蒸汽机车

蒸汽機車是利用蒸汽機，把燃料（一般用煤）的化學能變成熱能，再變成機械能，而使機車運行的一種火車機車。1814年，英國人喬治•斯蒂芬森發明了第一台蒸汽機車，從此開始，人類加快了進入工業時代的腳步，蒸汽機車成為這個時代文化和社會進步的重要標誌和關鍵工具。

機車原理

蒸汽機車是蒸汽機在交通工具上運用的最好範例。蒸汽機是靠蒸汽的膨脹作用來作功的，蒸汽機車的工作原理也不例外。當司爐把煤填入爐膛時，煤在燃燒過程中，它蘊藏的化學能就轉換成熱能，把機車鍋 爐中的水加熱、汽化，形成400℃以上的過熱蒸汽，再進入蒸汽機膨脹作功，推動汽機活塞往復運動，活塞通過連杆、搖杆，將往復直線運動變為輪轉圓周運動，帶動機車動輪旋轉，從而牽引列車前進。因此蒸汽機車必須具備鍋爐、汽機和走行三個基本部分。

運行效率

蒸汽機車熱效率很低，鍋爐內燃料燃燒的熱量只有一部分轉變為蒸汽的熱能，鍋爐的效率一般為50%～80%。蒸汽在汽機內作功，汽機效率只有10%～15%。此外，在汽機到輪周的力的傳遞中，機械效率為80%～95%。因此蒸汽機車的最高熱效率只有8%～9%，而且在車站停車，在機務段整備、停留等仍需消耗燃料，所以實際熱效率只有5%～7%。

產生背景

蒸汽機在十九世紀最先出現的機車是以蒸汽推動的。到二次大戰結束時，蒸汽機車仍是最常見的機車。 第一部蒸汽機車是由英國人史蒂芬遜(George Stephenson，1781--1848)製造的，1814年，他研製的第一輛蒸汽機車"布拉策號"試運行成功。1825年9月27日，史蒂芬孫親自駕駛他同別人合作設計製造的"旅行者號"蒸汽機車在新鋪設的鐵路上試車，並獲得成功。蒸汽機在交通運輸業中的應用，使人類邁入了"火車時代"，迅速的擴大了人類的活動範圍。 蒸汽機車的速度紀錄是由英國的 4-6-2 Mallard 所創下。1938年7月3日，4468號 Mallard拖着六個車廂，在一個稍微下坡路段創下時速126英里(203公里)的紀錄。德國、美國的蒸汽機車亦達到接近的速度。一般認為這是蒸汽機車的速度極限。 蒸汽機車在二十世紀中開始被內燃機車所取代。1960年代末，世界上仍然有使用蒸汽機車作商業運作的國家已寥寥無幾。到了二十世紀末，蒸汽機車在北美洲及歐洲基本上已被完全淘汰，只會間中在特別為鐵道迷及遊客安排的路線上行走。墨西哥仍有很少量的蒸汽機車在偏遠的地方運作。在中國，某些地區煤炭的價格比石油低很多，使蒸汽機車仍然有它們的價值。中國曾經是全球最後一個製造大型蒸汽機車的國家，位於山西的大同車廠一直生產蒸汽機車至1988年；但中國蒸汽機車的數量亦在迅速減少。印度曾經大量使用蒸汽機車，但它們只會在空氣稀薄的山區運作。2005年12月9日，在內蒙古大板附近的鐵道邊上，最後一列蒸汽機車執行完任務後，見證了蒸汽機車退出幹線運營的最後一刻。