Watt-ångmaskinen, som uppfanns av James Watt under den industriella revolutionen, står som ett banbrytande tekniskt framsteg som drivit världen framåt genom förbättrade transportformer. Och medan Watt gjorde något verkligt innovativt, byggde han också på tidigare uppfinnares arbete, inklusive Thomas Savery och Thomas Newcomen.
Lär dig mer om ångkraftens historia, såväl som Watt-ångmaskinens inverkan.
Innehåll
Dessa tidiga experiment och innovationer markerade betydande mil på resan mot att utnyttja kraften i ångan. De gav grunden för framtida uppfinnare och ingenjörer att bygga vidare på, förfina och utöka dessa koncept.
Ursprunget till ångteknologi går tillbaka till omkring 75 e.Kr. när matematikern Hero skrev mycket om luftmekanik och egenskaper och presenterade planer för en grundläggande ångmaskin.
Hans design bestod av en ihålig sfär med böjda rör som sticker ut från sidorna. Genom att fylla sfären med vatten och placera den över en eld, skulle värmen förånga vattnet, och den resulterande ångan skulle strömma ut genom rören, vilket fick sfären att rotera. Denna uppfinning lade grunden för ytterligare framsteg inom ångteknik.
På 1600-talet insåg den italienske forskaren Giovanni Battista della Porta att ånga spelade en roll för att skapa ett vakuum. Han ansåg att när vatten omvandlades till ånga inuti en stängd behållare, skulle det resultera i ökat tryck, medan kondensering av ånga tillbaka till vatten skulle ge minskat tryck.
1679 omsatte den franske forskaren Denis Papin della Portas teori till verklighet med ett projekt som han kallade "Digester or Engine for Softening Bones." Han använde en anordning som liknade en tryckkokare; det blev den första praktiska tillämpningen av ångtryck.
Papin förfinade konceptet ytterligare genom att införliva en glidkolv ovanpå en sluten cylinder fylld med vatten. När vattnet värmdes upp expanderade ångan och tryckte kolven uppåt. När ångan svalnade och kondenserades skapades ett vakuum som drog ner kolven igen.
År 1698 fick militäringenjören Thomas Savery patent på sin innovativa ångpump, "Miner's Friend". Saverys ångpump bestod av en kokkammare som ledde ånga till en separat behållare. Inne i behållaren fanns ett rör med en backventil som sträckte sig ut i vattnet som behövde extraheras. Genom att hälla kallt vatten på den ångfyllda behållaren skulle ångan kondenseras tillbaka till en vätska, vilket skapar ett vakuum som drog vatten underifrån genom röret.
För Newcomen-motorn tog Thomas Newcomen, en engelsk uppfinnare, inspiration från Saverys separation av pannan och ångcylindern, samt Denis Papins ångdrivna kolv. Därvid spelade han en avgörande roll för att främja ångkraften. I början av 1700-talet introducerade han den atmosfäriska motorn. Newcomens ångmaskin kunde pumpa ut vatten ur gruvor. Den fungerade genom att använda ånga för att skapa ett partiellt vakuum i en cylinder. Atmosfärstrycket skulle då trycka en kolv nedåt, vilket gör att motorn kan fungera.
James Watt, en instrumenttillverkare som arbetade vid Glasgow University, förbättrade ytterligare designen och effektiviteten hos ångmaskiner. I slutet av 1700-talet experimenterade Watt och utvecklade Watt-atmosfärsmotorn, som inkorporerade en separat kondensor och förmågan att utnyttja den expansiva kraften av ånga. Genom att isolera kondensationsprocessen från cylindern minimerade han värmeförlusten och maximerade effekten.
Han introducerade också den dubbelverkande motorn, som gjorde det möjligt att generera kraft både i kolvens uppåtgående och nedåtgående slag. Watt patenterade sin ångmaskin 1769. Motorns effektivitet gjorde den lämplig för transporter, vilket hjälpte till att koppla samman avlägsna regioner och underlätta förflyttning av varor.
1774 ingick Watt ett partnerskap med Matthew Boulton, en entreprenör och tillverkare som visade sig vara avgörande för ångmaskinens kommersiella framgång. Boulton insåg potentialen i Watts uppfinning och såg en möjlighet att masstillverka och marknadsföra den.
James Watts ångmaskin spelade en avgörande roll i omvandlingen av industrier, transporter och samhället under den industriella revolutionen. Watt-motorn drev fabriker och kvarnar, vilket ger en pålitlig och effektiv kraftkälla.
Hans uppfinning ledde också till att de tidiga ånglokomotivet och ångfartygen ersatte djurdragna fordon och segeldrivna fartyg. Detta underlättade i sin tur tillväxten av järnvägar och ångfartyg. Och denna mer effektiva ångmaskin revolutionerade gruvdriften genom att driva pumpar som kunde ta bort vatten från gruvor.
Watt-ångmaskinen drev också framsteg inom vetenskap, ingenjörskonst och teknisk innovation, vilket lade grunden för ytterligare framsteg.
Den här artikeln skapades i samband med AI-teknik, sedan faktagranskad och redigerad av en HowStuffWorks-redaktör.
