科学技术与工业革命
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理。
– 动力：人力、水力、风力等未发生能量形式转 换的自然力。
– 特征：工匠的经验为主。
• 第一次工业革命概况
– 时间：18世纪（1765－1830） – 地点：英国 – 事件起点：纺织机革新 – 工业革命标志：蒸汽机的发明和使用 – 动力体系：蒸汽动力 – 技术体系：机器大生产体系 – 技术物：蒸汽轮船，蒸汽火车等
• 纺纱技术与织布技术交替革新，造成相互促进和相互加速， 你追我赶的局面
纺纱机
珍妮纺纱机
（1770，哈 格里夫斯）
水力纺纱机
（1768，阿 克莱特）
织布机
飞梭（1733， 凯伊）
蒸汽机带动的
织布机（1785， 卡特拉特）
自动骡机
（1779，克隆 普顿）
• 纺织业的新发明规定了工厂制度的发展方向：
– 大机器价格昂贵（只能为少数大资本家所有）、 – 体积庞大（只能安装在固定的大建筑即车间里）、 – 需要许多人维护（这些人就是工人）
• 工业革命主要表现在：
– 以机器取代人力 – 以大规模的工厂生产取代个体工场手工生产 – 以技术革新带来经济无限制的增长。
• 工业革命首先发生在英国，几大产业相互促进
炼铁业
火车－铁路
煤炭业－抽 水运输
汽船－运河
蒸汽动力的 开发
纺织业—蒸汽 动力推动
2.炼铁业
• 英国的炼铁业历史悠久，但燃料短缺限制了铁产量 • 1709年，工程师达比（Abraham Darby）用焦炭代替木炭炼
铁取得成功，1735年新工艺开始广泛运用 • 1760年，斯密顿发明水力驱动的鼓风机，提高了焦炭的温
度，提高了炼铁的效率
• 1784年，亨利·科特发明搅拌法 • 18世纪英国的铁产量增加了10倍
3.纺织业
• 英国人喜爱从印度进口的棉布，冲击了传统的毛纺织业。 国会于1700年颁布禁止进口棉布的法令，给本国棉纺织业 以发展机会。
7.与科学无关的工业革命
• 直到19世纪，技术进步和工业革命都与科学家群 体无关
– 皇家学会早期为政府服务。钟表的制造靠的是钟表匠 – 瓦特也未受到布莱克潜热理论的启发 – 19世纪之前技术并未应用科学，学者传统与工匠传统
不相往来
– 在工业革命中发挥作用的工程师，主要是那些未受过 任何科学教育的民间工程师（civil engineer）
• 问题2：瓦特是一个科学家吗？
– 是。他是皇家学会会员，但提交的论文并不是他对于蒸汽机的改 进，而是“人造气体的药用价值”
• 蒸汽动力机发明的意义
– 瓦特蒸汽机的出现掀起了一场动力革命，将工 业革命推向纵深，纺织业、采矿业、冶金业在 瓦特机的带动下迅猛发展。
5.运输机械的革命
• 汽船
– 1785年，美国菲奇将瓦特的蒸汽机用于帆船上 – 1800年左右，美国富尔顿继续制造汽船，1807年造出克
• 纽可门机的发明
– 1712年，纽可门发明大气机， 主要靠大气压力做功。由一个 带活塞的气缸做功，蒸汽锅炉 与之分离，气缸中加冷水喷射 器。
– 纽可门机的缺陷：热量浪费太 大，效率不高；只有简单的往 复式线性运动。
• 瓦特发明的蒸汽机
– 为了使汽缸保持温度，单独增加一个冷凝 器（事先抽成真空以引入高温蒸汽）
2.电力革命
• 电磁学的发展使电气时代成为可能，并直接推动 了第二次工业革命
• 电动机的发明
– 1821年，法拉第成功地使一根小磁针绕通电导 线不停旋转，创造历史上第一台“婴儿”电动 机
– 1834年，德国雅可比用电磁铁做转子，制成第 一台实用电动机，1838年以此制成电动汽船
二、科学应用于工业的第二次工业革命
1.第二次工业革命概览
• 第二次工业革命前的技术背景：蒸汽机广泛应用
– 蒸汽机的缺点 （1）蒸汽机的传导装置庞大而笨重，动力传导效率低 （2）蒸汽动力车间所需燃料的运输既麻烦又不经济 （3）机械传输系统传送能量不能流水作业
• 第二次工业革命概况
– 时间：19世纪中后期至20世纪初（1870－1930） – 地点：美国、德国、俄国 – 事件起点：电动机的发明 – 工业革命标志：电力的广泛使用 – 动力体系：电力 – 技术体系：电动机器大生产体系 – 技术物：电灯、电话等
