1736年1月19日(ri)詹姆斯·瓦特出生(sheng)于蘇(su)格(ge)蘭格(ge)拉斯哥(ge)附近,克萊德河(he)灣(Firth of Clyde)上的港(gang)口(kou)小鎮格(ge)林諾(nuo)克。
瓦(wa)特(te)的(de)父親是(shi)熟(shu)練的(de)造船(chuan)工人(ren)并擁有自己的(de)船(chuan)只與造船(chuan)作坊,還是(shi)小鎮的(de)官(guan)員。瓦(wa)特(te)的(de)母親Agnes Muirhead出身于一(yi)個貴族家(jia)庭并受過(guo)良好的(de)教(jiao)育(yu)。他們都(dou)屬于基督教(jiao)長(chang)老會并且是(shi)堅定(ding)的(de)誓約派。盡管瓦(wa)特(te)出自于宗(zong)教(jiao)家(jia)庭,但他后(hou)來還是(shi)成(cheng)為了自然神論者。
瓦(wa)特(te)小時候因為(wei)身體較弱去學(xue)校的(de)時間不多(duo),主(zhu)要的(de)教育都(dou)是由母親在家(jia)里進行(xing)。瓦(wa)特(te)從小就表現出了精巧(qiao)的(de)動手能力以(yi)及數學(xue)上的(de)天(tian)分,并且接(jie)受了很多(duo)蘇(su)格(ge)蘭(lan)民間傳說與故事。
瓦特(te)17歲的(de)(de)(de)(de)時(shi)候,母親去(qu)世了,而父親的(de)(de)(de)(de)生意開(kai)始走下坡路。瓦特(te)到倫敦的(de)(de)(de)(de)一(yi)家儀表修(xiu)理廠(chang)作了一(yi)年(nian)的(de)(de)(de)(de)徒(tu)工(gong),然后回到蘇格(ge)蘭(lan)格(ge)拉斯(si)哥打(da)算開(kai)一(yi)家自己的(de)(de)(de)(de)修(xiu)理店(dian)。盡管當時(shi)蘇格(ge)蘭(lan)還(huan)沒有(you)(you)類似(si)的(de)(de)(de)(de)修(xiu)理店(dian),但是由于(yu)他沒有(you)(you)做夠要求的(de)(de)(de)(de)7年(nian)徒(tu)工(gong),他的(de)(de)(de)(de)開(kai)店(dian)申請(qing)還(huan)是被(bei)格(ge)拉斯(si)哥的(de)(de)(de)(de)錘(chui)業者行會(管理所有(you)(you)使用錘(chui)子的(de)(de)(de)(de)工(gong)匠)拒(ju)絕了。
1755年瓦特離開(kai)蘇格(ge)蘭,到倫敦尋求(qiu)儀器制(zhi)造匠(jiang)的(de)培(pei)訓(xun)。他被康西爾的(de)約翰·摩(mo)根所接納。
1757年,格拉斯(si)哥大(da)學的(de)(de)教授提供(gong)給瓦特(te)一個機會(hui),讓他(ta)在大(da)學里開設了(le)一間小修(xiu)理店,這幫助瓦特(te)走出了(le)困境。其中的(de)(de)一位教授,物理學家與(yu)化學家約瑟夫(fu)·布萊克(Joseph Black)更是(shi)成了(le)瓦特(te)的(de)(de)朋友與(yu)導(dao)師。
1757年格(ge)拉斯哥大學任(ren)命瓦(wa)特為其正(zheng)式“數學儀器制造(zao)師”,并在校園(yuan)里(li)安排(pai)了一個車間(jian)。
瓦(wa)(wa)特的(de)(de)小店開(kai)業5年后,在朋友羅賓(bin)遜教(jiao)授的(de)(de)引導下,瓦(wa)(wa)特開(kai)始了(le)對蒸汽(qi)機(ji)的(de)(de)實驗。直到(dao)此時(shi),瓦(wa)(wa)特也還從(cong)未親眼見過一臺(tai)可以運轉(zhuan)的(de)(de)蒸汽(qi)機(ji),但是他開(kai)始建造(zao)自己的(de)(de)蒸汽(qi)機(ji)模型(xing)。初(chu)步的(de)(de)實驗失敗(bai)了(le),但是他堅持繼續實驗并(bing)(bing)且(qie)閱(yue)讀了(le)所有(you)他能找(zhao)到(dao)的(de)(de)有(you)關蒸汽(qi)機(ji)的(de)(de)材料,獨立(li)地發(fa)現了(le)潛熱的(de)(de)重要性(盡管(guan)這在好幾(ji)年前就被布萊克教(jiao)授發(fa)現了(le),但瓦(wa)(wa)特當(dang)時(shi)并(bing)(bing)不知(zhi)情)。
