ΑΤΜΟΚΙΝΗΣΗ

Ο Έλληνας μηχανικός ΄Ηρων, πριν δύο χιλιάδες χρόνια περίπου, ήταν ο πρώτος που σκέφτηκεότι ο ατμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κίνηση αντικειμένων. Επινόησε την αιολόσφαιρα (Αιόλου πύλαι), το πρώτο λειτουργικό πρότυπο θερμικής μηχανής.

Ατμός και παραγωγή κίνησης: Ήρων

Ο ατμός, που εκτοξεύεται από τα δύο ακροφύσια, περιστρέφει την αιολόσφαιρα. Η αιολόσφαιρα δε χρησιμοποιήθηκε ποτέ για πρακτικούς σκοπούς.

Αναπαράσταση αιολόσφαιρας.

Εκατόν πενήντα χρόνια περίπου πριν από τον Ήρωνα, ο Αρχιμήδης είχε φτιάξει ένα κανόνι ατμού, το ατμοπυροβόλο.

Ατμός και παραγωγή κίνησης: Αρχιμήδης

Αναπαράσταση ατμοπυροβόλου Αρχιμήδη.

Σύγχρονη ανακατασκευή του ατμοπυροβόλου του Αρχιμήδη

που έχει ξύλινη κάνη, λέβητα νερού, χάλκινο κύλινδροκαι σφαιρικά βλήματα. Καίγοντας ξύλα πυρώνεται το καζάνι του ατμοπυροβόλου. Τότε, ρίχνοντας μέσα μικρή ποσότητα νερού, αυτή γίνεται αμέσως ατμός. Η πίεση του ατμού είναι αρκετή, για να πετάξει το βλήμα κάμποσα αρκετά μέτρα μακριά.

κάνη

λέβητας

Η πρώτη περίπτωση εκμετάλλευσης του ατμού για πρακτικό σκοπό είναι η εφεύρεση της πρώτης μηχανής ατμού με έμβολο από τον Γάλλο φυσικό Παπέν , το 1690. Είναι ο πρώτος που χρησιμοποίησε τη συμπύκνωση του ατμού για τη δημιουργία κενού αέρα σε ένα κλειστό δοχείο.Η χύτρα ατμού

του Παπέν (1697).

Η μηχανή ατμού του Παπέν

νερό

έμβολο

κενό αέρα

Στη μηχανή του Παπέν όταν το νερό (με μπλε χρώμα στην εικόνα) βράσει γίνεται ατμός. Ο ατμός (με κόκκινο χρώμα στην εικόνα) διαστέλλεται και σπρώχνει το έμβολο προς τα πάνω. Μόλις ο ατμός κρυώσει, συμπυκνώνεται. Δημιουργείται κενό αέρα στο δοχείο και το έμβολο κατεβαίνει. Οι διαδοχικές αυξομειώσεις του όγκου του ατμού κινούν το έμβολο πάνω κάτω.

ατμός

κατάβρεγμα του δοχείου με κρύο νερό

Προσομοίωση λειτουργίας της μηχανής ατμού του Παπέν.

Η εποχή του ατμού ξεκίνησε ουσιαστικά με την ατμοκίνητη αντλία που εφεύρε το 1698 ο Άγγλος μηχανικός Σέιβερι. Αιτία υπήρξε η αναζήτηση μεγαλύτερης μηχανικής ισχύος από αυτήν του ανεμόμυλου ή των ζώων για την άντληση των νερών από τα πλημμυρισμένα ανθρακωρυχεία.

Η ατμοκίνητη αντλία νερού του Σέιβερι

Στην αντλία του Σέιβερι το δοχείο με το θερμό υδρατμό (με κόκκινο χρώμα στην εικόνα) ψύχεται με κρύο νερό (με μπλε χρώμα στην εικόνα). Μόλις ο ατμός κρυώσει, συμπυκνώνεται και τότε δημιουργείται κενό αέρα στο δοχείο. Αυτό το κενό αέρα στο δοχείο, λόγω της ατμοσφαιρικής πίεσης, γεμίζει με το νερόπου αντλείται από το βάθος του ορυχείου!

