閱讀材料，回答問題。
材料一：瓦特從小身體虛弱，11歲才上學(xué)，去學(xué)校學(xué)習(xí)的時(shí)間不多，他沒有上過大學(xué)，但他自學(xué)了天文學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、解剖學(xué)和希臘語、拉丁語等外語。1757年，格拉斯哥大學(xué)的教授提供給瓦特一個(gè)機(jī)會(huì)，讓他在大學(xué)里開設(shè)了一間小修理店。瓦特的小店開業(yè)5年后，在羅賓遜教授的引導(dǎo)下，瓦特開始了對蒸汽機(jī)的實(shí)驗(yàn)。瓦特還結(jié)識了著名的物理學(xué)家約瑟夫?布萊克教授。他旁聽過布萊克教授的課程，教授的“潛熱理論”正好是發(fā)明蒸汽機(jī)的關(guān)鍵理論問題之一。瓦特的研究屢遭失敗，負(fù)債累累。1775年，企業(yè)家博爾頓和瓦特簽訂合同，約定支付直到發(fā)明獲利為止的一切費(fèi)用，成立博爾頓——瓦特公司制造蒸汽機(jī)。1776年，終于第一批新型蒸汽機(jī)制造成功并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。1782年瓦特的雙向式蒸汽機(jī)取得專利。1785年以后，瓦特改進(jìn)的蒸汽機(jī)首先在紡織部門投入使用，受到廣泛歡迎。
——摘編自馬克垚《世界文明史》
（1）據(jù)材料一歸納，瓦特成功改進(jìn)蒸汽機(jī)的原因。
材料二：

材料三：瓦特蒸汽機(jī)很快在英國廣泛應(yīng)用，除用在紗廠外，還應(yīng)用到冶金廠、面粉廠，并在后來應(yīng)用到運(yùn)輸業(yè)中，導(dǎo)致了運(yùn)輸工具的改進(jìn)。有了蒸汽機(jī)作動(dòng)力，從此，工廠可以設(shè)在遠(yuǎn)離河流的地方，工廠的規(guī)模也變得更大，有些工廠甚至雇用1000多人。進(jìn)入19世紀(jì)，傳統(tǒng)的手工工場逐漸被大工廠替代，現(xiàn)代工廠制度最終確立。
——摘編自統(tǒng)編歷史教材九年級上冊（2）指出材料二中圖一、圖二數(shù)據(jù)的變化趨勢。
（3）根據(jù)材料三并結(jié)合所學(xué)知識解釋蒸汽機(jī)的發(fā)明與這種變化之間的關(guān)系。