，安装在汽缸与锅炉通道上的那个龙头，每隔七八分钟就需人去开关一

次，十分繁琐，等等，都是不可否认的缺陷。

再就发明的原理看，萨弗里是同时利用了蒸汽的张力和大气的压力，而纽科门没有利用蒸汽的张力，只是利用蒸汽经过冷凝而使气缸产生真空这一特点。所以有人认为，严格地说，纽科门设计的蒸汽机，取名为气压机会更贴切些。

由于这样一些不足之处，加上纽科门和卡尔两人都出身寒微，所以科学家对他们的发明并没有给以高的评价，但这并不影响他们取得了事实上的成功。从 1711 年起，纽科门已经建立了自己的生产蒸汽机的公司，公司的名字叫“用火使水升高的发明权所有人公司”。由于纽科门蒸汽机只是利用低压锅炉的汽缸在冷凝时所形成的真空（低压），而没有利用蒸汽的张力，所以不需要像萨弗里的蒸汽机那样，将机器建在矿井下，也不需要很多的照管，已经具有较大优越性；再说，没有利用蒸汽的张力，这点虽可认为是一不足之处，但在当时的条件下，它却不必担心由于蒸汽压力而使锅炉爆炸的危险，又具有可以确保安全生产的另一大优点。

这几点优点综合起来，使纽科门蒸汽机很快在矿业界被推广，不但在英国被采用，在欧洲大陆的其他国家也有采用的。因为一台纽科门蒸汽机所抽的水，等于 50 匹马所做的工作，蒸汽机不需要像马那样喂饲料、照管，所以费用只需用马抽水的六分之一。后来，纽科门蒸汽机不但成为矿业主的宠物，而且在运河边也用它给蓄水池和水闸供水，在城市用它供给饮用水。

纽科门的蒸汽机一直被使用了半个多世纪，大约有数百个左右的英国矿井采用了这种抽水机。纽科门虽然没能在科学原理上有什么贡献，但是他利用几条简单的原理，利用原始的工具，凭着他的技能和才智，制造出了一种机器设备，它能成功地代替人力或畜力去完成繁重的工作，这种工作是以往采用过的各种动力都无法完成的，这恰恰是手艺人（工匠）的灵巧的手所作出的杰出的创造，是仅仅在理论上有一套而缺乏动手能力进行实践的科学家所不及的。

尽管纽科门蒸汽机还存在着这样那样的缺点或不足之处，但它毕竟是蒸汽机发展过程中一个重要的转折点。正是由于纽科门蒸汽机的出现，蒸汽机才真正在社会工业生产中展现出它那巨大的推动力量。

至于说到蒸汽机在理论上和实践上都取得重大突破，这个问题，要等到将近半个世纪以后，由瓦特对它进行深入地研究，并和当时的物理学家进行探讨以后，才发生了根本性的变化。