Was ist eine Dampfmaschine?
Eine Dampfmaschine ist eine Maschine, die Dampf verwendet, um sich selbst anzutreiben. Es ist einer der ältesten Motoren und geht auf 2000 Jahre zurück. Der Motor hat eine wichtige Rolle in der industriellen Revolution gespielt und macht in der modernen Welt mehr als die Hälfte des Stroms auf der ganzen Welt aus.
Grundsätzlich besteht eine Dampfmaschine aus zwei Teilen: einem Motor und einem Dampferzeuger. Ein Motor kann auch Kondensatoren enthalten, um den Dampf zu sammeln und als Wasser an das System zurückzugeben, Überhitzer, damit der Dampf Temperaturen erreicht, die er normalerweise nicht erreichen würde, und Pumpen, um einen gleichmäßigen Wasserfluss bereitzustellen. Traditionell wurde Wärme erzeugt, indem etwas, normalerweise Holz oder Kohle, in einem Dampfkessel verbrannt wurde. In der heutigen Zeit kann diese Wärme stattdessen durch die Gewinnung von Erdwärme oder durch die Erzeugung von Kernreaktionen und die Gewinnung der Wärme aus diesem Prozess bereitgestellt werden.
Der Held von Alexandria beschrieb die früheste bekannte Dampfmaschine im 1. Jahrhundert. Dieser Typ wurde nicht für eine echte Stromerzeugung verwendet, sondern diente als Modell, um die Eigenschaften von Dampf selbst zu entdecken. Einige der gründlichsten Experimente mit Dampf wurden von Giovanni Brance Anfang des 17. Jahrhunderts und Taqi al-Din Mitte des 16. Jahrhunderts durchgeführt.
Ende des 17. Jahrhunderts schuf Thomas Savery die erste wirklich praktische Dampfmaschine. Er benutzte es, um Wasserpumpen anzutreiben, die trotz einiger Mängel nur in begrenztem Umfang im Bergbau eingesetzt wurden. In weniger als zwei Jahrzehnten hat Thomas Newcomen eine noch nützlichere Version erfunden, bei der die Verwendung von Trockenminen viel weiter verbreitet war. Nicht lange danach verbesserte James Watt den Wirkungsgrad des Newcomen-Motors immens und schuf einen Motor, der bei gleicher Menge Kohle rund 400% mehr Leistung erbrachte.
Die Dampfmaschine von Watt war ein enormer Schritt im Fortschritt der industriellen Revolution. Zuvor mussten Fabriken neben fließenden Flüssen gebaut werden, um Wasserräder anzutreiben. Dank der Erfindung von Watt konnten überall Fabriken gebaut werden, so dass sich der Kern der industriellen Revolution schnell und breit ausbreiten konnte.
Im 19. Jahrhundert wurde die Dampfmaschine erheblich geschrumpft und noch effizienter gemacht. Dies bedeutete, dass es tatsächlich auf ein Fahrzeug gesetzt werden konnte, was zu einigen eher exzentrischen dampfgetriebenen Transporten während der viktorianischen Ära für eine kurze Zeit führte.
Die bekannteste Dampfmaschine ist wahrscheinlich die einer Dampflokomotive. Dies ist ein relativ ineffizienter Motor, da der größte Teil der Abwärme nur an die Atmosphäre abgegeben wird und nur ein geringer Teil des Wassers zurückgewonnen wird, der jedoch viele Jahre lang hauptsächlich mit Dampf betrieben wurde. In der heutigen Zeit ist es viel wahrscheinlicher, dass Menschen einen Teil eines Kraftwerks finden. Energie wird oft durch Verbrennen von Kohle oder eine Kernreaktion erzeugt, und diese Wärmeenergie wird dann durch Wasser geleitet, das in überhitzten Dampf umgewandelt wird. Dieser Dampf dreht dann Turbinen, die Strom erzeugen. Obwohl viele Menschen Dampfmaschinen als Vergangenheit betrachten, sind sie die Hauptmotoren der modernen Welt, und es wird viel Arbeit in die Entwicklung neuer Fortschritte und Verbesserungen der Effizienz gesteckt.