– 美国（1828）、法国（1830）、德国 （1835）
– 铁路业与钢铁业相互促进
6.第一次工业革命的意义
• 蒸汽动力机的大量使用，使人从繁重的体力劳动中解放出 来，人开始以其聪明头脑而非四肢肌肉为自己造福。
• 工业革命解除了对ห้องสมุดไป่ตู้术革新和经济增长的约束
• 工业革命使全体人民受到教育，客观上推进了“平等”的 观念。
– 将活塞的直线往复运动转化成轮轴的旋转 运动
詹姆斯·瓦特发明的 蒸汽机
（1736－1819） 瓦特改良的蒸汽机
• 问题1：瓦特蒸汽机是否得益于科学？
– 否，瓦特的成功得益于正确的营销手法。瓦特更多的 代表的，是一个新兴的商人阶层的精神气质，而不是 希腊科学的精神气质。他散布谣言说，高压蒸汽机安 全有问题，使得他的竞争对手特里威西克没能成功； 他抱怨贝托莱把他发现的氯化漂白过程公开了，无法 申请专利以获利
第九章 科学、技术与工业革命
一、与科学无关的第一次工业革命 二、科学应用于工业的第二次工业革命
一、与科学无关的第一次工业革命
1.第一次工业革命概览
• 第一次工业革命前的技术背景 – 技术基础：磨和简单机械
• 水磨、风磨具备了机器的基本要素： 动力—原动机—传动装置—工作机 • 钟表：提供了生产中采用的自动机和自动运动的原
• 1764年－1812年，纺织工人的劳动生产率提高了200倍
4.蒸汽机的发明与改进
• 蒸汽动力机的发明
– 原始的蒸汽机模型：让蒸汽压力将水提升，蒸汽冷却 后形成真空，又可以将水从低处吸入。
– 1679年，法国工程师巴本发明蒸煮器（高压锅），并 在此基础上发明蒸汽机。
– 1698年，英国工程师萨弗里发明专门用来抽水的蒸汽 泵，主要靠真空吸水，蒸汽压力压水。
莱蒙特号，采用明轮推进。
– 1838年，英国商船天狼星号利用蒸汽动力横渡大西洋
• 火车
– 由木路到铁路（采矿业）
– 1796年，英国特里维西克制造了第一 辆火车
– 1814年，英国斯蒂芬逊造出第一辆实 用火车，用于拉煤。1823年，斯蒂芬 逊的火车投入商用
– 1830年，利物浦与曼彻斯特铁路线连 通
– 动力：人力、水力、风力等未发生能量形式转 换的自然力。
– 特征：工匠的经验为主。
• 第一次工业革命概况
– 时间：18世纪（1765－1830） – 地点：英国 – 事件起点：纺织机革新 – 工业革命标志：蒸汽机的发明和使用 – 动力体系：蒸汽动力 – 技术体系：机器大生产体系 – 技术物：蒸汽轮船，蒸汽火车等
• 纺纱技术与织布技术交替革新，造成相互促进和相互加速， 你追我赶的局面
纺纱机
珍妮纺纱机
（1770，哈 格里夫斯）
水力纺纱机
（1768，阿 克莱特）
织布机
飞梭（1733， 凯伊）
蒸汽机带动的
织布机（1785， 卡特拉特）
自动骡机
（1779，克隆 普顿）
• 纺织业的新发明规定了工厂制度的发展方向：
– 大机器价格昂贵（只能为少数大资本家所有）、 – 体积庞大（只能安装在固定的大建筑即车间里）、 – 需要许多人维护（这些人就是工人）
• 工业革命主要表现在：
– 以机器取代人力 – 以大规模的工厂生产取代个体工场手工生产 – 以技术革新带来经济无限制的增长。
• 工业革命首先发生在英国，几大产业相互促进
炼铁业
火车－铁路
煤炭业－抽 水运输
汽船－运河
蒸汽动力的 开发
纺织业—蒸汽 动力推动
2.炼铁业
• 英国的炼铁业历史悠久，但燃料短缺限制了铁产量 • 1709年，工程师达比（Abraham Darby）用焦炭代替木炭炼
铁取得成功，1735年新工艺开始广泛运用 • 1760年，斯密顿发明水力驱动的鼓风机，提高了焦炭的温
度，提高了炼铁的效率
• 1784年，亨利·科特发明搅拌法 • 18世纪英国的铁产量增加了10倍
3.纺织业
• 英国人喜爱从印度进口的棉布，冲击了传统的毛纺织业。 国会于1700年颁布禁止进口棉布的法令，给本国棉纺织业 以发展机会。
7.与科学无关的工业革命
• 直到19世纪，技术进步和工业革命都与科学家群 体无关
– 皇家学会早期为政府服务。钟表的制造靠的是钟表匠 – 瓦特也未受到布莱克潜热理论的启发 – 19世纪之前技术并未应用科学，学者传统与工匠传统
