Dampmaskinens historie Fysikken og den Industrielle revolution Dampmaskinens historie

Torricelli Indtil hen imod midten af 17. århundrede kendte man ikke trykket, der skyldes luftens vægt (se lufthavet), og man vidste ikke, at luften overhovedet havde tyngde. Allerede fra Antikken havde man pumper og hæverter, men man antog ligesom Aristoteles, at deres virkning skyldtes, hvad man kaldte »Naturens skræk for det tomme rum« (lat. horror vacui). 1640 så Galileo Galilei, at en sugepumpe ikke kunne hæve vand højere end ca. 10 m, og han forklarede dette ved at antage, at Naturens skræk for det tomme rum er begrænset. Galileis elev Evangelista Torricelli førte 1643 sagen væsentlig videre, og han antog, at den samme ubekendte årsag, som kunne drive vand op til en højde af ca. 10 m, kun ville være i stand til at løfte det 13,6 gange så tunge kviksølv 1/13 af de 10 m, altså omtrent 760 mm. For at undersøge dette fyldte Torricelli et glasrør med kviksølv. Det var ca. 1 m langt og tilsmeltet i den ene ende. Han holdt en finger for den åbne ende af røret, mens han vendte op og ned på det, og satte derpå den åbne ende af røret ned i en beholder med kviksølv; da han derefter gav slip med fingeren, sank kviksølvet i glasrøret virkelig også så meget, at det næsten stod de 760 mm højere i Glasrøret end i den åbne beholder. Torricelli konkluderede, at luften på grund af sin vægt udøver et tryk, der kan måles ved den højde, som luften kan trykke kviksølv op i et lufttomt rum.

Otto Von Guericke Det var lykkedes tyskeren Otto von Guericke (1602-1686) at konstruere en luftpumpe, hvormed han var i stand til at skabe vakuum (eller i hvert fald et rimeligt godt vakuum) i store metal beholdere. Mest kendt er måske det berømte eksperiment, hvor han demonstrerede, at der skulle mindst 16 heste til at trække »de magdeburgske halvkugler« fra hinanden, når luften forinden var blevet pumpet ud af beholderen.

Saverys Principskitse af „en maskine til at løfte vand ved hjælp af ild" udviklet af englænderen Thomas Savery kort før 1700. l de to indmurede kedler i baggrunden koges vand til damp under højt tryk. Dampen ledes ind i den ovale beholder P1 og presser vandet i beholderen gennem den åbne ventil R og op gennem stigrøret. Når P1 er tømt, afbrydes der for dampen, og ventilen R lukkes. Koldt vand fra beholderen X hældes over P1, dampen kondenserer, så der skabes et undertryk, og vand fra røret T suges op i P1. Beholderen P2 fungerer helt som P1; mens den ene beholder køles af, bliver den anden fyldt med damp og omvendt. Til venstre vises, hvorledes maskinen kan anbringes i en mineskakt.

Newcomen Når ventilen A er åben og ventilen B er lukket, fyldes cylinderen med damp ved normalt atmosfæ­retryk. Trykket er derfor ens på begge sider af stemplet, men bommen er afbalanceret således, at byrden på højre side får stemplet til at bevæge sig opad. Mens stemplet bevæger sig, forbliver A åben og B lukket. Når stemplet er nået op i sin øverste stilling, lukkes ventil A og ventil B åbnes, hvorved der sprøjtes lidt koldt vand ind i cylinderen. Dette får vand­dampen i cylinderen til at fortættes, og trykket falder derfor stærkt derinde. Men da atmosfæren fortsat trykker med 1 atm (0,76m Hg = 760mm Hg) udenfor, vil stemplet blive drevet nedad. Idet stemplet når sin nederste stilling i bunden af cylinderen, lukkes ventil B og ventil C åbnes i et kort tidsrum, så den afkølede og fortættede damp kan løbe ud. Nu åbnes ventil A, og det hele kan starte forfra.

Watt Figur 3.5 viser de grundlæggende principper i Watts første rigtige damp­maskine, den såkaldte enkeltvirkende dampmaskine. I udgangspositionen er stemplet i sin øverste stilling, cylinderen er fyldt med varm damp, ventil A er lukket og ventilerne B og C har lige åbnet sig. Dampen i cylinderen strømmer derfor over i den kolde kondensator, og ny damp fra kedlen strømmer op over stemplet og trykker dette ned, indtil det næsten har nået sin nederste stilling. Derpå lukkes ventil B og C, og ventil A åbner forbindelsesrøret mellem øverste og nederste del af cylinderen, således at der bliver samme tryk på begge sider af stemplet. Vippebommen er afbalanceret, så den nu automatisk trækker stemplet op i øverste stilling, og processen kan starte forfra. Endelig sørger en pumpe for at suge den fortættede damp og eventuelle luftrester ud af kondensatoren.

Højtrykmaskine