1736年1月19日詹姆斯·瓦特出生(sheng)于(yu)蘇格(ge)蘭(lan)格(ge)拉斯哥附近,克萊德河灣(wan)(Firth of Clyde)上(shang)的(de)港口小(xiao)鎮格(ge)林諾(nuo)克。
瓦特的父親(qin)(qin)是熟練的造船工人(ren)并擁有自己的船只與造船作(zuo)坊,還是小鎮的官員。瓦特的母親(qin)(qin)Agnes Muirhead出(chu)身于一個(ge)貴族(zu)家庭并受過(guo)良好(hao)的教(jiao)育(yu)。他們都屬于基督教(jiao)長老會并且是堅定的誓約(yue)派。盡(jin)管瓦特出(chu)自于宗教(jiao)家庭,但他后來(lai)還是成為了自然神論(lun)者。
瓦特小時(shi)候因為身體較(jiao)弱去學校的(de)(de)時(shi)間不多,主要的(de)(de)教育都是由母親在家里進(jin)行。瓦特從小就表(biao)現出了精巧的(de)(de)動手能力以(yi)及數學上(shang)的(de)(de)天分,并且(qie)接受了很多蘇格蘭(lan)民間傳(chuan)說(shuo)與故(gu)事。
瓦(wa)特17歲(sui)的(de)(de)時候,母親去世了(le)(le),而父親的(de)(de)生意開始走下坡路。瓦(wa)特到倫敦的(de)(de)一(yi)家(jia)儀表修(xiu)理(li)廠(chang)作了(le)(le)一(yi)年的(de)(de)徒(tu)工,然后回到蘇格(ge)(ge)蘭(lan)格(ge)(ge)拉斯哥打算開一(yi)家(jia)自(zi)己(ji)的(de)(de)修(xiu)理(li)店(dian)。盡管當時蘇格(ge)(ge)蘭(lan)還沒有類似的(de)(de)修(xiu)理(li)店(dian),但(dan)是由于他沒有做(zuo)夠要求的(de)(de)7年徒(tu)工,他的(de)(de)開店(dian)申請還是被(bei)格(ge)(ge)拉斯哥的(de)(de)錘(chui)業者行會(管理(li)所有使(shi)用錘(chui)子的(de)(de)工匠)拒(ju)絕了(le)(le)。
1755年瓦特離開蘇格蘭,到倫敦尋求儀器制造匠的(de)培訓。他被康西爾(er)的(de)約翰·摩根所接納。
1757年,格拉斯哥大學的教授提(ti)供給瓦特(te)(te)一個機會,讓(rang)他在大學里開設了一間(jian)小修理店,這幫助(zhu)瓦特(te)(te)走(zou)出(chu)了困境。其中的一位教授,物理學家與(yu)(yu)化(hua)學家約(yue)瑟夫(fu)·布(bu)萊克(Joseph Black)更(geng)是成(cheng)了瓦特(te)(te)的朋友(you)與(yu)(yu)導(dao)師。
1757年格拉斯哥(ge)大學(xue)任命(ming)瓦特為其(qi)正(zheng)式“數學(xue)儀器制造(zao)師”,并在校園(yuan)里(li)安(an)排了(le)一個車間。
瓦(wa)特的(de)(de)(de)小店開(kai)業5年(nian)后,在朋(peng)友羅賓遜(xun)教授的(de)(de)(de)引(yin)導下,瓦(wa)特開(kai)始(shi)了對蒸汽機(ji)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)。直到此時,瓦(wa)特也還從(cong)未親眼見過一臺可以運(yun)轉的(de)(de)(de)蒸汽機(ji),但(dan)(dan)是他開(kai)始(shi)建造自己的(de)(de)(de)蒸汽機(ji)模型。初步的(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)失敗了,但(dan)(dan)是他堅(jian)持繼續實(shi)(shi)驗(yan)(yan)并且閱讀了所有他能(neng)找到的(de)(de)(de)有關蒸汽機(ji)的(de)(de)(de)材料,獨(du)立地發(fa)(fa)現了潛熱的(de)(de)(de)重要(yao)性(盡管這在好幾年(nian)前就被布(bu)萊克教授發(fa)(fa)現了,但(dan)(dan)瓦(wa)特當時并不(bu)知情)。
