科技史第十五講：近代第一次技術(shù)革命◎歷史文化與旅游學(xué)院◎1近代第一次技術(shù)革命興起的原因近代第一次技術(shù)革命的孕育階段技術(shù)革命的發(fā)展過(guò)程蒸汽機(jī)時(shí)代技術(shù)的發(fā)展近代第一次技術(shù)革命的特點(diǎn)和意義2內(nèi)容簡(jiǎn)介1.了解近代第一次技術(shù)革命的社會(huì)背景；2.了解近代第一次技術(shù)革命的發(fā)展過(guò)程及重要技術(shù)創(chuàng)造，重點(diǎn)掌握瓦特蒸汽機(jī)在技術(shù)革命中的重大意義；3.正確理解技術(shù)革命中科學(xué)、技術(shù)與生產(chǎn)之間的關(guān)系；4.正確認(rèn)識(shí)技術(shù)革命在社會(huì)現(xiàn)代化中的作用。3一、近代第一次技術(shù)革命興起的原因資本主義生產(chǎn)發(fā)展的必然產(chǎn)物（1）資本的原始積累使資產(chǎn)者獲取了大量金錢，以及資本主義大工業(yè)所必需的大批自由勞動(dòng)者。（2

）英國(guó)資產(chǎn)者對(duì)外的殖民掠奪開(kāi)辟了廣闊的海外原料來(lái)源和對(duì)外貿(mào)易市場(chǎng)。（3

）資本主義工廠手工業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展導(dǎo)致了分工日益發(fā)達(dá)和生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，為向大機(jī)器過(guò)渡準(zhǔn)備了物質(zhì)技術(shù)條件。42.資產(chǎn)階級(jí)革命的必然產(chǎn)物（1）英、法、美、德等國(guó)資產(chǎn)階級(jí)革命的相繼取得勝利，資產(chǎn)階級(jí)統(tǒng)治地位的確立為資本主義生產(chǎn)方式的發(fā)展掃清了道路。（2）歐美各國(guó)工業(yè)化初期相繼實(shí)行專利制度，保護(hù)技術(shù)發(fā)明，促進(jìn)了技術(shù)進(jìn)步與變革。5近代科學(xué)發(fā)展的必然產(chǎn)物

（1）近代科學(xué)革命開(kāi)啟了學(xué)者傳統(tǒng)與工匠傳統(tǒng)結(jié)合的新時(shí)代，為科學(xué)在生產(chǎn)上的應(yīng)用開(kāi)辟了道路。

（2）牛頓力學(xué)等科學(xué)成就的取得，為科學(xué)在技術(shù)發(fā)明和生產(chǎn)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。6近代第一次技術(shù)革命的孕育階段技術(shù)革命的直接誘因（1）英國(guó)新興的棉紡織業(yè)興起面臨兩方面的挑戰(zhàn)，一是在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)受到對(duì)棉紡織品日益增長(zhǎng)的需求的挑戰(zhàn)，二是受到品質(zhì)優(yōu)良的印度棉布的強(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)。（2）工作機(jī)的發(fā)展對(duì)新動(dòng)力的需求72.紡織技術(shù)革命

1733年鐘表匠約翰·凱伊發(fā)明飛梭織布提高織布效率一倍；“紗荒”導(dǎo)致1765年織工哈格里夫斯發(fā)明了手搖紡紗機(jī)（珍妮機(jī)）；1768年阿克萊特發(fā)明水力紡紗機(jī)；康普敦1779年發(fā)明走錠紡紗機(jī)（騾機(jī)），標(biāo)志著紡織機(jī)技術(shù)革新的完成；牧師卡特萊特1785年發(fā)明水力織布機(jī)，使織布能力提高10倍，紡織技術(shù)革新拉開(kāi)了技術(shù)革命的序幕。81765年詹姆斯.哈格里夫斯發(fā)明的紡紗機(jī)——珍妮機(jī)1779年塞繆爾.康普敦發(fā)明的走錠紡紗機(jī)——騾機(jī)

1768年阿克萊特發(fā)明的水力紡紗機(jī)9技術(shù)革命的發(fā)展過(guò)程1.早期蒸汽機(jī)的發(fā)展蒸汽動(dòng)力早在公元1世紀(jì)，希臘工程師希羅就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了可以將蒸汽的動(dòng)力化為運(yùn)動(dòng)。當(dāng)時(shí)蒸汽動(dòng)力被用來(lái)使門戶和神像自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，僧侶們借此騙取教徒的信任。1500多年之后，蒸汽的動(dòng)力又被人們認(rèn)識(shí)到，這次卻要發(fā)揮革命性的力量。10（1）巴本蒸汽機(jī)：法國(guó)人巴本1690年發(fā)明了第一部活塞式蒸汽機(jī)，但不能滿足實(shí)用。（2）塞維利蒸汽機(jī)：英國(guó)工程師塞維利1698年制造了一種無(wú)活塞式蒸汽機(jī)用于排除礦井中的積水。11紐可門的空氣蒸汽機(jī)英國(guó)托馬斯·紐可門：小五金商和鐵匠約翰·卡利：管子工和玻璃工共同發(fā)明了最早的蒸汽機(jī)，以滿足當(dāng)時(shí)對(duì)機(jī)動(dòng)水泵的緊迫需要。約1702年，紐可門曾就帕潘關(guān)于依據(jù)抽氣機(jī)原理獲得動(dòng)力的思想同胡克通信。

