Inventarea motorului cu abur

Motorul cu abur are o istorie lungă, mai lungă decât ar bănui cei mai mulţi dintre noi. Heron din Alexandria, un savant grec, îl menţionează pentru prima dată ca dispozitiv folosit pentru deschiderea uşilor templelor. Acesta construise un reactor cu turbină, în care apa era încălzită, iar aburul era eliberat prin două ajutaje ce roteau turbina şi deschideau uşa. Însă abia câteva secole mai târziu, în 1698, Thomas Savery, un inginer militar englez, a obţinut un brevet pentru inventarea unei pompe ce creştea temperatura apei prin intermediul „forţei nestăvilite a focului”, după cum o descria acesta.

Însuşi Savery folosise descoperirile francezului Denis Papin pentru a-şi concepe primitivul „motor cu abur”. Papin era inventatorul oalei sub presiune. Tot el a fost primul care şi-a dat seama că apa poate fi absorbită într-un vas închis, cunoscut sub numele de „ţeava de aspiraţie”. Savery planificase să folosească acest principiu pentru a realiza un dispozitiv capabil să aspire apa din minele de cărbuni, o problemă veşnică în industria mineritului.

A construit un aparat care consta dintr-un boiler conectat la o pereche de vase, valve şi ventile acţionate manual. Aparatul a funcţionat, dar printre alte deficienţe se număra şi aceea că putea să aspire apa de la o adâncime de numai aproximativ 6 m, ceea ce nu era prea avantajos, având în vedere că minele se află la adâncimi de câteva sute de metri.

Abia Thomas Newcomen, de asemenea un englez, a reuşit să conceapă un motor ce urma să devină extrem de important în cadrul Revoluţiei Industriale. Scopul lui Newcomen era crearea unui motor care să poată fi folosit la extragerea apei din minele de staniu din Cornwall, care se inundau frecvent. Scoaterea apei se făcea cu ajutorul cailor, dar această soluţie era prea costisitoare.

Pentru a realiza o maşină aptă pentru această sarcină, Newcomen a folosit una dintre ideile lui Papin, şi anume un principiu de funcţionare asemănător motorului cu ardere internă: aburul ar fi fost blocat într-un cilindru şi ar fi împins un piston. Papin a reuşit chiar să construiască un model funcţional ce încorpora această idee, numai că nimeni, nici măcar Papin însuşi, nu-i detectase potenţialul.

Newcomen a inventat un motor funcţional, dar cu un dezavantaj major: avea un randament foarte scăzut. Împreună cu John Calley, de meserie instalator, a construit un motor bazat pe acţionarea unui piston, dar în timpul operării se degaja o cantitate mare de căldură, care se traducea în energie pierdută. Motorul funcţiona astfel: un boiler producea abur, ce era trecut într-un cilindru aflat deasupra acestuia; aburul împingea în sus o bară ce balansa o traversă masivă conectată la o pompă.

Apoi aburul era condensat prin intermediul unei cantităţi de apă ce pătrundea în cilindru, provocând un vid parţial şi permiţând presiunii atmosferice să coboare din nou pistonul. Energia pierdută rezulta din faptul că pistonul trebuia răcit complet înainte să fie reîncălzit. În plus, în cilindru se aduna uneori aer sau alte gaze ce aveau ca efect întreruperea funcţionării motorului. Mai târziu, au fost adăugate valve care au sporit randamentul, iar motorul, în ciuda neajunsurilor existente, a început să fie folosit în toată Europa.

Cel care a perfecţionat acest tip de motor, ce s-a dovedit crucial pentru furnizarea energiei necesare propulsării Revoluţiei Industriale, a fost James Watt. Watt s-a născut în Scoţia, ca fiu al unui constructor şi proprietar de corăbii. A dat dovadă de un talent deosebit în domeniul mecanicii, astfel că şi-a deschis un atelier unde repara şi realiza diverse instrumente.

Watt a observat pentru prima dată motorul cu abur al lui Newcomen în 1764, când a examinat un model funcţional pe care i-l adusese un client de-al său. În urma analizării acestuia, Watt a tras concluzia că acest dispozitiv avea nevoie în primul rând de o sporire a randamentului. Pentru aceasta, a conceput un motor care să nu necesite cicluri repetate de încălzire şi răcire. Componenta de bază a acestuia era un cilindru conectat la motor, în care se putea produce condensarea aburului fără a afecta funcţionarea motorului.

Watt a construit un model al motorului propus de el, pe care l-a inaugurat în 1769, anunţând că reprezintă un mod nou de reducere a „consumului de abur şi de combustibil pentru motoarele termice”. Ceea ce şi făcea, reducând cantitatea necesară de combustibil cu 75 de procente. Watt şi-a brevetat invenţia - deoarece se deosebea semnificativ de cea a lui Newcomen - iar în scurt timp aceasta i-a atras atenţia industriaşului Matthew Boulton.

Watt, care nu era un priceput om de afaceri, a format un parteneriat cu Boulton şi, în scurt timp, a reuşit să se îmbogăţească de pe urma motorului său. Contribuţia sa în cadrul parteneriatului a fost perfecţionarea continuă a maşinii, precum şi inventarea altor dispozitive. Motorul cu abur a continuat să fie perfecţionat şi după moartea lui Watt, reuşind să devină de o importanţă deosebită, acţionând atât vapoarele, cât şi trenurile. Watt a primit onorurile ce i se cuveneau în timpul îndelungatei sale vieţi, iar numele său - Watt - a fost folosit pentru a descrie o unitate de putere electrică.

Check Also

Inventarea telegrafului

Ceea ce este interesant de remarcat este că Samuel F.B. Morse, inventatorul telegrafului, şi-a început …

Inventarea telefonului

Inventarea telefonului Inventarea telefonului, Invenţii, Telefon În mod ironic, inventarea telefonului a fost marcată de o lipsă …

Inventarea tancului

Ca armă militară, tancul a schimbat pentru totdeauna aspectul bătăliilor terestre. Acesta a apărut ca …

Inventarea şurubului

Se spune că în timpul unei vizite în Egipt, filozoful grec Arhimede ar fi realizat un …

Inventarea submarinului

Nu este nevoie să ne gândim prea mult pentru a putea aprecia efectul submarinului asupra …