σωλήνας άντλησης νερού

κατάβρεγμα του δοχείου με κρύο νερό

ατμολέβητας

κενό αέρα

είσοδος ατμού

βαλβίδες

δοχείο αντλίας

Προσομοίωση λειτουργίας ατμοκίνητης αντλίας Σέιβερι.

Όμως, την πρώτη λειτουργική ατμομηχανή κατασκεύασε ο Άγγλος σιδεράς Νιούκομεν το 1712 . Η μηχανή του ήταν εξυπηρετική και αξιόπιστη αλλά ιδιαίτερα αντιοικονομική. Για να λειτουργήσει χρειαζόταν ολόκληρα βουνά από κάρβουνο. Δεν ήταν κατάλληλη για άλλη χρήση, εκτός από το να κινεί αντλίες στα ορυχεία. Το 1765 λειτουργούσαν περίπου εκατό τέτοιες «πυρομηχανές».

Η ατμομηχανή Νιούκομεν

Στην «πυρομηχανή» του Νιούκομεν ο ατμός κινούσε πάνω-κάτω ένα έμβολο μέσα σε κύλινδρο ύψους περίπου δύο μέτρων και διαμέτρου ενός μέτρου, που με τη σειρά του κινούσε μία αντλία, της οποίας ο σωλήνας αναρρόφησης έφτανε στον πυθμένα του ορυχείου και ανέβαζε το νερό στη επιφάνεια.

αντλία

κύλινδρος

καυστήρας

ατμολέβητας

Αναπαράσταση εγκατάστασηςπυρομηχανής Νιούκομεν.

κύλινδρος

ατμολέβητας

ζυγός

έμβολο

αντλία αναρρόφησης

κενό αέρα

ψυχρό νερό για συμπύκνωση

ατμού

Στην «πυρομηχανή» η δύναμη από τη διαστολή του ατμού κινούσε προς τα πάνω το έμβολο στον κύλινδρο. Ο ατμός καθώς συμπυκνωνόταν δημιουργούσε κενό αέρα στον κύλινδρο και τότε η ατμοσφαιρική πίεση κινούσε το έμβολο προς τα κάτω. Η διαδοχική παλινδρομική κίνηση του εμβόλου στον κύλινδρο της ατμομηχανής, κινούσε πάνω κάτω το έμβολο μιας αντλίας νερού, μέσω του ζυγού. Αναπαράσταση «πυρομηχανής».

κύλινδρος

ατμολέβητας

ζυγός

έμβολο αντλίας αναρρόφησης

βαλβίδαεισόδου ατμού

αντλία νερούψύξης

έμβολο

Προσομοίωση λειτουργίας ατμοκίνητης αντλίας Νιούκομεν.

Η «πυρομηχανή» Νιούκομεν

ψύξη ατμού, συμπύκνωση και δημιουργία κενού αέρα

Ο Σκότος κατασκευαστής μαθηματικών οργάνων Βατ γύρω στα 1770 κατάφερε να βελτιώσει την πρώτη ατμομηχανή, προσθέτοντας ξεχωριστό δοχείο συμπυκνωτή.Μείωσε έτσι κατά 75% την απαιτούμενη για τη λειτουργία της ποσότητα κάρβουνου, κάνοντάς την οικονομικότερη και αποδοτικότερη. Επίσης, επινοώντας καταλλήλους οδοντωτούς τροχούς (τον πλανητικό συμπλέκτη) κατάφερε να μετατρέψει την παλινδρομική κίνηση σε περιστροφική.

Η ατμομηχανή του Τζέιμς Βατ

Μια από τις πρώτες ατμοκίνητες αντλίες του Βατ κατασκευασμένη το 1777, που λειτούργησε για 125 χρόνια. Οι ατμοκίνητες αντλίες του Βατ αρχικά χρησιμοποιήθηκαν για την άντληση των νερών από τις στοές των ορυχείων.

συμπυκνωτής

ατμολέβητας

κύλινδρος

έμβολο

ζυγός

αντλία σωλήνας εισαγωγής ατμού

καυστήρας

Προσομοίωση λειτουργίας της ατμοκίνητης αντλίας του Βατ.