紐可門蒸汽機(jī)：英國(guó)鐵匠紐可門于1705年制成了較為實(shí)用的蒸汽機(jī)，他綜合了巴本的汽缸活塞和塞維利能形成真空的凝氣器裝置的優(yōu)點(diǎn)，研制了第一臺(tái)包括工作機(jī)、動(dòng)力機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的以三環(huán)節(jié)、分立性為特征的機(jī)器，比塞維利機(jī)的效率提高了5倍。13蒸汽機(jī)的原理蒸汽冷凝產(chǎn)生真空；活塞在汽缸中的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力紐可門的發(fā)明解決了當(dāng)時(shí)急需解決的深礦井排水難題但使用代價(jià)太大瓦特1763年，瓦特應(yīng)邀修理格拉斯哥大學(xué)的一具紐可門式蒸汽機(jī)。他成功地使之工作起來(lái)了，但是他對(duì)所產(chǎn)生的蒸汽量之大和工作汽缸尺寸之小，感到吃驚。2.瓦特蒸汽機(jī)布萊克瓦特同格拉斯哥大學(xué)約瑟夫·布萊克一起討論了蒸汽性質(zhì)問(wèn)題。思索如何提高蒸汽機(jī)的工作效率。布萊克是潛熱的發(fā)現(xiàn)者。散步中的頓悟據(jù)說(shuō)在一次星期天的散步中，瓦特突然悟到了紐可門式的蒸汽機(jī)效率低下的結(jié)癥所在。為了冷凝蒸汽和形成真空，紐可門式蒸汽機(jī)的工作汽缸必須冷卻到水的沸點(diǎn)以下，一個(gè)沖程過(guò)后，又再次沖滿蒸氣時(shí)，因?yàn)槠滓呀?jīng)冷卻，就需要大量的蒸汽來(lái)加熱汽缸，而這些蒸汽是白白浪費(fèi)掉的。單獨(dú)冷凝室繼續(xù)鉆研兩年之后，瓦特終于想出了一個(gè)解決辦法。采用一個(gè)能將蒸汽引入的第二室，叫作冷凝室。冷凝室持續(xù)保持冷卻，工作汽缸一直保持高熱。據(jù)此造出的一具實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ凸ぷ魇至己酶咝实恼羝麢C(jī)1769年瓦特制造出高效率的蒸汽機(jī)。這臺(tái)蒸汽機(jī)由于消除了每一個(gè)循環(huán)中因加熱蒸汽室而造成的長(zhǎng)時(shí)間停頓，所以作功更快。布萊克對(duì)此印象深刻，以致借給瓦特一大筆錢使這項(xiàng)工作得以繼續(xù)進(jìn)行。分離冷凝器的發(fā)明，對(duì)蒸汽機(jī)的發(fā)展起了關(guān)鍵性作用；其改進(jìn)使蒸汽機(jī)的效率由紐可門機(jī)的1%提高以3%，耗煤量?jī)H為紐可門機(jī)的1/4。供應(yīng)市場(chǎng)瓦特采用了另外幾項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性的改進(jìn)比如讓蒸汽在活塞兩邊交替進(jìn)入和冷凝，這樣就可以在兩個(gè)方向交替驅(qū)動(dòng)活塞。1774年，瓦特與一個(gè)商人合伙，開(kāi)始制造蒸汽機(jī)供應(yīng)市場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)式蒸汽機(jī)1781年，瓦特又發(fā)明了一些附加裝置，巧妙地使活塞的往返運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩喿拥男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣蒸汽機(jī)的動(dòng)力可以大大靈活地被用于各種目的。瓦特改進(jìn)的蒸汽機(jī)瓦特制造的蒸汽機(jī)早期蒸汽機(jī)23瓦特蒸汽機(jī)技術(shù)新發(fā)明的意義（1）1782年瓦特獲得兩項(xiàng)專利的意義，第一、使發(fā)動(dòng)機(jī)從單動(dòng)變?yōu)殡p動(dòng)，這樣從同一氣缸容積可以產(chǎn)生兩倍的功率；第二、使活塞在運(yùn)動(dòng)到1/2沖程時(shí)停止輸入蒸汽，以后的1/2沖程完全利用輸入蒸汽的膨脹力作功，大大節(jié)約了蒸汽的消耗。（2）1787年瓦特研制的具有連桿、飛輪和離心調(diào)速器的雙動(dòng)旋轉(zhuǎn)式蒸汽機(jī)的意義，使蒸汽機(jī)可以把直線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檫B續(xù)而均勻的圓周運(yùn)動(dòng)，可以經(jīng)過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)一切機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，而成為“萬(wàn)能動(dòng)力機(jī)”。24SirRichardArkwright(1732-1792)

