La invención de las máquinas de vapor fue un punto de inflexión en la historia de la humanidad. En algún lugar a finales de los siglos XVII y XVIII, el trabajo manual ineficiente, las ruedas hidráulicas y los molinos de viento comenzaron a ser reemplazados por mecanismos completamente nuevos y únicos: las máquinas de vapor. Gracias a ellos fueron posibles las revoluciones técnica e industrial y todo el progreso de la humanidad.
¿Pero quién inventó la máquina de vapor? ¿A quién le debe esto la humanidad? ¿Y cuándo fue? Intentaremos encontrar respuestas a todas estas preguntas.
Incluso antes de nuestra era
La historia de la creación de una máquina de vapor comienza en los primeros siglos antes de Cristo. Hero of Alexandria describió un mecanismo que solo comenzaba a funcionar cuando estaba expuesto al vapor. El dispositivo era una bola en la que se fijaban boquillas. El vapor salía tangencialmente de las boquillas, haciendo que el motor girara. Fue el primer dispositivo alimentado por una pareja.
El creador de la máquina de vapor (más precisamente, la turbina) es Tagi-al-Dinome (filósofo, ingeniero y astrónomo árabe). Su invento se hizo ampliamente conocido enEgipto en el siglo XVI. El mecanismo estaba dispuesto de la siguiente manera: las corrientes de vapor se dirigían directamente al mecanismo con cuchillas, y cuando caía el humo, las cuchillas giraban. Algo similar fue propuesto en 1629 por el ingeniero italiano Giovanni Branca. La principal desventaja de todos estos inventos era el consumo excesivo de vapor, que a su vez requería una enorme cantidad de energía y no era aconsejable. El desarrollo se suspendió, ya que el conocimiento científico y técnico de entonces de la humanidad no era suficiente. Además, no había necesidad de tales inventos en absoluto.
Desarrollos
Hasta el siglo XVII, la creación de una máquina de vapor era imposible. Pero tan pronto como se disparó la barra para el nivel de desarrollo humano, aparecieron de inmediato las primeras copias e invenciones. Aunque nadie los tomó en serio en ese momento. Así, por ejemplo, en 1663, un científico inglés publicó en la prensa un borrador de su invento, que instaló en el castillo de Raglan. Su aparato servía para elevar agua en los muros de las torres. Sin embargo, como todo lo nuevo y desconocido, este proyecto fue aceptado con dudas y no hubo patrocinadores para su desarrollo posterior.
La historia de la creación de una máquina de vapor comienza con la invención de una máquina de vapor atmosférico. En 1681, el científico francés Denis Papin inventó un dispositivo que bombeaba agua de las minas. Al principio, la pólvora se utilizó como fuerza motriz y luego se reemplazó con vapor de agua. Así nació la máquina de vapor. Los científicos de Inglaterra, Thomas Newcomen y Thomas Severen, hicieron una gran contribución a su mejora. El inventor autodidacta ruso Ivan Polzunov también brindó una ayuda invaluable.
El intento fallido de Papin
La máquina atmosférica de vapor, lejos de ser perfecta en ese momento, atrajo especial atención en la industria de la construcción naval. D. Papin gastó sus últimos ahorros en la compra de una embarcación pequeña, en la que comenzó a instalar una máquina atmosférica de vapor de elevación de agua de su propia producción. El mecanismo de acción era que, al caer desde una altura, el agua comenzaba a hacer girar las ruedas.
El inventor realizó sus pruebas en 1707 en el río Fulda. Mucha gente se reunió para mirar un milagro: un barco que avanzaba por el río sin velas ni remos. Sin embargo, durante las pruebas ocurrió un desastre: el motor explotó y varias personas murieron. Las autoridades se enojaron con el desafortunado inventor y le prohibieron cualquier trabajo y proyecto. El barco fue confiscado y destruido, y unos años más tarde el propio Papin murió.
Error
El vapor de Papen tenía el siguiente principio de funcionamiento. En el fondo del cilindro era necesario verter una pequeña cantidad de agua. Debajo del propio cilindro se ubicaba un brasero, que servía para calentar el líquido. Cuando el agua comenzó a hervir, el vapor resultante, al expandirse, levantó el pistón. Se expulsó aire del espacio sobre el pistón a través de una válvula especialmente equipada. Después de que el agua hirvió y el vapor comenzó a caer, fue necesario quitar el brasero, cerrar la válvula para eliminar el aire y enfriar las paredes del cilindro con agua fría. Gracias a tales acciones, el vapor que estaba en el cilindro se condensó y se formó debajo del pistón.rarefacción, y debido a la fuerza de la presión atmosférica, el pistón volvió de nuevo a su lugar original. Durante su movimiento hacia abajo, se realizó un trabajo útil. Sin embargo, la eficiencia de la máquina de vapor de Papen fue negativa. El motor del vapor era extremadamente antieconómico. Y lo más importante, era demasiado complicado e inconveniente de usar. Por lo tanto, el invento de Papen no tuvo futuro desde el principio.