συμπυκνωτής

Ο Βατ για να μετατρέψει την παλινδρομική κίνηση του διωστήρα σε περιστροφική, επινόησε ένα σύστημα οδοντωτών τροχών, το ζεύγος ήλιος-πλανήτης. Στην άκρη του διωστήρα που κινείται πάνω-κάτω από το ζυγό (δοκό) βρίσκεται ο «πλανήτης», ο οποίος περιστρέφει τον «ήλιο» που είναι στερεωμένος στον άξονα του σφονδύλου.

ήλιοςπλανήτης

ζυγός

διωστήρας

σφόνδυλος

ιμάντας μετάδοσης κίνησης

κύλινδρος με έμβολο

Διάγραμμα ατμομηχανής σχεδιασμένης από τον Βατ (1781).Ο ιμάντας κίνησης γύρω από το σφόνδυλο μπορούσε να μεταδίδει την κίνηση στις μηχανές ενός εργοστασίου.

σφόνδυλος

ιμάντας μετάδοσης κίνησης

ατμολέβητας

συμπυκνωτής

σωλήνας εισαγωγής ατμού

βαλβίδα ασφαλείας

διωστήρας

Με την ατμομηχανή ο ατμόςμπορούσε να θέτει σε κίνηση τροχούς, ιμάντες, μηχανήματακαι να κινεί με σταθερή ταχύτητα μηχανές εργοστασίων υφαντουργίας, χαρτοποιίας, αλευρόμυλων, σιδηρουργείων, διυλιστηρίων, διωρύγων και αντλιοστασίων ύδρευσης.

Ατμοκίνηση και βιομηχανία ήχος

Η ενέργεια από την ατμομηχανή αυτού του υφαντουργείου μεταφέρεται στους αργαλειούς χάρη σε ένα σύστημα από ιμάντες και τροχαλίες.

Η ατμομηχανή του Βατείχε επαναστατικές συνέπειες στην ανάπτυξη της βιομηχανίας και στην αύξηση της παραγωγήςκαι από τις αρχές του 19ου αιώνα στις μεταφορές μετά την επινόηση της ατμάμαξας.

Ατμοκίνηση και βιομηχανία

Η πρώτη ατμάμαξα (λοκομοτίβα) που κινιόταν σε σιδηροτροχιά κατασκευάστηκε από τον Άγγλο μηχανικό Τρέβιθικ το 1804. Στο πρώτο ταξίδι της μετέφερε 10 τόνους σίδερο και 70 επιβάτες, σύροντας πέντε βαγόνια με ταχύτητα περίπου 8 km/h σε απόσταση 16 χιλιομέτρων από το σιδηρουργείο Pennydarran στο κανάλι Glamorganishire (Ουαλία).

Ο σιδηρόδρομος: ατμάμαξα Τρέβεθικ

Στην ατμομηχανή η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανικό έργο. Το έργο παράγεται από την παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε έναν κύλινδρο, σε καθεμία διαδρομή του εμβόλου μέσα σε αυτόν, με τη βοήθεια του ατμού. Η διαδοχική εισαγωγή και εξαγωγή του ατμού επιτυγχάνεται με τον ατμοσύρτη.Ο Άγγλος Στήβενσον κατασκεύασε την πρώτη εμπορικά αξιοποιήσιμη ατμομηχανή σιδηροδρόμου το 1825.

Ο σιδηρόδρομος: ατμάμαξα Στήβενσον

Η μηχανή του Στήβενσον, η Rocket, ήτανη βασίλισσα των ατμαμαξών της εποχής εκείνης.Ζύγιζε 6 τόνους και είχε πετύχει την απίθανη για τότε ταχύτητα των 46 km/h. Ο Στήβενσον αύξησε την απόδοση στην ατμάμαξά του τοποθετώντας μια πιο στενή καπνοδόχο για την έξοδο του ατμού και περνώντας πολλούς σωλήνες μεταφοράς θερμότητας μέσα στον ατμολέβητα αντί ενός ή δύο. Η Rocket μετέφερε επιβάτες και εμπορεύματα για την εταιρεία σιδηροδρόμωνΛίβερπουλ-Μάντσεστερ επί δέκα χρόνια.

Ο σιδηρόδρομος: ατμάμαξα Στήβενσον

ατμολέβητας

ατμοσύρτης

έμβολο

έξοδος ατμού

βαλβίδα ασφαλείας

είσοδος ατμού

διωστήρας

καπνοδόχος

κύλινδρος

καυστήρας

Διάγραμμα ατμομηχανής σιδηροδρόμου.

