La invenció de les màquines de vapor va ser un punt d'inflexió en la història de la humanitat. En algun lloc del tombant dels segles XVII-XVIII, el treball manual ineficient, les rodes d'aigua i els molins de vent van començar a ser substituïts per mecanismes completament nous i únics: màquines de vapor. És gràcies a ells que les revolucions tècniques i industrials, i tot el progrés de la humanitat, van ser possibles.
Però qui va inventar la màquina de vapor? A qui deu això la humanitat? I quan va ser? Intentarem trobar respostes a totes aquestes preguntes.
Fins i tot abans de la nostra era
La història de la creació d'una màquina de vapor comença als primers segles aC. Hero of Alexandria va descriure un mecanisme que només va començar a funcionar quan estava exposat al vapor. L'aparell era una bola sobre la qual es fixaven broquets. El vapor sortia tangencial dels broquets, fent que el motor giri. Va ser el primer dispositiu alimentat per una parella.
El creador de la màquina de vapor (més precisament, la turbina) és Tagi-al-Dinome (filòsof, enginyer i astrònom àrab). El seu invent es va fer molt conegut aEgipte al segle XVI. El mecanisme es disposava de la següent manera: corrents de vapor es dirigien directament al mecanisme amb pales i, quan el fum queia, les pales giraven. Una cosa semblant va ser proposada l'any 1629 per l'enginyer italià Giovanni Branca. El principal inconvenient de tots aquests invents era el consum excessiu de vapor, que al seu torn requeria una gran quantitat d'energia i no era aconsellable. El desenvolupament es va suspendre, ja que els coneixements científics i tècnics de la humanitat d'aleshores no n'hi havia prou. A més, no hi havia cap necessitat d'aquests invents.
Desenvolupaments
Fins al segle XVII, la creació d'una màquina de vapor era impossible. Però tan bon punt el llistó del nivell de desenvolupament humà es va disparar, de seguida van aparèixer les primeres còpies i invents. Encara que ningú se'ls prengués seriosament en aquell moment. Així, per exemple, el 1663, un científic anglès va publicar a la premsa un esborrany del seu invent, que va instal·lar al castell de Raglan. El seu aparell servia per aixecar aigua als murs de les torres. Tanmateix, com tot allò nou i desconegut, aquest projecte va ser acceptat amb dubtes i no hi havia patrocinadors per al seu desenvolupament posterior.
La història de la creació d'una màquina de vapor comença amb la invenció d'una màquina de vapor atmosfèric. El 1681, el científic francès Denis Papin va inventar un dispositiu que bombejava aigua fora de les mines. Al principi es va utilitzar la pólvora com a força motriu, i després es va substituir per vapor d'aigua. Així va néixer la màquina de vapor. Una gran contribució a la seva millora va ser feta pels científics d'Anglaterra, Thomas Newcomen i Thomas Severen. L'inventor autodidacte rus Ivan Polzunov també va oferir una assistència inestimable.
Intent fallit de Papin
La màquina de vapor-atmosfèrica, lluny de ser perfecta en aquella època, va cridar especial atenció en la indústria de la construcció naval. D. Papin va gastar els seus últims estalvis en la compra d'un petit vaixell, en el qual va començar a instal·lar una màquina d'aixecament d'aigua de vapor-atmosfèric de producció pròpia. El mecanisme d'acció va ser que, caient des d'una alçada, l'aigua va començar a fer girar les rodes.
L'inventor va realitzar les seves proves el 1707 al riu Fulda. Molta gent es va reunir per contemplar un miracle: un vaixell que es desplaçava pel riu sense veles ni rems. Tanmateix, durant les proves, es va produir un desastre: el motor va explotar i van morir diverses persones. Les autoritats es van enfadar amb el desafortunat inventor i li van prohibir qualsevol obra i projecte. El vaixell va ser confiscat i destruït, i uns anys més tard va morir el mateix Papin.
Error
El vapor de Papen tenia el següent principi de funcionament. A la part inferior del cilindre calia abocar una petita quantitat d'aigua. Sota el propi cilindre s'ubicava un braser que servia per escalfar el líquid. Quan l'aigua va començar a bullir, el vapor resultant, expandint-se, va aixecar el pistó. L'aire era expulsat de l'espai per sobre del pistó mitjançant una vàlvula especialment equipada. Després que l'aigua bullís i el vapor comencés a caure, calia treure el braser, tancar la vàlvula per eliminar l'aire i refredar les parets del cilindre amb aigua freda. Gràcies a aquestes accions, el vapor que hi havia al cilindre es va condensar, es va formar sota el pistó.rarefacció, i a causa de la força de la pressió atmosfèrica, el pistó va tornar al seu lloc original. Durant el seu moviment descendent es va fer un treball útil. Tanmateix, l'eficiència de la màquina de vapor de Papen va ser negativa. El motor del vapor era extremadament antieconòmic. I el més important, era massa complicat i incòmode d'utilitzar. Per tant, la invenció de Papen no va tenir futur des del principi.