1763年,瓦特(te)得知格拉斯(si)哥大(da)學(xue)有一臺(tai)紐科門蒸汽機(ji)(Newcomen steam engine),但是(shi)(shi)正在(zai)倫敦(dun)修理(li),他請(qing)求學(xue)校取回了(le)這臺(tai)蒸汽機(ji)并親自進行了(le)修理(li)。修理(li)后這臺(tai)蒸汽機(ji)勉強(qiang)可以工(gong)作,但是(shi)(shi)效(xiao)率很低。經過大(da)量實驗,瓦特(te)發現(xian)效(xiao)率低的(de)(de)原因是(shi)(shi)由(you)于活塞(sai)每推(tui)(tui)動一次,氣缸(gang)里的(de)(de)蒸汽都(dou)要(yao)先冷凝,然后再加熱(re)進行下(xia)一次推(tui)(tui)動,從(cong)而使得蒸汽80%的(de)(de)熱(re)量都(dou)耗(hao)費在(zai)維持氣缸(gang)的(de)(de)溫度上面。
1763-1765年瓦(wa)特(te)在修(xiu)理紐科(ke)門泵時,設計冷(leng)凝器解決效率低的(de)問題,羅(luo)巴克把瓦(wa)特(te)的(de)發明用于(yu)商業上。
1765年,瓦特取得了關(guan)鍵性的進(jin)展,他(ta)想(xiang)到將冷凝器與氣(qi)缸分離開(kai)來,使得氣(qi)缸溫(wen)度(du)(du)可以持續(xu)維(wei)持在注(zhu)入的蒸汽(qi)的溫(wen)度(du)(du),并在此(ci)基礎上(shang)很快(kuai)建造了一個(ge)可以連續(xu)運轉的模型。
但是要(yao)(yao)想建(jian)造一臺實際的(de)蒸汽機還有很長(chang)的(de)路要(yao)(yao)走。
首先(xian)是(shi)資金(jin),布萊克(ke)教授提供了(le)一(yi)(yi)些幫助,但更多(duo)的(de)資助來自于約翰·羅巴克(ke)(John Roebuck)。羅巴克(ke)是(shi)一(yi)(yi)位成功的(de)企業家,著名的(de)卡倫鋼鐵(tie)廠的(de)擁有(you)者,在羅巴克(ke)的(de)贊助下,瓦特開(kai)始了(le)新(xin)式蒸汽機的(de)試(shi)制,并成為新(xin)公司的(de)合(he)伙人。
試制(zhi)中的(de)(de)主要困難還在于(yu)活塞與氣(qi)缸的(de)(de)加工制(zhi)造工藝上。當時的(de)(de)工藝水(shui)平下(xia)鋼鐵工人(ren)更像是(shi)鐵匠而不是(shi)機械師,所以(yi)制(zhi)造的(de)(de)結果很不滿意(yi)。此外由于(yu)當時的(de)(de)相關專利申請(qing)需要國(guo)會(hui)的(de)(de)認可(ke),大部(bu)分的(de)(de)資金(jin)都花費在相關程序上。由于(yu)資金(jin)的(de)(de)短缺,瓦特不得不另找了一(yi)份運河(he)測(ce)量員的(de)(de)工作,并一(yi)干就是(shi)8年。
這之后,羅巴克(ke)破產,相關(guan)專利都由伯明翰一間鑄造廠老板馬修·博爾(er)頓接手。瓦特與博爾(er)頓從此開始了他們(men)之間長達(da)25年(nian)的成(cheng)功合作。