Ατμομηχανή σιδηρόδρομου

Από τη δεκαετία του 1830 οι σιδηρόδρομοι διαδόθηκαν στην Αγγλία, στη Γαλλία, στη Γερμανία, στις Ηνωμένες Πολιτείες και αλλού, αλλάζοντας δραματικά τον τρόπο μεταφοράς των πρώτων υλών, των εμπορευμάτων και των ταξιδιωτών.

Σιδηρόδρομος και μεταφορές ήχος

Η ατμομηχανή ήταν η πρώτη κινούσα δύναμη πίσω από τις ριζοσπαστικές κοινωνικές και τεχνολογικές αλλαγές που συντελούνταν στην Αγγλία μεταξύ 1760 - 1840 και έμειναν στην ιστορία ως Βιομηχανική Επανάσταση.

Η Βιομηχανική Επανάσταση

βίντεο

Επειδή στην Αγγλία, μόλις τριάντα χρόνια μετά τη λειτουργία της ατμομηχανήςτου Βατ, περισσότεροι άνθρωποι ασχολούνταν με το εμπόριο, τη βιοτεχνία και τη βιομηχανία παρά με τη γεωργία. Κάτι που δε συνέβη στη Γερμανία και στις ΗΠΑ έως το τέλος του19ου αιώνα και στη Γαλλία και στις υπόλοιπες ευρωπαϊκές χώρες μέχρι το τέλος του Β΄ Παγκόσμιου Πολέμου.

Η Βιομηχανική Επανάσταση

Η εποχή της ατμομηχανής διήρκεσε σχεδόν 200 χρόνια, μέχρι που τη σκυτάλη ανέλαβαν οι μηχανές εσωτερικής καύσης, βενζινοκινητήρες και πετρελαιομηχανές, και οι ηλεκτροκινητήρες. Συνέχεια της ατμοκίνησης αποτελούν σήμερα οι ατμοστρόβιλοι, που κινούν τις ηλεκτρογεννήτριες στα ατμοηλεκτρικά και στα πυρηνικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος.

Από την ατμομηχανή στον ατμοστρόβιλο…

Περίγραψε την πρώτη ατμοκίνητη κατασκευή και αναζήτησε περισσότερες πληροφορίες για τις πιθανές χρήσεις της όπως και για τη χρήση άλλων παρόμοιων τεχνημάτων της ίδιας εποχής.

Αναζήτησε περισσότερες πληροφορίες για τη συμβολή της ατμομηχανής του Βατ στις ριζοσπαστικές κοινωνικές και τεχνολογικές αλλαγές που συντελέστηκαν σε χώρες της Δυτικής

Ευρώπης στο τέλος του 18ου και κατά το 19ο αιώνα.

Γράψε μια σύντομη έκθεση με τίτλο «Οι επιπτώσεις της ατμοκίνησης στην ατμοσφαιρική ρύπανση».

Από τον Ήρωνα στον ατμοστρόβιλο

τέλος προβολής Alt+F4αρχή

Αρχιμήδης ο Συρακούσιος (287-212 π.Χ.)

Μεγάλος Έλληνας μαθηματικός,φυσικός και μηχανικός. Γεννήθηκε στις Συρακούσες. Ανακάλυψε τις τροχαλίες και τους μοχλούς. Διατύπωσε τους νόμους της ανάκλασης και της διάθλασης του φωτός. Επίσης, την αρχή της υδροστατικής άνωσης, που πήρε το όνομά του: όταν ένα στερεό αντικείμενο βυθιστεί σε υγρό, δέχεται τόση άνωση, όσο είναι το βάρος του υγρού που εκτοπίζει. Λένε πως την ανακάλυψη αυτή την έκανε στο μπάνιο και από τη χαρά του βγήκε στους δρόμους γυμνός φωνάζοντας «Εύρηκα».