1763年,瓦(wa)(wa)特得(de)知格拉斯(si)哥大學(xue)(xue)有一臺紐科(ke)門蒸(zheng)汽機(Newcomen steam engine),但是正(zheng)在倫敦(dun)修理(li),他(ta)請求學(xue)(xue)校取回了(le)這臺蒸(zheng)汽機并親自進行了(le)修理(li)。修理(li)后(hou)這臺蒸(zheng)汽機勉(mian)強可以工作(zuo),但是效率(lv)很低(di)。經(jing)過大量(liang)實(shi)驗(yan),瓦(wa)(wa)特發現效率(lv)低(di)的(de)原(yuan)因是由于活塞(sai)每推(tui)動一次(ci),氣(qi)缸里的(de)蒸(zheng)汽都要先冷凝,然后(hou)再加熱(re)(re)進行下(xia)一次(ci)推(tui)動,從而使(shi)得(de)蒸(zheng)汽80%的(de)熱(re)(re)量(liang)都耗費(fei)在維持氣(qi)缸的(de)溫度上面。
1763-1765年瓦特(te)在修理紐科門泵(beng)時(shi),設計冷凝器解決效(xiao)率低的問題,羅巴克把瓦特(te)的發明用于(yu)商業上(shang)。
1765年,瓦特取得了關(guan)鍵性的(de)進展,他想到將冷凝器與氣(qi)缸分離開來,使得氣(qi)缸溫(wen)度(du)可以持續(xu)維(wei)持在注入的(de)蒸汽的(de)溫(wen)度(du),并在此基礎上很快(kuai)建造(zao)了一(yi)個可以連續(xu)運轉的(de)模型。
但(dan)是要想建造一(yi)臺(tai)實際的蒸(zheng)汽機(ji)還有很長的路要走(zou)。
首先(xian)是資金,布萊克(ke)教授(shou)提供(gong)了(le)(le)一些(xie)幫助,但更(geng)多的(de)資助來自于約(yue)翰(han)·羅(luo)(luo)巴克(ke)(John Roebuck)。羅(luo)(luo)巴克(ke)是一位成(cheng)功(gong)的(de)企業家(jia),著(zhu)名的(de)卡倫鋼鐵(tie)廠的(de)擁有者,在羅(luo)(luo)巴克(ke)的(de)贊助下,瓦特開始了(le)(le)新(xin)(xin)式蒸汽機的(de)試制(zhi),并成(cheng)為(wei)新(xin)(xin)公司的(de)合(he)伙人。
試制中的(de)主要困難還在于活塞與氣缸的(de)加工(gong)(gong)制造工(gong)(gong)藝上。當(dang)(dang)時的(de)工(gong)(gong)藝水(shui)平下鋼鐵工(gong)(gong)人更像是(shi)鐵匠而不(bu)(bu)是(shi)機械(xie)師,所以制造的(de)結果很不(bu)(bu)滿意。此外(wai)由于當(dang)(dang)時的(de)相(xiang)關(guan)專利申(shen)請需要國會的(de)認(ren)可(ke),大部分的(de)資(zi)金都花費在相(xiang)關(guan)程(cheng)序(xu)上。由于資(zi)金的(de)短缺(que),瓦(wa)特不(bu)(bu)得不(bu)(bu)另找了一(yi)份運河測量員的(de)工(gong)(gong)作,并一(yi)干就是(shi)8年。
這之后(hou),羅巴克破產(chan),相關專利都由(you)伯明翰一間鑄造廠老(lao)板馬(ma)修·博(bo)爾頓接(jie)手(shou)。瓦特(te)與博(bo)爾頓從此開始了他們之間長達(da)25年(nian)的(de)成功合作。
與(yu)博(bo)爾頓的(de)(de)合(he)作,使得(de)瓦特(te)得(de)到了更好的(de)(de)設備資金以(yi)及技(ji)術上的(de)(de)支持(chi),特(te)別是在(zai)加工(gong)制(zhi)(zhi)造工(gong)藝(yi)方面。新型蒸汽機制(zhi)(zhi)造的(de)(de)一個主要困難在(zai)于活塞與(yu)大型氣缸的(de)(de)密合(he),這個問題最(zui)終被(bei)約翰·威(wei)爾金森(John Wilkinson)解(jie)決,他在(zai)改進加農炮的(de)(de)制(zhi)(zhi)造時提出了一種(zhong)新的(de)(de)精密鏜孔(kong)加工(gong)技(ji)術,可以(yi)用(yong)于蒸汽機的(de)(de)制(zhi)(zhi)造。
1774年瓦特將自己設計(ji)的蒸汽機投入生產。
1776年博爾(er)登-瓦特蒸汽機在波羅(luo)姆(mu)菲爾(er)德煤礦(kuang)首次向(xiang)公(gong)眾展示其工作狀態(tai)。