與博(bo)爾頓的(de)(de)合作,使得瓦特得到了更(geng)好的(de)(de)設備資金以及技(ji)(ji)術上的(de)(de)支持,特別(bie)是在加(jia)工制(zhi)造(zao)工藝方面。新型(xing)(xing)蒸汽機制(zhi)造(zao)的(de)(de)一個主要困難(nan)在于活塞與大(da)型(xing)(xing)氣缸(gang)的(de)(de)密(mi)(mi)合,這(zhe)個問題最(zui)終被約翰·威爾金森(John Wilkinson)解決,他在改進加(jia)農炮的(de)(de)制(zhi)造(zao)時提(ti)出(chu)了一種(zhong)新的(de)(de)精密(mi)(mi)鏜孔(kong)加(jia)工技(ji)(ji)術,可(ke)以用于蒸汽機的(de)(de)制(zhi)造(zao)。
1774年瓦特(te)將自己(ji)設計的蒸汽機投(tou)入生產。
1776年博爾(er)登-瓦特蒸(zheng)汽機(ji)在波羅(luo)姆菲爾(er)德煤(mei)礦首次向(xiang)公眾展示其工作狀態。
1776年(nian),終(zhong)于(yu)第(di)一(yi)批新型蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽機(ji)制造成(cheng)功并(bing)應用(yong)于(yu)實際生產。這(zhe)批蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽機(ji)由于(yu)還(huan)只能(neng)(neng)提供(gong)往(wang)復(fu)(fu)直線運(yun)動而(er)主要應用(yong)于(yu)抽水泵(beng)上。在之后的5年(nian)中,瓦(wa)特(te)贏得(de)了(le)大量的訂單并(bing)忙(mang)于(yu)奔波于(yu)各個礦(kuang)場之間安裝由這(zhe)種新型蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽機(ji)帶動的水泵(beng)。在博爾頓(dun)的要求(qiu)下,瓦(wa)特(te)開始繼續研究如何(he)將蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽機(ji)的直線往(wang)復(fu)(fu)運(yun)動轉化為圓(yuan)周運(yun)動,以便使得(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽機(ji)能(neng)(neng)為絕大多數(shu)機(ji)器提供(gong)動力(li)。一(yi)個顯而(er)易見的解決(jue)辦(ban)法是通過(guo)曲柄傳動,但是該(gai)項(xiang)專利所(suo)有人,約(yue)翰·斯蒂(di)德(John Steed)要求(qiu)同時分(fen)享瓦(wa)特(te)此前的分(fen)離冷(leng)凝器的專利,這(zhe)一(yi)要求(qiu)被瓦(wa)特(te)堅(jian)決(jue)地拒絕了(le)。
1781年(nian),瓦(wa)(wa)(wa)特公司的(de)雇(gu)員(yuan)威廉·默多克(ke)(William Murdoch)發明(ming)(ming)了一種稱為(wei)“太(tai)陽與行星”的(de)曲柄齒輪傳動(dong)(dong)系統,并以瓦(wa)(wa)(wa)特的(de)名(ming)義成功申(shen)請(qing)了專利。這一發明(ming)(ming)繞開了曲柄專利的(de)限制,極大地擴(kuo)展了蒸汽機(ji)的(de)應用(yong)。之后的(de)6年(nian)里,瓦(wa)(wa)(wa)特又對蒸汽機(ji)作了一系列改進(jin)(jin)(jin)并取得了一系列專利:發明(ming)(ming)了雙向(xiang)(xiang)氣(qi)缸,使得蒸汽能夠從兩(liang)端進(jin)(jin)(jin)出從而可以推動(dong)(dong)活塞雙向(xiang)(xiang)運動(dong)(dong),而不是(shi)(shi)(shi)以前那樣只能單向(xiang)(xiang)推動(dong)(dong);使用(yong)節(jie)氣(qi)閥門與離心節(jie)速器(qi)來控制氣(qi)壓(ya)與蒸汽機(ji)的(de)運轉;發明(ming)(ming)了一種氣(qi)壓(ya)示工器(qi)來指示蒸汽狀況;發明(ming)(ming)了三連(lian)桿(gan)組保證(zheng)氣(qi)缸推桿(gan)與氣(qi)泵的(de)直線運動(dong)(dong)。