【铁路】原来最早的火车是靠水来发动的，蒸汽机的基本原理

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精华笔记

蒸汽机真是瓦特发明的吗？

一、瓦特与蒸汽机

1. 瓦特并非蒸汽机的发明人，公元1世纪的时候，古希腊哲学家亚历山大·希罗就已经意识到蒸汽能够做功，并设计了类似的机器；

2. 1698年，英国工程师汤姆森·萨威利发明了历史上第一台用于抽水的蒸汽机，用蒸汽机代替人力按压水泵进行抽水；

3. 英国人汤姆斯·牛考门于1712年获得了改进蒸汽机的专利，改进后蒸汽机的效率仍然非常低，只能用于煤矿开采作业中的排水过程；

4. 1764年，瓦特在修理一台牛考门蒸汽机的过程中对蒸汽机产生了兴趣，并对其作出了改进。这项改进主要是为蒸汽机设计了独立的凝气室，把蒸汽冷凝液化的过程转移到凝气室独立进行，因此不会降低新产生水蒸气的做功效率，使蒸汽机的整体效率大幅提升；

5. 瓦特在1776年发明了第一台实用的蒸汽机。

二、气体为什么有气压？

1. 气体之所以会有气压，是因为气体分子有微观运动。用一个盒子把气体包裹起来，盒子的内壁会不断遭受气体分子的碰撞，这些碰撞的总效果就表现为气压。温度越高，空气分子运动速度越快，气压就越大；

2. 理想气体的气压、体积、分子数量、温度之间的关系由克拉伯龙方程描述：PV=nRT，其中P是气压，V是体积，n是物质的量，R是理想气体常数，T是绝对温度。

三、蒸汽机车

1. 蒸汽机车是1814年由英国工程师乔治·斯蒂芬森发明的；

2. 蒸汽机车的火车头，大部分并不是引擎，而是一个烧水的大锅炉。圆柱体的部分装了一大锅水，车头后面拖着的小卡车装的是煤；

3. 蒸汽机车的引擎只是车轮前面两个很小的气阀；

4. 蒸汽机车通过烧煤产生的热量，把水箱里的水煮沸成为水蒸气，水蒸气进入车轮前的气阀，推动气阀运动。气阀连着传动轴，传动轴带动车轮转动，一轮做功以后，水蒸气通过烟囱排出；

5. 蒸汽机车的实际效率非常低，只有5%-7%左右，后来被内燃机取代。

思考题：蒸汽机效率这么低，能量主要浪费在了什么地方？