¿Quién inventó la máquina de vapor?
Pero, de hecho, Watt no fue el primero en inventar la máquina de vapor.
Hay que decir que la idea de utilizar el vapor como energía existe desde hace mucho tiempo. El más famoso es Heron, el genio de la época de Alejandro.
Ya en el siglo II a.C., utilizó aire caliente y vapor como energía para poner en marcha juguetes mecánicos. Solo porque la productividad social en ese momento no tenía una necesidad urgente de este tipo de fuente de energía artificial, el experimento de Hailong fue simplemente dejar que la gente jugara por un tiempo.
En los siglos XVII y XVIII, con el desarrollo de la productividad social, la demanda de energía artificial se volvió gradualmente prominente. En ese momento, Gran Bretaña tenía que resolver los problemas de la minería del carbón y la fabricación de hierro. La minería del carbón requería energía poderosa para drenar el agua del mineral. Se dice que una mina utilizó 500 caballos para realizar este trabajo, lo que afectó en gran medida las ganancias del propietario de la mina.
Como resultado, la gente comenzó a diseñar y fabricar diversas máquinas de vapor. El primero en triunfar fue Newcomen. Newcomen era comerciante de artículos de metal en Dartmouth. Conocía las minas de Devon y Cornwall. Sabía que bombear agua de las minas era un problema y estaba decidido a solucionarlo. Más tarde, pasó 10 años haciendo experimentos y, finalmente, en 1705, desarrolló la primera bomba de agua que utilizaba vapor para impulsar un pistón. Su principio de funcionamiento es: la máquina de vapor tiene un cilindro vertical con la parte superior abierta, el vástago del pistón está conectado a un extremo de una viga pivotante con una cadena y la varilla de bombeo está conectada al otro extremo de la viga con una cadena. A medida que la varilla de bombeo desciende, su peso levanta el pistón fuera del cilindro. Al mismo tiempo, se abre una válvula que permite inyectar vapor de la caldera al cilindro debajo del pistón. Cuando el pistón llega a su cima, se bloquea el suministro de vapor, se abre otra válvula y se inyecta agua fría. La condensación del vapor crea un vacío en el cilindro y la presión atmosférica en la parte superior del pistón empuja el pistón hacia abajo. Este golpe de potencia levanta la varilla de bombeo, bombeando así agua fuera de la mina. El nacimiento de esta máquina de vapor supuso un gran avance en la energía artificial. Sin embargo, debido al gran consumo de carbón, era difícil de aplicar en lugares alejados de las minas de carbón y no podía satisfacer las necesidades de la época.
Fue Watt quien cambió fundamentalmente la máquina de vapor de Newcomen.
Watt, hijo de un empresario británico, se fue a Londres como aprendiz a los 19 años para aprender a fabricar instrumentos. A los 21 años reparaba y fabricaba instrumentos en la Universidad de Glasgow. Watt discutía a menudo el problema de mejorar las máquinas de vapor con algunos profesores, lo que aportaba muchos conocimientos científicos. En 1761 y 1762, realizó algunos experimentos para mejorar la máquina de vapor, pero no logró ningún progreso. En 1764, la escuela entregó una máquina de vapor Newcomen a Watt para su reparación. Después de que fracasaron sus esfuerzos por reducir el consumo de vapor, Watt comenzó a discutir el principio de funcionamiento de la máquina de vapor. Descubrió que una de las razones por las que la máquina de vapor de Newcomen era ineficiente era que consumía una gran cantidad de calor para calentar el cilindro. Pensó que si el enfriamiento se realizaba en otro recipiente fuera del cilindro, no solo ayudaría a reducir la temperatura de enfriamiento, sino que también ayudaría a mantener la temperatura dentro del cilindro. Después de los experimentos, su idea quedó confirmada.
En 1765, Watt, de 29 años, inventó una máquina de vapor con un condensador independiente. Dado que el cilindro está conectado a otro condensador, el vapor usado se condensa en agua en el condensador, lo que puede mantener el cilindro a una determinada temperatura durante el funcionamiento, ahorrando así mucho combustible. Cuatro años más tarde, Watt obtuvo la patente y fue llamado el "Rey de las Patentes".
Watt no quedó satisfecho con esto. Continuó sus experimentos con la cooperación y el apoyo de Bolton, propietario de Birmingham Machinery Works. Más tarde, inventó la válvula de vapor de la máquina de vapor y el mecanismo que convertía el movimiento alternativo de la máquina de vapor en movimiento de rotación. De esta forma, los aspectos principales de la máquina de vapor son casi los mismos que en la actualidad.
Después de la invención de la máquina de vapor, Watt estaba pensando en cómo expresar la eficiencia de la máquina. Antes de eso, la gente usaba los caballos como poder, por lo que la gente tenía una estimación habitual del poder de los caballos. Watt pensó que sería mejor comparar la eficiencia de la máquina con la de los malayos. Entonces tomó prestados algunos caballos de una cervecería para experimentar. Ató un peso de 100 libras a una cuerda larga, lo bajó a un pozo profundo y lo levantó usando una polea. Por lo tanto, este caballo puede viajar 220 pies por minuto, puede realizar 22,000 pies y libras de trabajo por minuto y pesa 65,438+000 libras. Considerando que la fricción de la polea consume algo de energía, Watt aumentó los 220 pies en un 50%, quedando en 330 pies. El trabajo realizado en esto equivale a 33.000 libras-pie por minuto, o 550 libras-pie por segundo. Llamó a este número caballos de fuerza. De aquí proviene la unidad "caballos de fuerza".