一、风箱和蒸汽机原理

1、原理：蒸汽机=风箱+水排 其实我们才是最早发明蒸汽机。

2、从蒸汽机的关键结构看，“风箱”解决了双作式阀门问题，而“水排”则提供了直线运动和圆周运动之间的转换设备，而宋朝人发明了风箱，汉朝人发明了水排。因此，明朝人制造蒸汽机，已经拥有足够的技术储备。

二、蒸汽机与汽油机的不同

蒸汽机跟汽油机一样都是热机，所以它们的工作原理是一样的。但蒸汽机是把燃料的内能转化为水蒸汽的内能，再由水蒸汽膨胀做功，把内能转化为机械能，所以它的机械效率低。而汽油机是内燃机，是燃料直接在气缸内燃烧，利用其产生的燃气直接作功，所以它的效率高。

三、瓦特蒸汽机的原理

1、由锅炉与汽缸、活塞+连杆机构、配汽机构等构成，燃料加热锅炉（燃料在汽缸外燃烧，叫“外燃机”），将水烧开，产生蒸汽，蒸汽通过配汽机构进入汽缸，推动活塞做往复运动。

2、用酒精灯对烧瓶加热，使水沸腾，蒸汽便把注射器的活塞向上推起。当达到一定高度时，打开夹子使蒸汽从橡皮管放出，这时活塞又落下来。这样重复操作，可观察活塞的往复运动，演示蒸汽机的简单工作原理。

四、打蒸汽的原理

蒸汽机的原理，最主要就是把蒸汽的能量转换变成机械功，自从它的出现更好带动了18世纪的工业革命，一直到了20世纪初，使用都是非常重要的原动机。

五、纽卡门蒸汽机原理

1、在 I7 世纪末 18 世纪初，随着矿产品需求量的增大，矿井越挖越深，许 多矿井都遇到了严重的积水问题。为了解决矿井的排水问题，当时一般靠马 力转动辘轳来排除积水，但一个煤矿需要养几百匹马，这就使排水费用很高 而使煤矿开采失去意义。

2、发明家们对排水问题思考着解决的办法。英国的塞维里最早发明了蒸汽泵排水。 塞维里是一位对力学和数学很感兴趣的军事机械工程师，又当过船长，具有丰富的机械技术知识。1698 年，他发明了把动力装置和排水装置结合在 一起的蒸汽泵。塞维里称之为“蒸汽机”。

3、　　塞维里蒸汽泵的工作原理，是利用密闭容器内蒸汽凝结形成的真空，用 大气压力把低水位的水，通过吸人管压人容器，然后再用蒸汽将容器中的水 压向高处排出。

4、　　这是一种没有活塞的蒸汽机，虽然燃料消耗很大，也不太经济，但它是 人类历史上第一台实际应用的蒸汽机。这样，蒸汽动力技术基本完成了从实 验科学到应用技术的转变。1705 年，英国的纽可门设计制成了一种更为实用的蒸汽机。 纽可门生于英国达特马斯的一个工匠家庭，年青时在一家工厂当铁工。

5、从 1680 年起，他和工匠考利合伙做采矿工具的生意，由于经常出人矿山，非 常熟悉矿井的排水难题，同时发现塞维里蒸汽泵在技术上还很不完善，便决 心对蒸汽机进行革新。为了研制更好的蒸汽机，纽可门曾向塞维里本人请教，并专程前往伦敦， 拜访著名物理学家胡克，获得厂一些必要的科学实验和科学理论知识。纽可门认为，塞维里蒸汽泵有两大缺点，一是热效率低，原因是由于蒸汽冷凝是通过向汽缸内注人冷水实现的，从而消耗了大量的热；二是不能称 为动力机，基本上还是一个水泵，原因在于汽缸里没有活塞，无法将火力转 变为机械力，从而不可能成为带动其他工作机的动力机。

6、对此，纽可门进行了改进。针对热效率问题，纽可门没有把水直接在汽缸中加热汽化，而是把汽缸 和锅炉分开，使蒸汽在锅炉中生成后，由管道送人汽缸。这样，一方面由于 锅炉的容积大于汽缸容积，可以输送更多的蒸汽，提高功率；另一方面由于 锅炉和汽缸分开，发动机部分的制造就比较容易。针对火力的转换，纽可门吸收了巴本蒸汽泵的优点，引人了活塞装置，使蒸汽压力、大气压力和真空在相互作用下推动活塞作往复式的机械运动。 这种机械运动传递出去，蒸汽泵就能成为蒸汽机。

7、纽可门通过不断地探索，综合了前人的技术成就，吸收了巴本蒸汽泵中活塞装置的长处，设计制成了气压式 蒸汽机。纽可门蒸汽机，实现了用蒸汽推动活塞做一上一下的直线运动，每分钟往返 16 次，每往返一次可将 45.5 升水提高到 46.6 米。该机即被用于矿井的 排水。