Όταν οι Ρωμαίοι πολιόρκησαν τις Συρακούσες, ο Αρχιμήδης βοήθησε τους συμπατριώτες του να αμυνθούν. Συγκέντρωνε τις ακτίνες του Ηλίου σε κοίλα κάτοπτρα, που ανακλώμενες έπεφταν στα ρωμαϊκά πλοία και τα έκαιγαν. Με μεγάλους γάντζους έπιανε τα πλοία, τα σήκωνε ψηλά και τα άφηνε να πέσουν κομματιάζοντάς τα. Ο Πλούταρχος αναφέρει πως τον θεωρούσαν θαυματοποιό. Σώθηκαν αρκετά έργα του: "Περί σφαίρας και κυλίνδρου», "Περί ελίκων», "Μέτρησις του κύκλου», "Ισορροπίες επιπέδων».

Μια από τις επινοήσεις του Αρχιμήδη ήταν ο κοχλίας, μια μηχανή που χρησιμοποιείται και σήμερα για την άντληση νερού, τη μεταφορά σιτηρών κ.ά.

΄Ηρων ο Αλεξανδρινός,1ος αιώνας π.Χ.

Έλληνας μαθηματικός και μηχανικός. Καταγόταν, από φτωχή οικογένεια και ήταν αρχικά τσαγκάρης. Εργάστηκε στην Αλεξάνδρεια πάνω στη μηχανική, την υδραυλική, τη γεωμετρία και την οπτική. Μια από τις εφευρέσεις του ήταν η περιστρεφόμενη με ατμό σφαίρα που ονόμαζε «αιόλου πύλαι». Η σημερινή λεγόμενη τεχνητή βροχή για το πότισμα του γκαζόν λειτουργεί με τον ίδιο ακριβώς τρόπο, μόνο που χρησιμοποιεί τη δύναμη του νερού αντί για τον ατμό. Ο ΄Ηρων είχε κατασκευάσει ουσιαστικά μια ατμομηχανή, εκατοντάδες χρόνια πριν από τη γνωστή ανακάλυψή της. Ωστόσο, αυτή η ανακάλυψή του δεν είχε κοινωνικές επιπτώσεις, καθώς οι ιστορικές συνθήκες δεν επέτρεψαν την εκμετάλλευσή της.

Άλλη εφεύρεσή του Ήρωνα είναι οι “αυτόματες πύλες ναού”. Έτσι, όταν ο ιερέας ανάβει το βωμό, ο αέρας που βρίσκεται μέσα σε μια μεταλλική σφαίρα με νερό θερμαίνεται και πιέζει το νερό να βγει και να μπει στον κουβά με τον οποίο συγκοινωνεί. Ο κουβάς, καθώς βαραίνει, πέφτει προς τα κάτω. Ο κουβάς συνδέεται με ένα σχοινί με την πόρτα του ναού, και όπως το σχοινί ξετυλίγεται σιγά σιγά, η πόρτα ανοίγει. Στο τέλος της τελετής ο ιερέας σβήνει τη φωτιά, ο αέρας στο δοχείο ψύχεται, η πίεση πέφτει, το νερό ξαναμπαίνει στη σφαίρα και έτσι η πόρτα κλείνει.

Οι πόρτες του ναού ανοίγουν αυτόματα μόλις ανάψει ο βωμός και κλείνουν “από μόνες τους” μόλις σβήσει η φωτιά στο βωμό.

σφαίρα με νερό κουβάς

βωμός

Ντενίς Παπέν (Dennis Papin, 1647-1712)

Γεννήθηκε στη Γαλλία, όπου διακρίθηκε ως γιατρός και εφευρέτης, Το 1675 πήγε στο Λονδίνο, όπου, με μικρά διαλείμματα, έζησεμέχρι το θάνατό του. Το 1690 έφτιαξε τον πρώτο ατμοκίνητο εμβολοφόρο κύλινδρο. Η διάταξη αυτή μπορούσε να ανυψώσει ένα βαρίδι 27 κιλών. Εφεύρε επίσης τη βαλβίδα ασφάλειας και τη σημερινή χύτρα πίεσης. Από αυτή εξελίχθηκε αργότερα ο ατμολέβητας των ατμομηχανών του Νιούκομεν και του Βατ.