Seguidors
No obstant això, la història de la creació de la màquina de vapor no va acabar aquí. El següent, ja molt més reeixit que Papen, va ser el científic anglès Thomas Newcomen. Va estudiar l'obra dels seus predecessors durant molt de temps, centrant-se en les debilitats. I agafant el millor del seu treball, va crear el seu propi aparell el 1712. La nova màquina de vapor (foto mostrada) es va dissenyar de la següent manera: es va utilitzar un cilindre, que estava en posició vertical, així com un pistó. Aquest Newcomen va agafar de les obres de Papin. Tanmateix, ja es formava vapor en una altra caldera. Es va fixar tota la pell al voltant del pistó, cosa que va augmentar significativament l'estanquitat dins del cilindre de vapor. Aquesta màquina també era vapor-atmosfèrica (l'aigua pujava de la mina utilitzant la pressió atmosfèrica). Els principals inconvenients de la invenció van ser el seu volum i ineficiència: la màquina "menjava" una gran quantitat de carbó. No obstant això, va aportar molts més beneficis que la invenció de Papen. Per tant, fa gairebé cinquanta anys que s'utilitza en calabossos i mines. S'utilitzava per bombejar aigües subterrànies, així com per assecar vaixells. Thomas Newcomen va intentar convertir el seu cotxeperquè es pugui utilitzar per al trànsit. Tanmateix, tots els seus intents van fallar.
El següent científic que es va anunciar va ser D. Hull d'Anglaterra. El 1736 va presentar al món el seu invent: una màquina de vapor-atmosfèrica, que tenia rodes de pales com a motor. El seu desenvolupament va tenir més èxit que el de Papin. Immediatament, diversos vaixells d'aquest tipus van ser alliberats. S'utilitzaven principalment per remolcar barcasses, vaixells i altres vaixells. Tanmateix, la fiabilitat de la màquina de vapor-atmosfèrica no va inspirar confiança, i els vaixells estaven equipats amb veles com a motor principal.
I encara que Hull va ser més afortunat que Papin, els seus invents van anar perdent rellevància i van ser abandonats. Tot i així, les màquines de vapor-atmosfèrica d'aquella època tenien moltes deficiències específiques.
La història de la màquina de vapor a Rússia
El següent avenç es va produir a l'Imperi Rus. L'any 1766, es va crear la primera màquina de vapor en una planta metal·lúrgica de Barnaul, que subministrava aire als forns de fusió mitjançant manxes especials. El seu creador va ser Ivan Ivanovich Polzunov, que fins i tot va rebre un grau d'oficial pels serveis a la seva terra natal. L'inventor va presentar als seus superiors plànols i plans per a una "màquina de foc" capaç d'alimentar manxes.
No obstant això, el destí li va fer una broma cruel a Polzunov: set anys després d'acceptar el seu projecte i muntar el cotxe, es va emmal altir i va morir de consum, només una setmana abans de començar les seves proves.motor. Tanmateix, les seves instruccions van ser suficients per engegar el motor.
Així que, el 7 d'agost de 1766, es va posar en marxa la màquina de vapor de Polzunov i es va posar a càrrega. Tanmateix, el novembre del mateix any, es va trencar. El motiu va resultar ser parets massa primes de la caldera, no destinades a la càrrega. A més, l'inventor va escriure a les seves instruccions que aquesta caldera només es pot utilitzar durant les proves. La fabricació d'una nova caldera donaria els seus fruits fàcilment, perquè l'eficiència de la màquina de vapor de Polzunov era positiva. Durant 1023 hores de treball, amb la seva ajuda es van fondre més de 14 lliures de plata!
Però malgrat això, ningú va començar a reparar el mecanisme. La màquina de vapor de Polzunov va estar acumulant pols durant més de 15 anys en un magatzem, mentre que el món de la indústria no es va aturar i es va desenvolupar. I després es va desmuntar completament per peces. Pel que sembla, en aquell moment, Rússia encara no havia crescut amb màquines de vapor.
Les demandes dels temps
Mentrestant, la vida no s'aturava. I la humanitat va pensar constantment a crear un mecanisme que permetés no dependre de la naturalesa capritxosa, sinó controlar el mateix destí. Tothom volia abandonar la vela el més aviat possible. Per tant, la qüestió de crear un mecanisme de vapor estava constantment pendent de l'aire. L'any 1753 es va presentar a París un concurs entre artesans, científics i inventors. L'Acadèmia de Ciències va anunciar un premi a aquells que puguin crear un mecanisme que pugui substituir la potència del vent. Però malgrat que ments com L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix i altres van participar al concurs, ningú va fer una proposta sensata.
Els anys van passar. I la revolució industrialcobreix cada cop més països. La superioritat i el lideratge entre altres potències anaven invariablement a Anglaterra. A finals del segle XVIII, Gran Bretanya va ser la creadora de la gran indústria, gràcies a la qual va guanyar el títol de monopoli mundial en aquesta indústria. La qüestió d'un motor mecànic cada dia es va fer més i més rellevant. I es va crear un motor així.