Seguidores
Sin embargo, la historia de la creación de la máquina de vapor no terminó ahí. El siguiente, ya mucho más exitoso que Papen, fue el científico inglés Thomas Newcomen. Estudió el trabajo de sus predecesores durante mucho tiempo, centrándose en las debilidades. Y tomando lo mejor de su trabajo, creó su propio aparato en 1712. La nueva máquina de vapor (foto mostrada) se diseñó de la siguiente manera: se utilizó un cilindro, que estaba en posición vertical, así como un pistón. Este Newcomen tomó de las obras de Papin. Sin embargo, ya se había formado vapor en otra caldera. Se fijó una piel entera alrededor del pistón, lo que aumentó significativamente la estanqueidad dentro del cilindro de vapor. Esta máquina también era vapor-atmosférica (el agua subía de la mina utilizando la presión atmosférica). Las principales desventajas de la invención fueron su voluminosidad e ineficiencia: la máquina "comió" una gran cantidad de carbón. Sin embargo, trajo muchos más beneficios que la invención de Papen. Por lo tanto, se ha utilizado en mazmorras y minas durante casi cincuenta años. Se utilizó para bombear agua subterránea, así como para secar barcos. Thomas Newcomen intentó convertir su cochepara que pueda ser utilizado para el tráfico. Sin embargo, todos sus intentos fracasaron.
El siguiente científico en anunciarse fue D. Hull de Inglaterra. En 1736, presentó su invento al mundo: una máquina atmosférica de vapor, que tenía ruedas de paletas como motor. Su desarrollo fue más exitoso que el de Papin. Inmediatamente, varios de esos buques fueron liberados. Se utilizaron principalmente para remolcar barcazas, barcos y otras embarcaciones. Sin embargo, la confiabilidad de la máquina atmosférica de vapor no inspiraba confianza, y los barcos estaban equipados con velas como motor principal.
Y aunque Hull tuvo más suerte que Papin, sus inventos fueron perdiendo relevancia y fueron abandonados. Aún así, las máquinas atmosféricas de vapor de esa época tenían muchas deficiencias específicas.
La historia de la máquina de vapor en Rusia
El próximo avance ocurrió en el Imperio Ruso. En 1766, se creó la primera máquina de vapor en una planta metalúrgica en Barnaul, que suministraba aire a los hornos de fusión mediante fuelles especiales. Su creador fue Ivan Ivanovich Polzunov, a quien incluso se le otorgó el rango de oficial por los servicios a su patria. El inventor presentó a sus superiores planos y planos para una "máquina de fuego" capaz de accionar fuelles.
Sin embargo, el destino le jugó una broma cruel a Polzunov: siete años después de que se aceptara su proyecto y se ensamblara el automóvil, cayó enfermo y murió de tisis, solo una semana antes de que comenzaran sus pruebas.motor. Sin embargo, sus instrucciones fueron suficientes para arrancar el motor.
Entonces, el 7 de agosto de 1766, la máquina de vapor de Polzunov fue botada y cargada. Sin embargo, en noviembre del mismo año, se averió. La razón resultó ser paredes demasiado delgadas de la caldera, no destinadas a la carga. Además, el inventor escribió en sus instrucciones que esta caldera solo se puede usar durante la prueba. La fabricación de una nueva caldera valdría la pena fácilmente, porque la eficiencia de la máquina de vapor de Polzunov fue positiva. ¡Durante 1023 horas de trabajo, se fundieron más de 14 libras de plata con su ayuda!
Pero a pesar de esto, nadie comenzó a reparar el mecanismo. La máquina de vapor de Polzunov estuvo acumulando polvo durante más de 15 años en un almacén, mientras que el mundo de la industria no se detuvo y se desarrolló. Y luego fue completamente desmantelado por piezas. Aparentemente, en ese momento, Rusia aún no había llegado a las máquinas de vapor.
Las exigencias de los tiempos
Mientras tanto, la vida no se detuvo. Y la humanidad pensó constantemente en crear un mecanismo que permitiera no depender de la naturaleza caprichosa, sino controlar el destino mismo. Todos querían abandonar la vela lo antes posible. Por lo tanto, la cuestión de crear un mecanismo de vapor estaba constantemente en el aire. En 1753, se presentó en París un concurso entre artesanos, científicos e inventores. La Academia de Ciencias anunció un premio a quienes puedan crear un mecanismo que pueda reemplazar la energía del viento. Pero a pesar de que en el concurso participaron mentes como L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix y otros, nadie hizo una propuesta sensata.
Pasaron los años. y la revolucion industrialcubría más y más países. La superioridad y el liderazgo entre otros poderes invariablemente fueron para Inglaterra. A fines del siglo XVIII, fue Gran Bretaña la que se convirtió en la creadora de la industria a gran escala, gracias a la cual ganó el título de monopolio mundial en esta industria. La cuestión de un motor mecánico cada día se hizo más y más relevante. Y tal motor fue creado.
