Ai là người phát minh ra động cơ hơi nước

Trước khi phát minh ra động cơ chạy xăng, vận chuyển cơ học được thúc đẩy bởi hơi nước. Trên thực tế, khái niệm về động cơ hơi nước được sử dụng trong vài nghìn năm như nhà toán học và kỹ sư Heron của Alexandria, người sống ở La Mã Ai Cập trong thế kỷ thứ nhất, là người đầu tiên mô tả một phiên bản thô sơ mà ông đặt tên là Aeolipile.

Trên đường đi, một số nhà khoa học hàng đầu đã chơi đùa với ý tưởng sử dụng lực được tạo ra bởi nước nóng để cấp nguồn cho một cỗ máy nào đó.

Một trong số họ không ai khác ngoài Leonardo Da Vinci, người đã vẽ lên những thiết kế cho một khẩu pháo hơi nước được gọi là Architonnerre vào khoảng thế kỷ 15. Một tuabin hơi cơ bản cũng đã được chi tiết trong các giấy tờ được viết bởi nhà thiên văn học Ai Cập, nhà triết học và kỹ sư Taqi ad-Din năm 1551.

Tuy nhiên, nền tảng thực sự cho sự phát triển của một động cơ thực tế, hoạt động không đến khoảng giữa những năm 1600. Đó là trong thế kỷ này mà một số nhà phát minh đã có thể phát triển và thử nghiệm máy bơm nước cũng như các hệ thống piston sẽ mở đường cho động cơ hơi nước thương mại. Từ thời điểm đó, động cơ hơi nước thương mại sau đó được thực hiện bằng những nỗ lực của ba nhân vật quan trọng.

Thomas Savery (1650-1715)

Thomas Savery là một kỹ sư quân sự và nhà phát minh người Anh. Năm 1698, ông đã cấp bằng sáng chế động cơ hơi nước thô đầu tiên dựa trên Digester của Denis Papin hoặc nồi áp suất năm 1679.

Savery đã làm việc để giải quyết vấn đề bơm nước ra khỏi các mỏ than khi ông đưa ra ý tưởng về động cơ chạy bằng hơi nước.

Máy của anh bao gồm một chiếc bình kín chứa đầy nước trong đó áp suất hơi được giới thiệu. Điều này buộc nước lên và ra khỏi trục mỏ. Một vòi phun nước lạnh sau đó được sử dụng để ngưng tụ hơi nước. Điều này tạo ra một chân không hút nhiều nước ra khỏi trục mỏ thông qua một van đáy.

Thomas Savery sau đó đã làm việc với Thomas Newcomen trên động cơ hơi nước trong khí quyển. Trong số các phát minh khác của Savery là một thước đo cho tàu, một thiết bị đo khoảng cách đi.

Để tìm hiểu thêm về Thomas Savery nhà phát minh, hãy xem tiểu sử của anh ấy tại đây . Có thể tìm thấy mô tả về động cơ hơi nước thô của Savery ở đây .

Thomas Newcomen (1663-1729)

Thomas Newcomen là một thợ rèn người Anh đã phát minh ra động cơ hơi nước trong khí quyển. Sáng chế là một cải tiến so với thiết kế trước đây của Thomas Slavery.

Động cơ hơi nước Newcomen sử dụng lực áp suất khí quyển để thực hiện công việc. Quá trình này bắt đầu với động cơ bơm hơi vào một hình trụ. Hơi nước sau đó được cô đặc bằng nước lạnh, tạo ra một chân không bên trong hình trụ. Áp suất khí quyển kết quả vận hành một piston, tạo ra các đường hướng xuống. Với động cơ của Newcomen, cường độ của áp lực không bị giới hạn bởi áp lực của hơi nước, một sự khởi đầu từ những gì Thomas Savery đã được cấp bằng sáng chế vào năm 1698.

Năm 1712, Thomas Newcomen, cùng với John Calley, chế tạo động cơ đầu tiên của họ trên một cái mỏ đầy nước và sử dụng nó để bơm nước ra khỏi mỏ. Động cơ Newcomen là tiền thân của động cơ Watt và nó là một trong những công nghệ thú vị nhất được phát triển trong những năm 1700.

