증기를 동력으로 사용한다는 생각은 유래가 오래되었고, 가장 유명한 것은 알렉산더 시대의 천재 해론이라고 할 수 있다. 일찍이 기원전 2 세기에 그는 뜨거운 공기와 증기를 동력으로 이용하여 기계 장난감을 작동시켰다. 당시 사회생산성은 이런 인공동력원에 대한 절실한 수요가 없었기 때문에 하이론의 실험은 사람들이 잠시 놀 수 있도록 하기 위해서였다.
17, 18 세기에 사회생산력이 발전함에 따라 인공동력에 대한 수요가 점차 두드러지고 있다.
당시 영국은 채탄과 제철 문제를 해결하기 위해 채탄에는 강력한 동력이 필요했다. 한 광산이 500 필의 말을 써서 이 일을 했다고 하는데, 광주의 이윤에 큰 영향을 미쳤다고 한다. 그래서 사람들은 각종 증기기관을 설계하고 제조하기 시작했다. 첫 번째 성공은 뉴코멘이다.
뉴코만은 다트머스의 금속기구 판매상이다. 그는 데번 카운티와 콘월 카운티의 광산에 익숙하다. 그는 광산의 양수가 어려운 문제라는 것을 알고, 그는 이 문제를 해결하기로 결심했다. 나중에 그는 10 년 동안 실험을 하다가 마침내 1705 년에 증기로 피스톤을 구동하는 최초의 펌프를 개발했다. 증기 기관에는 상단 개구부가 있는 수직 실린더가 있고 피스톤 로드는 체인으로 힌지 빔의 한쪽 끝에 연결되어 있고, 빨간봉은 체인으로 빔의 다른 쪽 끝에 연결되어 있습니다. 흡유봉이 하강할 때, 그 무게는 피스톤을 실린더에서 들어올린다. 동시에 밸브가 열리고 증기가 보일러에서 피스톤 아래의 실린더로 주입됩니다. 피스톤이 정점에 도달하면 증기 공급이 차단되고 다른 밸브가 열리고 냉수가 분사됩니다. 증기의 응결은 실린더 안에 진공을 일으키고, 피스톤 상단의 대기압력은 피스톤을 아래로 밀었다. 이 작업 스트로크는 빨간봉을 들어 올려 광산에서 물을 뽑아낸다. 이 증기기관의 탄생은 인공동력의 중대한 돌파구이다. 그러나 석탄 소모량이 많아 탄광에서 멀리 떨어진 곳에서는 적용하기가 어려워 당시의 요구를 충족시킬 수 없었다.
와트가 뉴코멘의 증기기관을 근본적으로 바꾼 것이다. 영국 상인의 아들 와트 19 세는 런던에 가서 견습생이 되어 기기 제조를 공부했다. 2 1 세 때 그는 글래스고 대학에서 기구를 수리하고 제조했다. 와트는 종종 몇몇 선생님들과 증기 기관의 개선에 대해 토론하는데, 이것은 많은 과학 지식을 증가시킨다. 176 1 년 및 1762 년, 그는 증기 기관을 개선하기 위해 몇 가지 실험을 했지만 진전을 이루지 못했다.
1764 년, 학교는 뉴코멘 증기기관 한 대를 와트에게 수리를 맡겼다. 와트는 증기 소비를 줄이려는 노력이 실패한 후 증기 기관의 작동 원리를 논의하기 시작했다. 그는 뉴코문의 증기 엔진이 비효율적인 이유 중 하나가 실린더 자체를 가열하기 위해 대량의 열을 소비한다는 것을 발견했다. 그는 항아리 밖의 다른 용기에서 냉각하면 냉각 온도를 낮추는 데 도움이 될 뿐만 아니라 항아리 안의 온도를 유지하는 데도 도움이 될 것이라고 생각했다. 실험을 거쳐 그의 생각이 실증되었다.
1765 년, 29 세의 와트가 독립냉응기가 있는 증기기관을 발명했다. 실린더가 다른 냉응기와 연결되어 있기 때문에 사용한 증기가 냉응기에서 응결되어 실린더가 항상 일정한 온도를 유지하도록 하여 연료를 크게 절약할 수 있다. 4 년 후 와트는 특허권을 획득하여' 특허의 왕' 이라고 불렸다.
와트는 이것에 만족하지 않는다. 버밍엄 기계 공장 주인 볼턴 의 협력 과 지지 아래, 그는 그의 실험을 계속했다. 나중에 그는 증기 기관의 증기 밸브와 증기 기관의 왕복 운동을 회전 운동으로 바꿀 수 있는 기구를 발명했다. 이런 식으로 증기 기관의 주요 측면은 오늘과 비슷하다.
증기기관이 발명된 후 와트는 이 기계의 효율을 어떻게 표현할지 고민하고 있다. 그 전에 사람들은 말을 동력으로 사용했기 때문에 말의 힘에 대한 습관적인 추정치가 있었다. 와트는 기계의 효율을 말레이인의 효율성과 비교하는 것이 가장 좋다고 생각한다. 그래서 그는 양조장에서 말레이를 빌려 실험을 했다. 그는 100 근의 물체계로 긴 줄을 묶고 무거운 물건을 깊은 우물에 넣은 다음 도르래로 당겼다. 그 결과 이 말은 분당 220 피트를 걸을 수 있고 100 파운드의 무게로 분당 22,000 피트의 일을 할 수 있다. 도르래의 마찰이 약간의 에너지를 소모한다는 점을 감안하면 와트는 220 피트를 기준으로 50% 증가하여 330 피트가 된다. 이렇게 하는 것은 분당 33,000 피트 파운드 또는 초당 550 피트 파운드에 해당한다. 그는 이 숫자를 마력이라고 부른다. "마력" 이라는 단위는 이렇게 생겼습니다.