Τόμας Σέιβερι (Thomas Savery,1650-1715)

Άγγλος στρατιωτικός μηχανικός. Το 1698 κατασκεύασε την πρώτη ατμοκίνητη μηχανή για την άντληση νερού από τα ορυχεία. Αυτή η μηχανή ο «Φίλος του μεταλλωρύχου» όπως την ονόμαζε, στηρίζονταν στην πίεση του ατμού, όταν αυτός εισέρχεται σε ένα κλειστό δοχείο μενερό. Ο ατμός σπρώχνει το νερό σε μια υψηλότερη στάθμη,ο ατμός υγροποιείται δημιουργώντας ένα κενό και εξάγεται περισσότερο νερό μέσο μιας βαλβίδας. Τέλος, το δοχείο γεμίζει ξανά με νερό για να επαναληφθεί η διαδικασία. Η μηχανή του δεν ήταν πετυχημένη. Στη συνέχεια συνεργάστηκε με τον Nιούκομεν για την κατασκευή μιας πιο αποτελεσματικής και οικονομικής ατμοκίνητης μηχανής.

Τόμας Νιούκομεν (Th. Νewcomen,1663-1729)

Άγγλoς σιδεράς και εφευρέτης. Το 1698 ξεκίνησε να δουλεύει με τον Tόμας Σέιβερι, o οποίος είχε ήδη ανακαλύψει μια ατμοκίνητη αντλία υψηλής πίεσης. Αργότερα, το 1712, μαζί με το συνεργάτη του Κάλι (John Calley) επιδέξιο υδραυλικό, τζαμά και φαναρτζή, κατασκεύασε την πρώτη λειτουργική ατμομηχανή με έμβολο. Η «πυρομηχανή», όπως την ονόμαζε, χρησιμοποιούσε τον ατμό σε ατμοσφαιρική πίεση για να αντλεί νερό από τα ορυχεία. Το 1765 λειτουργούσαν περίπου εκατό τέτοιες «πυρομηχανές Νιούκομεν».

Τζέιμς Βατ ( James Watt, 1736-1819)

Σκοτσέζος κατασκευαστής οργάνων, μηχανικός και εφευρέτης. Έπαιξε σημαντικό ρόλο στη ΒιομηχανικήΕπανάσταση με τις βελτιώσεις που έκανε στην ατμομηχανή. Όταν ήταν 17 ετών, η ατμομηχανή του Νιούκομεν τράβηξε την περιέργεια του και αποφάσισε να γίνει κατασκευαστής μαθηματικών οργάνων. Γύρω στα 1765 εργαζόμενος στο Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης κατάφερε να βελτιώσει την ατμοκίνητη αντλία Νίουκομεν-Σέιβερι, προσθέτοντας ξεχωριστό δοχείο συμπυκνωτή.

Μείωσε έτσι κατά 75% την απαιτούμενη για τη λειτουργία της ποσότητα κάρβουνου, κάνοντάς την οικονομικότερη και αποδοτικότερη, και πήρε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για αυτό.Το 1772 συνεργάστηκε με τον βιομήχανο και κατασκευαστή Μάθιου Μπούλτον και άρχισαν την κατασκευή ατμομηχανών για την άντληση του νερού από τα αγγλικά ορυχεία χαλκού και κασσιτέρου. Το 1781 επινοώντας καταλλήλους οδοντωτούς τροχούς (τον πλανητικό συμπλέκτη) κατάφερε να μετατρέψει την παλινδρομική κίνηση της ατμομηχανής σε περιστροφική. Ο ατμός πλέον μπορούσε να θέτει σε κίνηση τροχούς, ιμάντες, μηχανήματα και να κινεί με σταθερή ταχύτητα τις μηχανές των εργοστασίων. Το 1783 έγινε μέλος της Βασιλικής Ακαδημίας (Royal Society) του Λονδίνου. Η μονάδα ισχύος Watt ονομάστηκε έτσι προς τιμή του.

Ρίτσαρντ Τρέβιθικ (Richard Trevithick, 1771-1833)

Άγγλος μηχανικός και εφευρέτης. Είναι γνωστός ως πατέρας της ατμάμαξας, επειδή εφεύρε το 1800 την ατμομηχανή υψηλής πίεσης. Κατασκεύασε την πρώτη σιδηροδρομική ατμομηχανή που μετέφερε επιβάτες, την παραμονή Χριστουγέννων του 1801, στο Λονδίνο. Το 1804 η ατμομηχανή του χρησιμοποιήθηκε στην πρώτη εμπορική σιδηροδρομική γραμμή, στην Ουαλία. Επίσης ανέπτυξε μηχανές ατμού για χρήση στα ορυχεία και εφηύρε μια ατμοκίνητη αλωνιστική μηχανή.