La primera máquina de vapor del mundo
1784 marcó un punto de inflexión en la Revolución Industrial para Inglaterra y el mundo. Y el responsable de esto fue el mecánico inglés James Watt. La máquina de vapor que creó fue el mayor descubrimiento del siglo.
James Watt ha estado estudiando los dibujos, la estructura y los principios de funcionamiento de las máquinas atmosféricas de vapor durante varios años. Y en base a todo esto, concluyó que para la eficiencia del motor, es necesario igualar las temperaturas del agua en el cilindro y el vapor que ingresa al mecanismo. La principal desventaja de las máquinas atmosféricas de vapor era la necesidad constante de enfriar el cilindro con agua. Era costoso e inconveniente.
La nueva máquina de vapor fue diseñada de manera diferente. Entonces, el cilindro estaba encerrado en una camisa de vapor especial. Así, Watt logró su estado de calor constante. El inventor creó un recipiente especial sumergido en agua fría (condensador). Se le adjuntó un cilindro con un tubo. Cuando el vapor se agotaba en el cilindro, ingresaba al condensador a través de una tubería y allí se convertía nuevamente en agua. Mientras trabajaba en la mejora de su máquina, Wattcreó un vacío en el condensador. Así, todo el vapor procedente del cilindro se condensaba en él. Gracias a esta innovación, el proceso de expansión del vapor se incrementó considerablemente, lo que a su vez permitió extraer mucha más energía de la misma cantidad de vapor. Fue el logro supremo.
El creador de la máquina de vapor también cambió el principio del suministro de aire. Ahora el vapor primero caía debajo del pistón, elevándolo, y luego se acumulaba sobre el pistón, bajándolo. Por lo tanto, ambas carreras del pistón en el mecanismo comenzaron a funcionar, lo que antes ni siquiera era posible. Y el consumo de carbón por caballo de fuerza era cuatro veces menor que, respectivamente, para las máquinas atmosféricas de vapor, que era lo que James Watt estaba tratando de lograr. La máquina de vapor conquistó muy rápidamente primero Gran Bretaña y luego el mundo entero.
Charlotte Dundas
Después de que el mundo entero se asombrara con la invención de James Watt, comenzó el uso generalizado de las máquinas de vapor. Entonces, en 1802, apareció el primer barco para una pareja en Inglaterra: el barco Charlotte Dundas. Su creador es William Symington. El barco se utilizó como barcazas de remolque a lo largo del canal. El papel del motor en el barco lo desempeñaba una rueda de paletas montada en la popa. El barco pasó con éxito las pruebas la primera vez: remolcó dos enormes barcazas 18 millas en seis horas. Al mismo tiempo, el viento en contra interfirió mucho con él. Pero lo hizo.
Y, sin embargo, se suspendió, porque temían que debido a las fuertes olas que se crearon bajo la rueda de paletas, las orillas del canal serían arrastradas. Por cierto, enCharlotte fue puesta a prueba por un hombre a quien todo el mundo considera hoy el creador del primer barco de vapor.
El primer barco de vapor del mundo
El astillero inglés Robert Fulton soñaba con un barco a vapor desde su juventud. Y ahora su sueño se ha hecho realidad. Después de todo, la invención de las máquinas de vapor fue un nuevo impulso en la construcción naval. Junto con el enviado de América, R. Livingston, quien se hizo cargo del lado material del problema, Fulton asumió el proyecto de un barco con una máquina de vapor. Fue un invento complejo basado en la idea de un motor de remo. A lo largo de los costados del barco se extendían en fila placas que imitaban muchos remos. Al mismo tiempo, las placas de vez en cuando interferían entre sí y se rompían. Hoy podemos decir fácilmente que se podría lograr el mismo efecto con solo tres o cuatro mosaicos. Pero desde el punto de vista de la ciencia y la tecnología de esa época, no era realista ver esto. Por lo tanto, a los constructores de barcos les resultó mucho más difícil.
En 1803, el invento de Fulton fue presentado al mundo. El vapor se movió lenta y uniformemente a lo largo del Sena, llamando la atención y la imaginación de muchos científicos y personalidades de París. Sin embargo, el gobierno napoleónico rechazó el proyecto y los constructores navales descontentos se vieron obligados a buscar fortuna en Estados Unidos.
Y en agosto de 1807, el primer barco de vapor del mundo llamado Claremont, en el que estaba involucrada la máquina de vapor más poderosa (se presenta la foto), navegó por la Bahía de Hudson. Entonces muchos simplemente no creían en el éxito.
El Clermont emprendió su viaje inaugural sin carga ni pasajeros. nadie queria ir aviajar a bordo de un barco que escupe fuego. Pero ya en el camino de regreso, apareció el primer pasajero: un granjero local que pagó seis dólares por un boleto. Se convirtió en el primer pasajero en la historia de la naviera. Fulton estaba tan conmovido que le dio al temerario un paseo gratis de por vida en todos sus inventos.
