蒸汽力量的初步利用

关于蒸汽力量的使用，由来已久，早在有人类活动的开始，人类就想到利用蒸气力量的问题了。

纪元前，在古代希腊非常强盛的时候，有个附属殖民地叫作亚历山大利亚的地方，有一个出名的医生名叫海伦。

海伦曾经设计过一个气力球，它是在水锅底下加火，蒸气通过管子进入到球里面，等到蒸气一灌满，就由上面的L字形的管子中，猛烈地喷出来，球就借着这种喷出来的力量，左右旋转起来。

虽然这种做法只能使球转动罢了，别无其它的用途可言。但是无论如何，远在2000年以前，人们就已经知道利用蒸气来使东西转动了。

进入中世纪的黑暗时代以后，关于蒸汽力量的运用历史上根本没有什么明确的记载。

1629年，意大利有一位名叫布兰卡的医生，曾设计了一个利用蒸气的力量，转动石臼把药磨成粉的机械。这种附有臼的机械，就是首先制造一个洋娃娃形状的锅子，下面用火烧，水气就会猛烈地从洋娃娃口中喷出来，使插有整排翼板的轮轴转动，杵也开始动了起来。

但这也不过是一种巧思而近乎玩具的东西，实际上完全没有用处，照原理来说，和现在的蒸汽轮机一样。

局限于当时的科学和技术水平，以及实力各方面都还比较匮乏等原因，布兰卡的发明没有成功。此后，虽然也有许多人做过这方面的努力，但是也都没有成功。

时代在发展，科学在进步。终于，在前人的道路走不通过之后，有人创造性的开辟了另外的道路，找到了一种全新的方法。那就是不直接利用蒸气的力量，而利用蒸气一凝结就成真空的现象，再由于真空的关系而利用大气压力。

在这方面作出突出贡献的人是迪奥尼西阿斯·巴巴恩。

巴巴恩原本是法国普罗兹地方的一位医生，17世纪中叶，欧洲宗教斗争日益激烈，巴巴恩因为是新教徒的关系，遭受到了来自罗马教廷的迫害。

当时整个欧洲只有英国是奉行新教的国家，为了逃避宗教上的种种迫害，巴巴恩不得不逃往英国，不久，他就推选为刚设立未久的皇家学士院的会员。

巴巴恩虽然是一位医生，但同时还是当时赫赫有名的物理学者！时常做各种新奇的实验，使大家惊异不已，其中比较有名的乃是“蒸气链”这个蒸汽机。

巴巴恩所设计的蒸汽机颇为简单，只有铁制的汽筒和活塞以及活塞杆，连锅炉都没有。

他在汽筒下面放一些水，底下用火燃烧，水慢慢就沸腾而变成蒸气，这些水蒸气就把活塞往上推。

当活塞在上升到某一程度时，挺杠就会弹入活塞杆的凹处，到了这时就把火拿掉，而汽筒内的水蒸气就会自然地因冷而凝结，汽筒内就变成真空了。可是把挺杠除掉，活塞便被强有力的大气压回汽筒底部去了。他就是利用这个活塞被气压所压下去的力，运用到唧筒方面。

巴巴恩又设想，如果将活塞用一条铁链通过一个滑轮与一个汲水装置相连，当活塞被大气压力压下去的同时，活塞向下拉动铁链，铁链另一头已经汲满了水的桶就被吊起来了。

巴巴恩用这种方法做了一个大的装置，想利用它来抽取煤矿坑道内的积水，测试的结果，机器的速度太慢，而且瀚泳里容易漏进空气，根本不能使用。

虽然巴巴恩发明的这个机械还不足以运用到实际生活当中，但它却是首次利用因蒸气凝结而成的真空所制成的气压机械，为蒸汽机械的发展作出了不可磨灭的贡献，后人为了纪念这位伟大的开创者，将他制作的那个模型保存在卡塞尔博物馆里。

英国经过资本主义革命以后，社会经济发展的很快，在当时，英国矿业界最为苦恼的就是矿坑内的排水问题。

开矿的时候，在地面上挖，或者是往横的方面挖，都不成问题，但是渐渐地挖到地表下面几公尺的竖坑时，所遇到的就是排水问题。

如果没有办法把地下自然涌出来的水抽掉，无论矿工多么地卖力，也无法工作。

尤其是有名的康沃尔矿山地区，地面上像蜂巢似的尽是些坑口，因为越掘越深，从坑内不断地冒出地下水来，因此时常发生矿工溺死的事情，照这样下去，这个英国所夸耀的大富矿，势必非放弃不可了。

“谁能够发明一种替代马匹来汲水的强有力的唧筒？”有人发出这种求救的信号。

为了解决矿坑内汲水的问题，无数的发明家都日以继夜的进行着研究，在这样的情况下，汤玛斯·舍巴利，终于完成了一架“实际能动的蒸汽机械”。

1650年，舍巴利出生在得朋的希尔斯顿矿山。他虽然不是学者，但是却十分好学。在受完工兵教育之后，他很快地就升到堑壕长，足以看出他的天分。

舍巴利也精于制造钟表，并曾设计了一个研磨玻璃板的机械，还发明了一艘不靠风力也能行驶的船。

舍巴利制造出蒸汽机械的灵感，也是源于一次偶然的发现。

舍巴利喜欢喝酒，有一天，他又到了自己常去的那家酒馆里喝酒，当时他开了一瓶葡萄酒，砰的一声，把空瓶子给抛到火坑里去了。

“喂！给我拿点水来！”

水拿来了，舍巴利洗了洗手。一看，那个空瓶子里头还剩下的一点点葡萄酒也都蒸发了，他冷不防地把那只瓶拿起来。

“啊！好烫！”舍巴利连忙把瓶嘴浸在水里，这时，水蒸气立刻凝结起来，由于瓶外空气的压力，水就被压进瓶子里去了。

“真神奇！”

舍巴利被这个现象折服了，这个发现也成了他日后发明蒸汽机械的动机。

1698年，舍巴利的蒸汽机得到了专利。这种蒸汽机的特征是没有汽筒，也没有活塞，它比巴巴恩的机械来得优秀的地方，就是具有两个锅炉。

锅炉一大一小，大的那边只加入2/3的水，加热沸腾之后，待水蒸气一满，就移动操纵柄再把它导至另一个气室里去，然后塞上活栓，这时再在气室上加入冷水，里面的水蒸气就马上凝结而成为真空，这样就自然地能够把邮筒下面的地下水抽上来。

两个锅炉可以轮流使用，做同样的工作。此水当大锅炉里的水少下去的时候，就在小的这边加热，借蒸气的压力，把里面的开水，通过给水管，向大锅炉那边补充。

正在为排水问题而弄得焦头烂额的康沃尔矿区，马上装置了这种蒸汽机。果然，这和用马一桶一桶地来汲水相比较，确实进步了许多，而矿工也能下到较深的地方去工做了。

矿坑内的工作并不是实验室理想的架设，现实的操作总会有各种各样的问题，舍巴利的发明虽然好用，但是却无法解决一个最基本的问题，那就是安全问题。

为了把水提得高一点，就需要把蒸气的压力加大，而这样一来高温度的锅炉便会由于直接受到强大压力的作用却爆炸了。

矿工们大都没有读过书，对于这样一个庞大的机械本来就是既好奇又害怕，所以一看到锅炉爆炸，热水四溅的情形，就都吓得四处逃散了。

舍巴利蒸汽机根本无法保证最基本的人身安全，自然也就宣告失败了。但是，舍巴利却为蒸汽机械的发展迈出了实质性的一步，比起巴巴恩的理论机械，他这架实际的机械更为先进。