Άγγλος μηχανικός και κατασκευαστής σιδηροδρομικών ατμομηχανών. Έμαθε να διαβάζει και να γράφει στο νυκτερινό σχολείο στην ηλικία των 18 ετών, εργαζόμενος ταυτόχρονα σε ανθρακωρυχείο. Κατασκεύασε την πρώτη ατμομηχανή του, για να μεταφέρει άνθρακα από τα ορυχεία, το 1814.

Τζορτζ Στήβενσον(G. Stephenson 1781-1848)

Η ατμομηχανή του Rocket (πύραυλος), ήταν η ταχύτερη σε έναν διαγωνισμό το 1829 και χρησιμοποιήθηκε στη σιδηροδρομική γραμμή Λίβερπουλ-Μάντσεστερ για 10 χρόνια. Υπήρξε μηχανικός σε πολλές σιδηροδρομικές εταιρείες και σύμβουλος στην κατασκευή σιδηροτροχιών και στην οικοδόμηση σιδηροδρομικών γεφυρών στην Αγγλία και σε άλλες χώρες.

Σουηδός μηχανικός και εφευρέτης. Ένας από τους πρωτοπόρους στην εξέλιξη των ατμοστροβίλων. Το 1878 εφεύρε τη φυγοκεντρική μηχανή διαχωρισμού της κρέμας γάλακτος και το 1882 κατασκεύασε τον πρώτο στροβιλοκινητήρα. Το 1893 έθεσε σε λειτουργία μια στοβιλομηχανή για πλοία, που μπορούσε να αναστρέφει τη φορά περιστροφής της.

Καρλ ντε Λαβάλ (Carl Gustaf Patrik de Laval, 1845-1913)

Τσαρλς Πάρσονς (Sir Charles Algernon Parsons, 1854-1931)

Βρετανός μηχανικός. Εφηύρε τον ατμοστρόβιλο που φέρει την επωνυμία του. Οι πρώτοι ατμοστρόβιλοί του κατασκευάστηκαν για να κινήσουν τις ηλεκτρογεννήτριες. Το 1897 κατασκεύασε το Turbinia, το πρώτο σκάφος που κινήθηκε με ατμοστοβιλομηχανή. Η καταπληκτική ταχύτητα του σκάφους κίνησε αμέσως την προσοχή και οδήγησε στην κατασκευή πολλών στροβιλωθούμενων θωρηκτών για το βρετανικό ναυτικό.

Μαγκάνι που κινεί άλογο για την άντληση νερού από ορυχείο (1556).

πλανήτης

ζυγός

διωστήρας

σφόνδυλος

έμβολο

κύλινδρος

ιμάντας μετάδοσης κίνησης

Προσομοίωση λειτουργίας ατμομηχανής Βατ

κύλινδρος υψηλής πίεσης

διωστήρας

στρόφαλος

είσοδος ατμού

κύλινδρος χαμηλής πίεσης

σφόνδυλος μηχανής

στροφαλοφόρος άξονας

Προσομοίωση λειτουργίας ατμομηχανής

Προσομοίωση λειτουργίας ατμομηχανής σιδηρόδρομου

κύλινδρος

έμβολο

διωστήραςατμοσύρτηςείσοδος

ατμού

έξοδος ατμού

κύλινδρος ήχος

Κατά την καύση του πετρελαίου στον κινητήρα της πετρελαιομηχανής, η ενέργεια των θερμών καυσαερίων κινεί το έμβολο μέσα στον κύλινδρο και η κίνηση του εμβόλου κινεί τους τροχούς.

Προσομοίωση λειτουργίας πετρελαιομηχανής

εισαγωγή μίγματος πετρελαίου- αέρα

στρόφαλοςδιωστήρας

εξαγωγή καυσαερίων

βαλβίδα εξαγωγής

βαλβίδα εισαγωγής

κύλινδρος έμβολο

Ο ατμοστρόβιλος

Ο ατμοστρόβιλος (τουρμπίνα) είναι ένας τροχός με πτερύγια (φτερωτή). Η ενέργεια του ατμού που πέφτει πάνω στα πτερύγια, τον περιστρέφει.Σαν πρώτος ατμοστρόβιλος μπορεί να θεωρηθεί η αιολόσφαιρα του Ήρωνα. Οι πρώτοι σύγχρονοι ατμοστρόβιλοι κατασκευάστηκαν από τον Σουηδό μηχανικό ντε Λαβάλ, το 1883 και από τον Βρετανό Πάρσονς, το 1884.