1776年,終(zhong)于(yu)(yu)(yu)第一(yi)(yi)批新(xin)型蒸(zheng)汽(qi)機(ji)制造成功(gong)并(bing)(bing)應用于(yu)(yu)(yu)實際(ji)生(sheng)產。這(zhe)批蒸(zheng)汽(qi)機(ji)由于(yu)(yu)(yu)還只能提(ti)(ti)供(gong)(gong)往復(fu)(fu)直線運動(dong)而主要(yao)應用于(yu)(yu)(yu)抽(chou)水泵上。在之后的(de)(de)5年中,瓦(wa)特贏得了(le)大量的(de)(de)訂單并(bing)(bing)忙于(yu)(yu)(yu)奔(ben)波于(yu)(yu)(yu)各個(ge)礦場之間安(an)裝由這(zhe)種新(xin)型蒸(zheng)汽(qi)機(ji)帶動(dong)的(de)(de)水泵。在博(bo)爾頓的(de)(de)要(yao)求下,瓦(wa)特開始繼續研究(jiu)如何將(jiang)蒸(zheng)汽(qi)機(ji)的(de)(de)直線往復(fu)(fu)運動(dong)轉化(hua)為圓周運動(dong),以(yi)便使得蒸(zheng)汽(qi)機(ji)能為絕大多數機(ji)器提(ti)(ti)供(gong)(gong)動(dong)力。一(yi)(yi)個(ge)顯而易見的(de)(de)解決(jue)辦法是(shi)通過曲(qu)柄傳動(dong),但是(shi)該項專利(li)(li)所有人(ren),約翰·斯蒂(di)德(John Steed)要(yao)求同(tong)時(shi)分享瓦(wa)特此前的(de)(de)分離冷凝(ning)器的(de)(de)專利(li)(li),這(zhe)一(yi)(yi)要(yao)求被瓦(wa)特堅決(jue)地拒絕了(le)。
1781年,瓦特(te)公(gong)司的(de)(de)(de)(de)(de)雇員威廉·默多克(William Murdoch)發明(ming)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)種(zhong)稱(cheng)為“太陽與(yu)(yu)行(xing)星”的(de)(de)(de)(de)(de)曲柄齒輪傳動(dong)系(xi)統,并以(yi)瓦特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)名義成功申請了(le)(le)(le)專利。這(zhe)一(yi)(yi)發明(ming)繞開了(le)(le)(le)曲柄專利的(de)(de)(de)(de)(de)限(xian)制(zhi),極大(da)地擴展了(le)(le)(le)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用。之后的(de)(de)(de)(de)(de)6年里,瓦特(te)又(you)對(dui)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)作了(le)(le)(le)一(yi)(yi)系(xi)列(lie)改進并取得了(le)(le)(le)一(yi)(yi)系(xi)列(lie)專利:發明(ming)了(le)(le)(le)雙向氣缸(gang),使(shi)得蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)能夠從兩端進出從而可(ke)以(yi)推動(dong)活塞雙向運(yun)動(dong),而不是以(yi)前那樣(yang)只能單(dan)向推動(dong);使(shi)用節氣閥門(men)與(yu)(yu)離心(xin)節速器(qi)來(lai)控制(zhi)氣壓與(yu)(yu)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)轉;發明(ming)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)種(zhong)氣壓示(shi)工器(qi)來(lai)指示(shi)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)狀況(kuang);發明(ming)了(le)(le)(le)三連桿組(zu)保證(zheng)氣缸(gang)推桿與(yu)(yu)氣泵的(de)(de)(de)(de)(de)直線運(yun)動(dong)。