由(you)于(yu)擔心爆炸的(de)危險以及泄露(lu)問題,瓦(wa)(wa)(wa)特的(de)早期蒸汽機(ji)都(dou)是(shi)(shi)(shi)使用(yong)低壓(ya)蒸汽,后來才引進(jin)(jin)(jin)了高壓(ya)蒸汽。所(suo)有(you)這些革新(xin)結合到(dao)一起,使得瓦(wa)(wa)(wa)特的(de)新(xin)型(xing)蒸汽機(ji)(聯協式蒸汽機(ji))的(de)效率是(shi)(shi)(shi)過去(qu)的(de)紐科(ke)門蒸汽機(ji)的(de)5倍。
1782年瓦特(te)的(de)雙向式蒸汽機取得專利(li),同年他發明了一種標準(zhun)單(dan)位(wei):馬力。
1782年,韋奇伍德在(zai)伊特(te)魯(lu)里亞陶瓷(ci)(ci)廠大(da)規模采(cai)用博爾頓(dun)——瓦特(te)鑄造廠生(sheng)產的(de)(de)聯協式蒸(zheng)汽(qi)機和伯明翰(han)廠生(sheng)產的(de)(de)動力機床,進行機械化陶瓷(ci)(ci)生(sheng)產。
1784年,瓦特對聯協式蒸汽機進(jin)行(xing)了改進(jin),增加了一種自動調節蒸汽機速率的裝置,使它(ta)能適用于各(ge)種機械的運動。從此(ci)之后(hou),紡織業(ye)、采礦業(ye)、冶金業(ye)、造紙(zhi)業(ye)等(deng)工業(ye)部門(men),都先后(hou)采用蒸汽機做為動力。
1785年以后,瓦特改進的蒸(zheng)汽機首先(xian)在紡織(zhi)部門(men)投入使用,受到廣泛歡迎(ying)。
1794年,瓦(wa)特與博爾頓合伙組建了(le)(le)專門制造蒸汽機的(de)公司。在博爾頓的(de)成功經營下(xia),到1824年就(jiu)生產了(le)(le)1165臺蒸汽機。瓦(wa)特與博爾頓都賺到了(le)(le)不少錢(qian)。
瓦特在(zai)半退休之(zhi)前也有很(hen)多(duo)其它發明,比(bi)如(ru)他(ta)發明了一種新的利用(yong)望遠鏡測距的方法(fa),一種新的透印印刷術,對(dui)油燈進(jin)行了改(gai)進(jin),蒸汽碾壓機(ji)以及延續至今的機(ji)械圖紙著色法(fa)。
1800年瓦(wa)(wa)特(te)的(de)(de)(de)(de)專利與(yu)博(bo)爾頓的(de)(de)(de)(de)合作(zuo)到期,他(ta)(ta)于同年退休(xiu)。但他(ta)(ta)們的(de)(de)(de)(de)合作(zuo)延續到下一代,馬修·博(bo)爾頓與(yu)小詹姆斯(si)·瓦(wa)(wa)特(te)繼續合作(zuo),同時吸(xi)收了(le)(le)(le)威(wei)廉(lian)·默多克為合伙(huo)人,保證了(le)(le)(le)了(le)(le)(le)公司的(de)(de)(de)(de)持續成功。瓦(wa)(wa)特(te)退休(xiu)后曾與(yu)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)第(di)二任妻子到法國(guo)與(yu)德國(guo)旅(lv)行,并且(qie)在威(wei)爾士購買(mai)了(le)(le)(le)一所(suo)住(zhu)宅。
1819年8月25日,83歲的瓦(wa)特于英國(guo)斯塔(ta)福德郡(jun),漢茲沃(wo)斯(Handsworth, Staffordshire)的家中去(qu)世(shi)。
1785年瓦特(te)被接(jie)受(shou)為英國皇家學會院士。
1814年成(cheng)為法(fa)國(guo)科學院8名(ming)外籍會員(yuan)之一(yi)。