ηλεκτρογεννήτρια

συμπυκνωτής

ατμός

αντιδραστήρας

Πυρηνικό εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής

ατμοστρόβιλος

Το νερό βράζει στον αντιδραστήρα και ο ατμός που παράγεται κινεί τον ατμοστρόβιλο, που με τη σειρά του περιστρέφει την ηλεκτρογεννήτρια.

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣΔες περισσότερα στο κεφάλαιο:Θερμότητα>Βρασμός>Διαθεματικά>Ατμομηχανή και ατμοκίνηση Θερμότητα>Βρασμός> Παραδείγματα>Υδρατμοί και ατμοκίνησηΆλλες αναφορές: J. Challoner, Ενέργεια, σειρά Ανακαλύπτω την Επιστήμη, εκδ. Ερευνητές, 1992, σελ. 28-33Ρομπερτ Ο΄Μπράιαν, Μηχανές, Επιστημονική βιβλιοθήκη Life, εκδ. Λύκειος Απόλλων, σελ. 52-73 Εγκυκλοπαίδεια Πάπυρος- Λαρούς- Μπριτάννικα, Εκδοτικός Οργανισμός Πάπυρος, Αθήνα: σχετικά λήμματαΒιομηχανική επανάσταση, Ατμοκίνηση 1789 – 1864,http://sfr.ee.teiath.gr/historia/historia/selida500.htm, Early steam engines 1690 – 1840, http://www.howstuffworks.com/steam1.htm http://www.geocities.com/Athens/Acropolis/6914/index.htmAnimated Engines, http://www.keveney.com/Engines.html, http://home.new.rr.com/trumpetb/loco/locoworks.html Ρύπανση, The Columbia Encyclopedia, Sixth Edition, 2001,http://www.bartleby.com/65/po/pollutio.html

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

Από το τέλος του 19ου αιώνα σε πολλές βιομηχανικές περιοχές, όπως στο Λονδίνο, στην Αγγλία, και στο Πίτσμπουργκ, στις ΗΠΑ, εμφανίστηκε έντονη ατμοσφαιρική ρύπανση, που προκλήθηκε από τη χρήση του άνθρακα ως καυσίμου στα ατμοκίνητα εργοστάσια και στα ατμοκίνητα μηχανήματα.

Ατμοκίνηση και ατμοσφαιρική ρύπανση

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

Οι πολύ μεγάλες ποσότητες αιωρούμενης τέφρας, καπνού, οξειδίων του άνθρακα και του θείου και άλλων αποβλήτων ήταν πλέον αδύνατο να διασκορπιστούν γρήγορα στα τοπικά περιβάλλοντα. Παρόμοια ήταν και η κατάσταση με τα βιομηχανικά απόβλητα και τα λύματα που μόλυναν τα νερά των ποταμών(…) Εντούτοις, η ρύπανση του περιβάλλοντος άρχισε να αντιμετωπίζεται ως κυρίαρχη απειλή στην ανθρώπινη υγεία μετά από το Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο.

Ατμοκίνηση και ατμοσφαιρική ρύπανση

Θερμικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής ισχύος 1000 ΜW

Πυρηνικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής ισχύος 1000 ΜW

Κατανάλωση καυσίμου:

3 εκατ. τόνοι άνθρακα το χρόνο.

25 τόνοι ουρανίου το χρόνο.

Περίπου 7 εκατ. τόνοι το χρόνο αερίου διοξειδίου άνθρακα και θείου, που διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα και περίπου 150 000 με 200 000 τόνοι στερεών καταλοίπων μεταξύ των οποίων στάχτη και θείο.

Περίπου 1 τόνοςραδιενεργών καταλοίπων το χρόνο.

Παραγωγή καταλοίπων:

Ατμοκίνηση και ατμοσφαιρική ρύπανση