Để tìm hiểu thêm về Thomas Newcomen và động cơ hơi nước của mình, hãy xem tiểu sử này tại đây . Hình ảnh và sơ đồ của động cơ hơi nước của Newcomen có thể được tìm thấy tại trang web của giáo sư đại học Niagara Mark Csele.

James Watt (1736-1819)

Sinh ra ở Greenock, James Watt là một nhà phát minh người Scotland và kỹ sư cơ khí, người nổi tiếng với những cải tiến mà ông đã tạo ra cho động cơ hơi nước. Trong khi làm việc cho Đại học Glasgow năm 1765, Watt đã được giao nhiệm vụ sửa chữa một động cơ Newcomen được coi là không hiệu quả nhưng động cơ hơi nước tốt nhất của thời gian của mình. Điều đó đã bắt đầu nhà phát minh làm việc trên một số cải tiến đối với thiết kế của Newcomen.

Cải tiến đáng chú ý nhất là bằng sáng chế của 1769 Watt cho một bình ngưng riêng biệt kết nối với một xi lanh bằng một van. Không giống như động cơ của Newcomen, thiết kế của Watt có một bình ngưng có thể được làm mát trong khi xi lanh nóng.

Cuối cùng động cơ của Watt sẽ trở thành thiết kế thống trị cho tất cả các động cơ hơi nước hiện đại và giúp mang lại cuộc cách mạng công nghiệp.

Một đơn vị năng lượng gọi là Watt được đặt tên theo James Watt. biểu tượng Watt là W, và nó bằng 1/746 mã lực, hoặc một volt lần một amp.

Khám phá ra rằng hơi nước có thể được khai thác và chế tạo để làm việc không được ghi nhận cho James Watt vì động cơ hơi nước được sử dụng để bơm nước ra khỏi các mỏ ở Anh tồn tại khi Watt được sinh ra. Chúng ta không biết chính xác ai đã khám phá ra điều đó, nhưng chúng ta biết rằng người Hy Lạp cổ đại có động cơ hơi nước thô. Watt, tuy nhiên, được ghi nhận với phát minh ra động cơ thực tế đầu tiên. Và vì vậy lịch sử của động cơ hơi nước "hiện đại" thường bắt đầu với anh ta.

James Watt

Chúng ta có thể tưởng tượng một Watt trẻ ngồi bên lò sưởi trong căn nhà của mẹ mình và chăm chú nhìn hơi nước bốc lên từ bình trà sôi, sự khởi đầu của một niềm đam mê suốt đời với hơi nước.

Năm 1763, khi ông hai mươi tám tuổi và làm việc như một nhà sản xuất dụng cụ toán học tại Đại học Glasgow, một mô hình động cơ bơm hơi của Thomas Newcomen đã được đưa vào cửa hàng của ông để sửa chữa. Watt luôn quan tâm đến các công cụ cơ khí và khoa học, đặc biệt là các công cụ xử lý hơi nước. Động cơ Newcomen chắc hẳn đã làm anh vui mừng.

Watt thiết lập mô hình và xem nó hoạt động. Ông lưu ý cách thức làm nóng thay thế và làm mát của xi lanh của nó lãng phí năng lượng. Ông kết luận, sau nhiều tuần thử nghiệm, để làm cho động cơ thực tế, các xi lanh phải được giữ nóng như hơi nước mà bước vào nó. Tuy nhiên, để ngưng tụ hơi nước, đã có một số làm mát diễn ra.

Đó là một thách thức mà nhà phát minh phải đối mặt.

Phát minh của bình ngưng riêng biệt

Watt nảy ra ý tưởng của bình ngưng riêng biệt. Trong nhật ký của mình, nhà phát minh đã viết rằng ý tưởng này đã đến với anh vào một buổi chiều chủ nhật năm 1765 khi anh đi qua Glasgow Green. Nếu hơi nước được cô đặc trong một bình riêng biệt từ xy lanh, có thể giữ bình ngưng nguội và bình nóng cùng một lúc.

Sáng hôm sau, Watt xây dựng một nguyên mẫu và thấy rằng nó hoạt động. Ông đã bổ sung các cải tiến khác và xây dựng động cơ hơi nước nổi tiếng của mình.

