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1807年美国人富尔敦建造了世界上第一艘蒸汽动力的轮船。不久,英国人史蒂文森发明了蒸汽火车机车,1825年,英国建成世界上第一辆蒸汽机车和铁路。到十八世纪末,蒸汽机普遍代替其它动力,成为英国许多工业部门的主要动力来源。
蒸汽机应用到纺织业,提高了纺织业的效率和产量;蒸汽机应用到运输业,载重上千吨的火车开始在大陆上穿越,载重上万吨的轮船开始在大洋中横渡;蒸汽机应用到矿山开采业,降低了人类的劳动强度,并且可以昼夜不停、连续开采;蒸汽机应用到金属冶炼上,大型鼓风机开始使用,煤炭成为冶炼的主要燃料;蒸汽机应用到机械制造上,可以制造出更复杂、更精密的工具。伴随着蒸汽机在工业生产领域的广泛使用,近代的能源工业——煤炭工业开始在世界范围内广泛建立起来。1861年,英国的煤炭年产量已经超过五千万吨。煤炭的广泛利用,被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,成为十八世纪以来人类使用的主要能源之一。
第二次工业革命,内燃机的发明使石油异军突起,大有一举替代煤炭的势头。但煤炭依托电动机的发明和电能的广泛使用,在一次能源中的地位依然不为所动。
随着生产的发展,蒸汽机的缺点也暴露出来。蒸汽机非常笨重,机械效率不足10%,能源的消耗又很大,为了追求更高的机械效率,内燃机被发明并不断完善。1876年美国人奥托发明了汽油发动机(效率为28%),1892年德国人鲁道夫·狄塞尔发明了柴油发动机(效率为34%)。内燃机的发明在西方发达国家中再次引发一系列生产技术的大变革,使人类的工作效率进一步提高。由于汽车、坦克、装甲车、飞机、拖拉机、轮船等大都采用内燃机,这就导致了世界石油开采和炼油业的飞速发展,世界近代石油工业开始建立,并且逐步发展成为西方发达国家的又一重要能源。
电能的发现与利用带来了煤炭发展的第二个春天。1831年,英国物理学家法拉第发现电磁感应现象,从而找到打开整个电能宝库的钥匙。根据电磁感应现象,在1866 年人们首次制成了工业上可以应用的发电机。1875年,法国巴黎北火车站建成世界上第一座发电厂,为附近照明供电。1879年,美国旧金山实验电厂开始发电,是世界上最早出售电力的电厂。
1876年美国人贝尔发明电话,在这前后,电报、电影、电视、电梯、电扇、冰箱等也相继被发明出来。在工业技术上,电解、电焊、电镀等新工艺开始广泛运用,从而引发又一轮技术革新的浪潮。1913年,全世界的年发电量达 500亿千瓦时,电力工业已作为一个独立的工业部门,进入人类的生产生活领域。
电能的利用是第二次工业革命的主要标志,从此人类社会进入电气时代。迄今电能依然是最主要二次能源,而煤电在全球的电力生产领域的竞争中,依然保持统治地位,这也是煤炭在当今能源结构中位置显赫的原因之一。
1861年,煤炭在世界一次能源消费结构中只占24%,1920年则上升为62%,此后,世界能源进入了“煤炭时代”。 20世纪30年代以后,随着发电机、汽轮机制造技术的完善,输变电技术的改进,特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求,火力发电进入大发展的时期。煤炭在世界能源中的主导地位一直保持到20世纪60年代。
表面上看,工业革命是从工场手工业过渡到机器大工业的过程,但本质上,工业革命是人类从简单地利用能源,过渡到通过复杂的机械将能源转化为机械能,并且代替人类手工操作的过程。因此,工业革命也是利用能源的革命,每一次利用能源范围的扩大,都伴随着生产技术的重大变革,甚至引起整个社会生产方式的革命。
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