Đầu tiên động cơ piston Nó được phát triển vào năm 1690 bởi nhà vật lý người Pháp Denis Papin, và mục tiêu chính của nó là bơm nước. Mặc dù còn thô sơ nhưng cỗ máy của Papin hoạt động dưới áp suất không khí và nó không nén được hơi nước, khiến nó bị hạn chế về hiệu quả.
Sau đó, kỹ sư người Anh Thomas tiết kiệm đã cải tiến loại cơ chế này vào năm 1698, cho phép sử dụng nó trong ngành khai thác mỏ để bơm nước từ các mỏ bị ngập nước. Nhưng những động cơ này vẫn gặp vấn đề về độ tin cậy và sức mạnh. Đó là vào năm 1712 khi Thomas Newcomen Ông đã hoàn thiện những tiến bộ này bằng động cơ hút khí tự nhiên, giới thiệu thiết kế xi lanh thẳng đứng và piston đối trọng đã cách mạng hóa việc sử dụng nó trong khai thác mỏ và các ứng dụng khác.
Sự tiến hóa công nghệ và sự xuất hiện của James Watt
Trong nỗ lực cải tiến động cơ hơi nước hiện có, kỹ sư người Scotland James Watt Ông đã có những bước tiến lớn trong việc thiết kế động cơ hơi nước khi vào năm 1769, ông đề xuất một bình ngưng riêng biệt, một phát minh quan trọng giúp tăng hiệu suất. Trước Watt, máy của Newcomen mất một lượng nhiệt lớn dẫn đến lãng phí năng lượng đáng kể. Watt giải quyết vấn đề này bằng cách tách pha ngưng tụ của máy.
Trong số những tiến bộ mà Watt đưa ra là ngoài việc tận dụng chân không do hơi nước tạo ra, ông còn có thể tạo ra hơi nước có áp suất đẩy pít-tông xuống, làm tăng công suất, và nhờ đó, máy hơi nước hiện đại.
Động cơ hơi nước và cuộc cách mạng công nghiệp
Việc ứng dụng thành công động cơ hơi nước là một trong những động lực lớn của Cách mạng công nghiệp, bắt đầu ở Anh vào giữa thế kỷ 18. Nguồn năng lượng mới này cho phép sản xuất hàng hóa sản xuất tăng theo cấp số nhân. Ban đầu, động cơ hơi nước được sử dụng chủ yếu trong khai thác mỏ và bơm nước; Tuy nhiên, việc sử dụng nó sớm đa dạng hóa sang các lĩnh vực khác như vận tải và ngành dệt may, cách mạng hóa tất cả các lĩnh vực này.
Một tiến bộ lớn trong việc sử dụng động cơ hơi nước Đó là lĩnh vực giao thông vận tải, nơi phát triển đầu máy xe lửa và tàu hơi nước đầu tiên. Động cơ hơi nước giúp kết nối các khu vực địa lý ở xa nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu thô, hàng hóa sản xuất và con người với tốc độ chưa từng thấy trước đây. Điều này cho phép mở rộng công nghiệp hóa khắp châu Âu và các lục địa khác trong thế kỷ 19.
Những đổi mới và ứng dụng công nghiệp sau này
Sự cải tiến liên tục của động cơ hơi nước trong suốt thế kỷ 19 là chìa khóa cho sự lan rộng của chúng. Một trong những đổi mới chính là động cơ mở rộng, giúp tối đa hóa việc sử dụng hơi nước bằng cách cho phép hơi nước nở ra hoàn toàn trước khi xả ra, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu.
Một tiến bộ quan trọng khác là khả năng chuyển đổi chuyển động thẳng của piston thành chuyển động tròn, một sự thay đổi cho phép nhân rộng các ứng dụng của động cơ hơi nước, từ các ứng dụng công nghiệp cố định, như nhà máy và nhà máy dệt, đến động cơ đẩy của tàu thủy và xe lửa. , dân chủ hóa giao thông.
Vào cuối thế kỷ 19, năng lượng hơi nước đã được áp dụng ở hầu hết các ngành công nghiệp và quốc gia, thậm chí dẫn đến sự xuất hiện của các ngành công nghiệp mới, như công nghiệp hóa chất và sản xuất hàng loạt thép và sắt.
Tác động kinh tế và xã hội của động cơ hơi nước
Việc phát triển và sử dụng các động cơ hơi nước Nó không chỉ có tác động về mặt kỹ thuật mà còn có tác động về mặt xã hội. Ở các thành phố, sự ra đời của các nhà máy chạy bằng hơi nước đã thay đổi cuộc sống của hàng triệu người. Trước Cách mạng Công nghiệp, phần lớn dân số làm nông nghiệp; Tuy nhiên, với các nhà máy mới, một bộ phận đáng kể dân cư nông thôn đã di cư đến các trung tâm công nghiệp non trẻ để tìm việc làm. Điều này gây ra quá trình đô thị hóa ồ ạt và làm tăng tính phức tạp của xã hội hiện đại.
Hơn nữa, sự gia tăng sản xuất công nghiệp đòi hỏi một lượng lớn than để cung cấp năng lượng cho máy móc, tạo ra nhu cầu mạnh mẽ trong khai thác than. Sự bùng nổ này đã biến một số khu vực thành các trung tâm khai thác mỏ quy mô lớn.
Một kết quả quan trọng khác là sự thay đổi trong thương mại thế giới. Với tàu hỏa và tàu hơi nước, khoảng cách được rút ngắn và sản phẩm có thể được xuất khẩu sang các thị trường xa hơn, do đó tạo ra sự kết nối thương mại toàn cầu.
Thời đại của hơi nước và sự suy tàn của nó
Bất chấp tác động tích cực của nó trong hơn một thế kỷ, việc sử dụng động cơ hơi nước bắt đầu giảm vào khoảng năm 1890, khi động cơ đốt trong và điện bắt đầu thay thế hơi nước làm nguồn năng lượng chính. Tuy nhiên, di sản của động cơ hơi nước là không thể phủ nhận, vì nó đã đặt nền móng cho những cuộc cách mạng công nghệ tiếp theo.
Sự nổi lên của kỷ nguyên hơi nước Nó không chỉ là chìa khóa của Cách mạng Công nghiệp mà còn là chìa khóa của quá trình hiện đại hóa xã hội bằng cách thay đổi mãi mãi cách chúng ta làm việc, sản xuất và du lịch. Hiệu ứng của nó tiếp tục được cảm nhận ngày nay trong nhiều công nghệ chúng ta sử dụng.
Động cơ hơi nước không chỉ cho phép sản xuất nhiều hàng hóa hơn trong thời gian ngắn hơn mà còn là nền tảng cho sự phát triển của cơ sở hạ tầng quan trọng, chẳng hạn như đường sắt và các ngành công nghiệp lớn, đồng thời đánh dấu sự khởi đầu của sản xuất hàng loạt. Không còn nghi ngờ gì nữa, sự đổi mới này là động lực đưa nhân loại bước vào kỷ nguyên công nghiệp và công nghệ mới.