Quan hệ đối tác với Matthew Boulton

Sau một hoặc hai kinh nghiệm kinh doanh tai hại, James Watt tự kết hợp với Matthew Boulton, một nhà tư bản mạo hiểm, và chủ sở hữu của Soho Engineering Works. Các công ty của Boulton và Watt trở nên nổi tiếng và Watt sống cho đến ngày 19 tháng 8 năm 1819, đủ lâu để xem động cơ hơi nước của mình trở thành yếu tố duy nhất lớn nhất trong kỷ nguyên công nghiệp mới sắp tới.

Đối thủ

Boulton và Watt, tuy nhiên, mặc dù họ là những người tiên phong, không phải là những người duy nhất làm việc trên sự phát triển của động cơ hơi nước. Họ có đối thủ. Một là Richard Trevithick ở Anh. Một người khác là Oliver Evans ở Philadelphia. Một cách độc lập, cả Trevithick và Evans đều phát minh ra động cơ áp suất cao. Điều này trái ngược với động cơ hơi nước của Watt, nơi hơi nước đi vào hình trụ chỉ hơi hơn áp suất khí quyển.

Watt bám chặt vào lý thuyết áp suất thấp của động cơ suốt đời. Boulton và Watt, lo lắng bởi các thí nghiệm của Richard Trevithick trong động cơ áp suất cao, đã cố gắng để Quốc hội Anh vượt qua một hành động ngăn chặn áp lực cao với lý do công chúng sẽ bị đe dọa bởi động cơ áp suất cao bùng nổ.

Lời giải và đáp án chính xác nhất cho câu hỏi trắc nghiệm “Ai là người phát minh ra máy hơi nước?” kèm kiến thức tham khảo về chiếc máy hơi nước là tài liệu trắc nghiệm hay và hữu ích.

Trắc nghiệm: Ai là người phát minh ra máy hơi nước?

A. Ac-crai-tơ.

B. Giêm Oát.

C. Ét-mơn Các-rai.

D. Giêm Ha-gri-vơ

Trả lời:

Đáp án đúng: B. Giêm Oát.

Giải thích:

Năm 1761, khi tiến hành sửa chữa một máy hơi nước kiểu Newcomen, Jame Watt đã cải tạo máy hơi nước kiểu này và tạo ra một ý nghĩa cực kỳ quan trọng đến nỗi mọi người phải công nhận ông là người đầu tiên phát minh ra máy hơi nước

Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về máy hơi nước nhé!

Kiến thức tham khảo về máy hơi nước.

1. Máy hơi nước

- Động cơ hơi nước hay máy hơi nước là một loại động cơ nhiệt đốt ngoài sử dụng nhiệt năng của hơi nước, chuyển năng lượng này thành công năng. Các động cơ hơi nước đầu tiên được sử dụng như là bộ phận chuyển động sơ cấp của bơm, đầu máy tàu hỏa tàu thủy hơi nước, máy cày, xe tài và các loại xe cơ giới chạy trên đường bộ khác. Các tuabin hơi nước, về mặt kỹ thuật cũng là một loại động cơ hơi nước, ngày nay đang được sử dụng rộng rãi cho máy phát điện nhưng các loại cũ hơn hầu như được thay thế bằng động cơ đốt trong và động cơ điện.

-Việc gian nở của hơi tạo một lực đẩy lên piston hay các cánh tuabin và chuyển động thắng được chuyển thành chuyển động quay để quay bánh xe hay truyền động cho các bộ phận cơ khi khác. Một trong những lợi thế của động cơ hơi nước là nó có thể sử dụng bất cứ nguồn nhiệt nào để đun nồi hơi nhưng các loại nguồn nhiệt thông dụng nhất là đun củi, than đá hay dầu hay sử dụng hơi nhiệt năng thu được từ lò phản ứng hạt nhân

2. Lịch sử của máy hơi nước

- Các động cơ hơi nước đầu tiên được phát triển để giải quyết một vấn đề rất cụ thể: làm thế nào để loại bỏ nước ra khỏi các mỏ khoáng sản bị ngập lụt. Khi những người châu Âu sống trong thế kỷ 17 chuyển đổi việc sử dụng nguồn nhiên liệu chính từ gỗ sang than, các mỏ bị đào sâu thêm nên nước ngầm thường tràn vào hoặc đôi khi ngập úng do nước mưa. Để có thể tiếp tục khai thác than người ta phải tìm ra biện pháp bơm nước ra khỏi hầm.

