三次工业革命和工业4.0+课件文字稿.docxVIP

工业革命历史进程 第一次工业革命 18世纪60年代（1757年开始）——19世纪中期（人类开始进入蒸汽时代） 工业革命不能仅仅归因于一小群发明者的天才。虽然天才无疑起了一定的作用，然而，更重 史蒂芬孙制造的蒸汽机车 要的是18世纪后期起作用的种种有利力量的结合。除了在强有力的需要的刺激下，发明者很少作出发明。作为种种新发明的基础的许多原理在工业革命前数世纪已为人们所知道，但是，由于缺乏刺激，它们未被应用于工业。例如，蒸汽动力的情况就是如此。蒸汽动力在古 希腊化时代的 古埃及已为人们所知道，甚至得到应用，但是，仅仅用于开关庙宇大门。不过，在英国，为了从矿井里抽水和转动新机械的机轮，急需有一种新的动力之源。结果引起了一系列发明和改进，直到最后研制出适宜大量生产的 蒸汽机。 这些有利条件导致一系列发明，使棉纺织工业有可能到1830年时完全实现机械化。新发明中，理查德·阿克莱特的 水力纺纱机（1796）、 詹姆斯·哈格里夫斯的多轴纺纱机（1770）和塞缪尔·克朗普顿的走锭纺纱机（1779）是十分出色的。水力纺纱机能在皮辊之间纺出又细又结实的纱；用多轴纺纱机，一个人能同时纺8根纱线，后来是16根纱线，最后为100多根纱线；走锭纺纱机也称为“ 骡机”，因为它结合了水力纺纱机和多轴纺纱机的优点。所有这些新纺纱机很快就在生产出比织布工所能处理的多得多的纱线。有位名叫埃德蒙·卡特赖特的牧师试图矫正这种不平衡状态，他在1785年取得了一种最初由马驱动、1789年以后由蒸汽驱动的动力织机的专利权。这种新发明物制作粗陋，在商业上无利可图。但是，经过20年的改进之后，其最严重的缺点得到了纠正。到19世纪20年代，这种动力织机在棉纺织工业中基本上已取代了手织织布工。 正如纺纱方面的发明 导致织布方面相应的发明一样，某一工业中的发明促进了其他工业中相应的发明。新的棉纺机引趄对动力的需要，这种动力较传统的水车和马所能提供的动力更充裕、更可靠。约1702年前后，一台原始的蒸汽机已由托马斯·纽科门制成，并被广泛地用于从煤矿里抽水。但是，比起它所提供的动力来，它消耗燃料太多，所以经济上仅适用于煤田本身。 1763年， 格拉斯哥大学的技师詹姆斯·瓦特开始改进纽科门的蒸汽机。他同制造商 马修·博尔顿结成事业上的伙伴关系，博尔顿为相当昂贵的实验和初始的模型筹措资金。这一事业证明是极其成功的；到1800年即瓦特的基本 专利权期满终止时，已有500台左右的博尔顿－瓦特蒸汽机在使用中。其中38%的蒸汽机用于抽水，剩下的用于为纺织厂、炼铁炉、面粉厂和其他工业提供旋转式动力。但是，蒸汽机的顺利发明也离不开当时的自然环境于 社会因素，早在公元前120年， 古埃及就有人曾研究蒸汽作动力。据统计，在此后的一千八百多年里，试用蒸汽作动力的发明者不下二十人，但他们都未制成较为完善的蒸汽机，并广泛运用于生产，于是，有人说：“如果瓦特早出生一百年，他和他的发明将会一起死亡！”由此可见，环境也是十分重要的。 蒸汽机的历史意义，经常被有意识无意识的夸大。它提供了治理和利用热能、为机械供给推动力的手段。因而，它结束了人类对畜力、 风力和水力的由来已久的依赖。这时，一个巨大的新能源已为人类所获得，而且不久，人类还能开发倘藏在地球中的其他 矿物燃料，即石油和燃气。如此，开始了一种趋向，它导致当时的局面：西欧和北美洲每人可得到的能量分别为亚洲每人的11.5倍和29倍。这些数字的意义在一个经济力量和军事力量直接依赖于所能获得的能源的世界中是很明显的。实际上，有人认为19世纪欧洲对世界的支配是以蒸汽机为基础，但也不应该过分强调蒸汽机的作用，因为19世纪欧洲对亚洲、非洲的征服以武力征服为主。 新的棉纺机和蒸汽机需要铁、钢和煤的供应量增加——这一需要通过采矿和冶金术方面的一系列改进得到满足。原先，铁矿石是放在填满木炭的小熔炉里熔炼。森林的耗损迫使制造人求助于煤；正是在此时即1709年， 亚伯拉罕·达比发现，煤能够变为 焦炭，正则木头可以变成木炭一样。焦炭证明是和木炭一样有效的，而且便宜得多。达比的儿子研制出一个由水车驱动的巨大风箱，从而制成第一台由机械操纵的鼓风炉，大大降低了铁的成本。 1760年，约翰·斯米顿作了进一步的改进；他抛弃达比所使用的、由皮革和木头制成的风箱，用一个 泵来代替，这泵由四个装有活塞和阀门的金属气缸组成，并由水车驱动。更重要的是亨利·科特作出的改进，他于1784年发明了除去熔融生铁中的杂质的“搅炼”法。 利特把熔融生铁放在一个反射炉里，加以搅动或“搅炼”。这样，通过在 熔融体中环流的空气中的氧，除去熔融体中的碳。除去碳和其他杂质后，就生产出比原先易碎的熔融生铁或生铁更有韧性的热铁。当时，为了跟上制铁工业的不断上