不相往来
– 在工业革命中发挥作用的工程师，主要是那些未受过 任何科学教育的民间工程师（civil engineer）
• 问题2：瓦特是一个科学家吗？
– 是。他是皇家学会会员，但提交的论文并不是他对于蒸汽机的改 进，而是“人造气体的药用价值”
• 蒸汽动力机发明的意义
– 瓦特蒸汽机的出现掀起了一场动力革命，将工 业革命推向纵深，纺织业、采矿业、冶金业在 瓦特机的带动下迅猛发展。
5.运输机械的革命
• 汽船
– 1785年，美国菲奇将瓦特的蒸汽机用于帆船上 – 1800年左右，美国富尔顿继续制造汽船，1807年造出克
• 纽可门机的发明
– 1712年，纽可门发明大气机， 主要靠大气压力做功。由一个 带活塞的气缸做功，蒸汽锅炉 与之分离，气缸中加冷水喷射 器。
– 纽可门机的缺陷：热量浪费太 大，效率不高；只有简单的往 复式线性运动。
• 瓦特发明的蒸汽机
– 为了使汽缸保持温度，单独增加一个冷凝 器（事先抽成真空以引入高温蒸汽）
2.电力革命
• 电磁学的发展使电气时代成为可能，并直接推动 了第二次工业革命
• 电动机的发明
– 1821年，法拉第成功地使一根小磁针绕通电导 线不停旋转，创造历史上第一台“婴儿”电动 机
– 1834年，德国雅可比用电磁铁做转子，制成第 一台实用电动机，1838年以此制成电动汽船
二、科学应用于工业的第二次工业革命
1.第二次工业革命概览
• 第二次工业革命前的技术背景：蒸汽机广泛应用
– 蒸汽机的缺点 （1）蒸汽机的传导装置庞大而笨重，动力传导效率低 （2）蒸汽动力车间所需燃料的运输既麻烦又不经济 （3）机械传输系统传送能量不能流水作业
• 第二次工业革命概况
– 时间：19世纪中后期至20世纪初（1870－1930） – 地点：美国、德国、俄国 – 事件起点：电动机的发明 – 工业革命标志：电力的广泛使用 – 动力体系：电力 – 技术体系：电动机器大生产体系 – 技术物：电灯、电话等
– 美国（1828）、法国（1830）、德国 （1835）
– 铁路业与钢铁业相互促进
6.第一次工业革命的意义
• 蒸汽动力机的大量使用，使人从繁重的体力劳动中解放出 来，人开始以其聪明头脑而非四肢肌肉为自己造福。
• 工业革命解除了对ห้องสมุดไป่ตู้术革新和经济增长的约束
• 工业革命使全体人民受到教育，客观上推进了“平等”的 观念。
– 将活塞的直线往复运动转化成轮轴的旋转 运动
詹姆斯·瓦特发明的 蒸汽机
（1736－1819） 瓦特改良的蒸汽机
• 问题1：瓦特蒸汽机是否得益于科学？
– 否，瓦特的成功得益于正确的营销手法。瓦特更多的 代表的，是一个新兴的商人阶层的精神气质，而不是 希腊科学的精神气质。他散布谣言说，高压蒸汽机安 全有问题，使得他的竞争对手特里威西克没能成功； 他抱怨贝托莱把他发现的氯化漂白过程公开了，无法 申请专利以获利
第九章 科学、技术与工业革命
一、与科学无关的第一次工业革命 二、科学应用于工业的第二次工业革命
一、与科学无关的第一次工业革命
1.第一次工业革命概览
• 第一次工业革命前的技术背景 – 技术基础：磨和简单机械
• 水磨、风磨具备了机器的基本要素： 动力—原动机—传动装置—工作机 • 钟表：提供了生产中采用的自动机和自动运动的原
• 1764年－1812年，纺织工人的劳动生产率提高了200倍
4.蒸汽机的发明与改进
• 蒸汽动力机的发明
– 原始的蒸汽机模型：让蒸汽压力将水提升，蒸汽冷却 后形成真空，又可以将水从低处吸入。
– 1679年，法国工程师巴本发明蒸煮器（高压锅），并 在此基础上发明蒸汽机。
– 1698年，英国工程师萨弗里发明专门用来抽水的蒸汽 泵，主要靠真空吸水，蒸汽压力压水。
莱蒙特号，采用明轮推进。
– 1838年，英国商船天狼星号利用蒸汽动力横渡大西洋
• 火车
– 由木路到铁路（采矿业）
– 1796年，英国特里维西克制造了第一 辆火车
– 1814年，英国斯蒂芬逊造出第一辆实 用火车，用于拉煤。1823年，斯蒂芬 逊的火车投入商用
– 1830年，利物浦与曼彻斯特铁路线连 通