也正好在這個(gè)時(shí)候，阿克萊等人正在力求紡織工業(yè)的機(jī)械化，而蒸汽機(jī)成了一項(xiàng)適合時(shí)宜的發(fā)明。機(jī)器代替手工操作（1）紡織機(jī)的動(dòng)力：蓄力→水力→蒸汽機(jī)（2）阿克萊在紡織機(jī)械方面作了一些改進(jìn)，使得許多工序可以用機(jī)器代替手工操作（3）機(jī)器代替手工操作之后，產(chǎn)生的高效率使得手工勞動(dòng)者永遠(yuǎn)失去了工作。（4）憤怒的下崗工人們?cè)覛C(jī)器和工廠來(lái)出氣。（5）1783年阿克萊被任命為德比郡郡長(zhǎng)；1786年封為爵士。不可估量的后果（1）動(dòng)力的產(chǎn)生不再受地方的限制（2）以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械化勞動(dòng)帶來(lái)工廠內(nèi)的大規(guī)模生產(chǎn)，工廠工人取代了手藝工人。（3）圍繞工廠的人口聚居，形成大量新興的城市，平民窟急劇增加，農(nóng)業(yè)萎靡不振。（4）工業(yè)革命開(kāi)始了。蒸汽機(jī)的發(fā)明人（1）到1790年，瓦特的蒸汽機(jī)完全取代了老式的紐可門蒸汽機(jī)。（2）瓦特的蒸汽機(jī)如此優(yōu)越，以致人們幾乎遺忘了紐可門蒸汽機(jī)的存在。（3）瓦特開(kāi)始被看作是蒸汽機(jī)的發(fā)明人。（4）瓦特是首次使蒸汽機(jī)的用途超過(guò)水泵。幸運(yùn)的瓦特（1）一個(gè)好的商業(yè)合伙人，使得瓦特沒(méi)有象別的發(fā)明家那樣在為別人的財(cái)富奠定基礎(chǔ)之后自己卻窮困潦倒。（2）瓦特基本上不操心商業(yè)上的事務(wù)，而只專心于改良他的蒸汽機(jī)。他的許多改進(jìn)措施對(duì)后人都有啟發(fā)作用。拒絕爵位（1）1800年瓦特退休之后，接受了格拉斯格大學(xué)授予他的名譽(yù)博士學(xué)位，并被選入皇家學(xué)會(huì)。（2）但他拒絕了封給他的男爵爵位。蒸汽機(jī)時(shí)代技術(shù)的發(fā)展1.迅速發(fā)展的機(jī)器制造業(yè)（1）1797年英國(guó)人享利·莫茲利發(fā)明帶有移動(dòng)刀架的車床，減輕了車工們繁重的體力勞動(dòng)，提高了加工精度。（2）英國(guó)工程師惠特沃斯倡導(dǎo)機(jī)器零件螺紋標(biāo)準(zhǔn)化，為機(jī)器零件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)開(kāi)辟了道路31

2.鋼鐵工業(yè)的誕生與發(fā)展（1）英國(guó)人達(dá)比1709年首次采用焦炭煉鐵并輔以鼓風(fēng)設(shè)備，標(biāo)志著大規(guī)模冶鐵業(yè)的開(kāi)端；（2）享利·科特1783年發(fā)明精煅法，使冶鐵生產(chǎn)率提高15倍；（3）英國(guó)工程師貝塞墨發(fā)明轉(zhuǎn)爐煉鋼法，開(kāi)辟了煉鋼的新紀(jì)元；法國(guó)工程師馬丁開(kāi)創(chuàng)平爐煉鋼法，確立了高爐、轉(zhuǎn)爐、平爐的鋼鐵冶金生產(chǎn)體系。323.蓬勃發(fā)展的運(yùn)輸工業(yè)（1）船舶技術(shù)進(jìn)入19世紀(jì)以后，在船舶的建造技術(shù)方面產(chǎn)生了兩個(gè)根本性的變革。一個(gè)就是蒸汽機(jī)作為船的動(dòng)力；另一個(gè)就是鋼鐵取代木材成為造船的主要材料。33富爾頓RobertFulton真正使蒸汽船投入實(shí)際運(yùn)用并獲得商業(yè)上的成功的是美國(guó)人富爾頓（1765-1815）。18世紀(jì)末富爾頓到歐洲學(xué)習(xí)繪畫，游遍了英法等國(guó)，接觸到了蒸汽船，轉(zhuǎn)而對(duì)蒸汽船的試驗(yàn)發(fā)生了興趣。34“克勒蒙特”號(hào)1806年富爾頓回美國(guó)后建造了一條10