-Người đầu tiên giải quyết vấn đề này là Jerónimo de Ayanz, một nhà quản lý khai thác mỏ người Tây Ban Nha. Năm 1606, ông đã đăng ký bằng sáng chế đầu tiên cho một cỗ máy sử dụng năng lượng hơi để hút nước ra khỏi các mỏ. Ông đã thử nghiệm thành công thiết bị của mình tại một mỏ bạc ở Guadalcanal, Seville.

-Năm 1698, Thomas Savery, nhà phát minh người Anh, đã sáng chế động cơ hơi nước đầu tiên. Savery sử dụng các nguyên lý trước đó được đề xuất bởi Denis Papin, một nhà vật lý người Anh gốc Pháp. Savery nghĩ ra một hệ thống bơm nước gần như liên tục nhờ sử dụng hai nồi hơi. Nhưng bất chấp sự thành công ban đầu của hệ thống Savery, người ta sớm phát hiện ra rằng động cơ của ông chỉ có khả năng hút nước ở các mỏ có độ sâu nông. Đây là vấn đề cần khắc phục.

-May mắn cho các chủ sở hữu hầm mỏ ở châu Âu, nhà khoa học người Anh Thomas Newcomen đã phát triển một thiết bị tốt hơn để bơm nước ra khỏi các mỏ vào năm 1711. Thiết bị của ông sử dụng động cơ hơi nước chứa cả xilanh và piston, giúp loại bỏ sự cần thiết của áp suất hơi tích lũy – một điểm hạn chế trong hệ thống của Savery dẫn đến nhiều vụ nổ đáng tiếc. Thiết bị của Newcomen được gọi là “động cơ khí quyển”, bởi vì mức áp suất hơi mà nó sử dụng gần bằng áp suất khí quyển. Mặc dù đã có nhiều cải tiến, nhưng động cơ khí quyển của Newcomen vẫn bộc lộ một số hạn chế. Máy hoạt động rất kém hiệu quả, đòi hỏi một dòng nước lạnh chảy liên tục để làm mát xilanh cũng như cần một nguồn năng lượng để làm nóng xilanh trở lại. Bất kể nhược điểm lớn này, động cơ của Newcomen vẫn được sử dụng rộng rãi trong 50 năm sau đó.

-Đến năm 1765, James Watt, một kỹ sư người Scotland, đã tìm cách cải tiến động cơ Newcomen. Watt nhận thấy loại động cơ này sư dụng một lượng hơi nước quá lớn. Để khắc phục điều này, cần phải loại bỏ việc làm mát và hâm nóng liên tục xi lanh hơi. Cuối cùng, Watt đã phát triển một bình ngưng tụ riêng biệt cho phép xi lanh hơi duy trì ở nhiệt độ không đổi, làm tăng gấp đôi công suất của động cơ Newcomen.

3. Ý nghĩa của máy hơi nước

- Máy hơi nước đã tạo ra nguồn động lực mới, làm giảm sức lao động cơ bắp của con người.

- Lao động bằng thủ công dần thay thế lao động bằng máy móc, khởi đầu quá trình công nghiệp hóa ở Anh và châu Âu.

- Làm cho năng suất lao động tăng, thay đổi bộ mặt kinh tế Anh và châu Âu

- Dẫn đến sự ra đời của các ngành công nghiệp mới.

4. Ứng dụng của máy hơi nước

-Máy hơi nước được ứng dụng làm bộ phận chuyển động cơ bản của tàu hỏa và tàu thủy.

-Máy phun hơi nước được ứng dụng để làm mát trong đời sống sinh hoạt hàng ngày tại các gia đình

-Ứng dụng hoạt động của máy phun hơi nước trong quá trình sản xuất nông nghiệp giúp tiết kiệm chi phí, nguồn nhân lực. Hiện nay chúng ta sử dụng loại máy này để tưới cho các vườn rau, làm mát các khu chuồng trại trong chăn nuôi. Ngoài ra còn để chăm sóc phát triển các vườn lan, vườn nấm…