修理纽科门蒸汽机模型

尽管纽科门式的蒸汽机已经在英格兰平普遍使用，但是在苏格兰，似乎对于科技的反应比较晚一点，直到1750年，斯达林格雪的亚尔芬斯顿的煤矿，才开始装设这种蒸汽机。

十年以后，格拉斯哥附近的煤矿才装设了第二架蒸汽机，且以“火花”这一个绰号而出名。

鲁滨逊离开格拉斯哥之前，曾经和瓦特提起自己的一个新观点，既然蒸汽机械能够被制造出来应用到实际生活之中，为什么只局限在矿坑抽水呢？难道就不能用在其它方面吗？

鲁滨逊离开之后，研究这个问题的重担，就都落在了瓦特的身上，刚好就在这个时候，瓦特获悉了格拉斯哥大学的标本室里，有一架纽科门机的模型。

瓦特压抑住内心的兴奋跑到格拉斯哥大学，找到了负责标本管理的布莱克教授。

“你好，布莱克教授，我听鲁滨逊说您这里有纽科门蒸汽机的模型是吗？”

“有是有的，不过大部分都损坏了！”

“损坏了也没有关系，给我看一下就行了。”

“好吧！反正也已经损坏了，不过瓦特先生您是出了名的无所不能，也请你修理一下吧！”

“好的，那么，请允许我把它带回去研究吧！”

瓦特就把这个模型带回店铺去了，这是他第一次看到纽科门机的模型。

这个模型的锅炉较普通的开水壶来得小一点，汽筒的直径不过只有0.18米，长0.5米而已，简直像玩具一样。

但是其中却藏有他即将开始研究的所有东西。

怀着激动地心情，瓦特马上把模型机械一一拆开，这是他一惯的作法，直到领会了它的构造或操纵方法之后，才将损坏的地方完全修好，再好好地装配起来。

瓦特花费了几天的时间认真研究了纽科门机的构造，然后才尝试性地将一些损坏的地方修复。

瓦特迫不及待地生起了火，把火放在锅炉底下，想转动模型看看效果。

水一开就冒出许多蒸气来，扭动活门，蒸气就进入那个小汽简内，咕咚咕咚地开始转动了起来。

“啊！动了！动了！”

看到模型转动了，瓦特很开心，但是奇怪的是活塞只动了三四下，就突然停止了。

“怎么回事？”瓦特又重复地试验了一下，但结果还是一样。

三次。四次、五次，做了好几次，活塞仍然半途停了下来。

“奇怪！什么缘故呢？”

实验似乎进入了瓶颈，瓦特将手里的实验暂时放下，他立刻到图书馆去翻查书本，想要从书中寻找到答案。

遗憾的是，书本中并没有关于这种现象或者类似情景的描述，也就是说，瓦特除了在进行大量重复的实验之外，没有其它办法。

瓦特又把模型机械的各部分支重新检查了一番，在经过好几次同样的试验之后，终于发现了问题出现在什么地方。

原来纽科门式汽筒应该是铁制的，但是模型却是用黄铜来制造的，铁和铜的物理性质并不相同，对于热力的消耗肯定不一样，加热和冷却都比较慢。

但是根本上，汽筒的大小和锅炉成正比，假如相差得太远，当然活塞只动了几下，就会因没有蒸气的关系而停止了。

照理说，模型的各部分都是按照实物用缩尺量好造成的，为什么会有这种矛盾的现象？

“会不会是缩尺量错了呢？”

瓦特首先怀疑模型与实物之间的原始比例。

假使它是1/3的缩尺，虽然长度为1/3，可是面积就变为1/9，容积却变为1/27了。

但是这个模型，好像并没有依据1/3的缩尺来做样子。

如果是1/10的缩尺，长当为1/10，面积也就为实物的1/100，容积则为1/1000。

所以说，活塞的长度如果是1/10，加热面积或汽筒的露出面积就为1/100，锅炉的容积则为1/1000了。

这只是其中的一个问题，另外，更为重要的问题是，无法使机器顺利转动的原因是汽筒的温度问题。

蒸气一遇到冷的物体就立刻凝结起来，所以，最初把蒸气从锅炉输送到汽筒里去的时候，为了不使蒸气无谓地凝结，所以汽筒就必须保持沸点，即在摄氏100度以上。

可是要想把满汽筒的蒸气凝结，使之成为真空，则又得把汽筒的温度下降到常温，也就是摄氏15度以下了。

在汽筒内喷射冷水，目的就是为了促使温度迅速下降，使蒸气早点凝结。也就是汽筒必须不断地被加热和加冷却。

可是问题却在于一旦冷却了汽筒的温度，要想把它，再升高到沸点，势必要消耗掉大量的蒸气不可。