La primera màquina de vapor del món
1784 va marcar un punt d'inflexió en la Revolució Industrial per a Anglaterra i el món. I el responsable d'això va ser el mecànic anglès James Watt. La màquina de vapor que va crear va ser el descobriment més gran del segle.
James Watt porta diversos anys estudiant els dibuixos, l'estructura i els principis de funcionament de les màquines de vapor atmosfèric. I a partir de tot això, va concloure que per a l'eficiència del motor, cal igualar les temperatures de l'aigua del cilindre i del vapor que entra al mecanisme. El principal desavantatge de les màquines de vapor-atmosfèrica era la necessitat constant de refredar el cilindre amb aigua. Va ser car i inconvenient.
La nova màquina de vapor es va dissenyar de manera diferent. Per tant, el cilindre estava tancat en una camisa de vapor especial. Així Watt va aconseguir el seu estat d'escalfament constant. L'inventor va crear un recipient especial immers en aigua freda (condensador). S'hi va unir un cilindre amb una canonada. Quan el vapor s'esgotava al cilindre, entrava al condensador per una canonada i allí tornava a convertir-se en aigua. Mentre treballava per millorar la seva màquina, Wattva crear un buit al condensador. Així, tot el vapor que venia del cilindre s'hi va condensar. Gràcies a aquesta innovació es va augmentar molt el procés d'expansió del vapor, fet que va permetre extreure molta més energia de la mateixa quantitat de vapor. Va ser l'èxit màxim.
El creador de la màquina de vapor també va canviar el principi de subministrament d'aire. Ara, el vapor va caure primer sota el pistó, aixecant-lo, i després es va recollir per sobre del pistó, baixant-lo. Així, els dos cops del pistó en el mecanisme es van posar en funcionament, cosa que abans ni tan sols era possible. I el consum de carbó per cavall de força va ser quatre vegades inferior, respectivament, a les màquines de vapor-atmosfèrica, que era el que intentava aconseguir James Watt. La màquina de vapor va conquerir molt ràpidament primer Gran Bretanya i després el món sencer.
Charlotte Dundas
Després que el món sencer es va quedar meravellat per la invenció de James Watt, va començar l'ús generalitzat de les màquines de vapor. Així, l'any 1802 va aparèixer el primer vaixell per a una parella a Anglaterra: el vaixell Charlotte Dundas. El seu creador és William Symington. El vaixell s'utilitzava com a barcasses de remolc al llarg del canal. El paper del motor del vaixell el feia una roda de pales muntada a la popa. El vaixell va superar amb èxit les proves la primera vegada: va remolcar dues barcasses enormes de 18 milles en sis hores. Al mateix temps, el vent en contra el va interferir molt. Però ho va fer.
I, tanmateix, es va posar en suspens, perquè temien que a causa de les fortes onades que es van crear sota la roda de pales, els marges del canal s'esvaïssin. Per cert, endavantCharlotte va ser provada per un home a qui el món sencer considera avui el creador del primer vaixell de vapor.
El primer vaixell de vapor del món
El constructor de vaixells anglès Robert Fulton va somiar amb un vaixell de vapor des de la seva joventut. I ara el seu somni s'ha fet realitat. Després de tot, la invenció de les màquines de vapor va ser un nou impuls a la construcció naval. Juntament amb l'enviat d'Amèrica, R. Livingston, que es va fer càrrec de la part material del tema, Fulton va assumir el projecte d'un vaixell amb màquina de vapor. Va ser un invent complex basat en la idea d'un motor de rem. Pels costats de la nau s'estenen en filera plaques imitant molts rems. Al mateix temps, les plaques de tant en tant interferien les unes amb les altres i es trencaven. Avui podem dir fàcilment que el mateix efecte es podria aconseguir amb només tres o quatre fitxes. Però des del punt de vista de la ciència i la tecnologia d'aquella època, no era realista veure això. Per tant, els constructors de vaixells ho van tenir molt més difícils.
El 1803, l'invent de Fulton es va presentar al món. El vaixell de vapor es movia lenta i uniformement pel Sena, sorprenent la ment i la imaginació de molts científics i personatges de París. Tanmateix, el govern napoleònic va rebutjar el projecte i els constructors de vaixells descontents es van veure obligats a buscar fortuna a Amèrica.
I l'agost de 1807, el primer vaixell de vapor del món anomenat Claremont, en el qual estava involucrada la màquina de vapor més potent (es presenta la foto), va recórrer la badia d'Hudson. Molts simplement no creien en l'èxit.
El Clermont va començar el seu viatge inaugural sense càrrega i sense passatgers. Ningú volia anar-hiviatja a bord d'un vaixell que escupe foc. Però ja a la tornada va aparèixer el primer passatger: un granger local que va pagar sis dòlars per un bitllet. Es va convertir en el primer passatger de la història de la naviliera. Fulton es va emocionar tant que li va donar a l'atrevit una vida gratuïta amb tots els seus invents.