由于擔(dan)心(xin)爆炸的(de)(de)(de)(de)(de)危險以(yi)及泄露問題,瓦特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)早期(qi)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)都是使(shi)用低壓蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi),后來(lai)才引進了(le)(le)(le)高壓蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)。所有這(zhe)些(xie)革新(xin)結(jie)合到一(yi)(yi)起,使(shi)得瓦特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)型(xing)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)(聯協式蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji))的(de)(de)(de)(de)(de)效率是過去的(de)(de)(de)(de)(de)紐科門(men)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)5倍。
1782年瓦特的雙向式蒸(zheng)汽機取(qu)得(de)專利,同(tong)年他發明了一種標準(zhun)單位:馬力(li)。
1782年,韋(wei)奇伍德在伊特(te)魯里亞陶瓷(ci)廠大規模采用博(bo)爾頓——瓦特(te)鑄造廠生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)聯協式蒸汽機和伯明翰廠生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)動力機床(chuang),進行機械化陶瓷(ci)生(sheng)(sheng)產(chan)。
1784年,瓦(wa)特(te)對(dui)聯協式蒸(zheng)汽機進行了改進,增(zeng)加了一種自(zi)動調節蒸(zheng)汽機速率(lv)的裝(zhuang)置,使它能(neng)適(shi)用(yong)于各種機械(xie)的運動。從此之后(hou),紡織業(ye)、采礦業(ye)、冶金業(ye)、造紙業(ye)等(deng)工(gong)業(ye)部門,都(dou)先后(hou)采用(yong)蒸(zheng)汽機做為動力。
1785年以后,瓦特改進的(de)蒸汽(qi)機首先在紡織部門投(tou)入使用,受到(dao)廣泛(fan)歡迎。
1794年,瓦特與博爾(er)頓(dun)合(he)伙(huo)組(zu)建了專門(men)制造(zao)蒸(zheng)汽機的(de)公司。在(zai)博爾(er)頓(dun)的(de)成功經(jing)營下,到1824年就生產了1165臺(tai)蒸(zheng)汽機。瓦特與博爾(er)頓(dun)都賺到了不少錢(qian)。
瓦(wa)特在半退休之前也(ye)有(you)很(hen)多其(qi)它發明,比如他發明了一種新(xin)的利用(yong)望遠鏡(jing)測距的方法(fa),一種新(xin)的透(tou)印印刷術,對油(you)燈(deng)進行了改(gai)進,蒸汽(qi)碾(nian)壓(ya)機(ji)(ji)以及延續至(zhi)今的機(ji)(ji)械圖紙著色法(fa)。
1800年(nian)瓦特(te)(te)的(de)專利與博爾(er)頓的(de)合(he)(he)作到期,他于同(tong)年(nian)退(tui)休。但他們的(de)合(he)(he)作延續到下一(yi)代,馬(ma)修·博爾(er)頓與小詹姆斯·瓦特(te)(te)繼續合(he)(he)作,同(tong)時吸(xi)收了(le)(le)威廉(lian)·默多克為合(he)(he)伙人,保證(zheng)了(le)(le)了(le)(le)公司的(de)持(chi)續成功。瓦特(te)(te)退(tui)休后曾與他的(de)第二任妻(qi)子到法國與德國旅行(xing),并且在威爾(er)士購買(mai)了(le)(le)一(yi)所住宅。
1819年(nian)8月25日,83歲的瓦(wa)特于英(ying)國(guo)斯(si)塔(ta)福德郡,漢茲沃斯(si)(Handsworth, Staffordshire)的家中(zhong)去世。
1785年瓦特被接(jie)受為英(ying)國皇家學會院士。
1814年成為法國科學院8名外籍會員之(zhi)一。