As primeiras máquinas a vapor do mundo: a história de sua invenção

A máquina a vapor tornou-se o primeiro motor mecânico para o qual houve uma ampla aplicação prática. Os primeiros motores a vapor alternativos foram usados ​​​​pela primeira vez na produção da fábrica e, posteriormente, puderam ser conectados a rodas e obter máquinas autopropulsadas:

• navios a vapor;
• locomotivas;
• tratores;
• carros.

História da invenção da máquina a vapor

O princípio básico de funcionamento de qualquer máquina a vapor é que a energia do vapor quente é convertida em energia mecânica, que pode ser:

• recíproco;
• rotacional.

E a energia mecânica resultante já pode ser usada para fins úteis. O princípio de operação de uma máquina a vapor era claro para os antigos gregos, mas na idade das trevas as pessoas se esqueceram disso. Mais uma vez, o interesse por esse problema reviveu apenas no século XVII. O italiano Giovanni Branca propôs um modelo de sua própria turbina a vapor em 1629. Mas devido a perdas de energia inaceitavelmente grandes, esta primeira máquina a vapor do mundo não encontrou aplicação prática.

Motor a vapor Denis Papin

Este francês, médico por formação, mudou-se para a Inglaterra em 1675, onde se destacou por várias invenções. Então, ele inventou a "caldeira de Papenov" – o protótipo de uma caldeira dupla moderna. Papen foi capaz de perceber a relação entre o aumento da pressão e o ponto de ebulição de um líquido. Ele foi capaz de construir uma caldeira hermética, onde o aumento da pressão era mantido. Com isso, a água que continha fervia em temperatura elevada, sendo possível cozinhar alimentos em temperaturas acima de 100 graus, o que agilizava o cozimento.

Na véspera de se mudar para Foggy Albion, Papin inventou um motor a pólvora. A pólvora queimando no cilindro empurrou o pistão. Os gases em pó resultantes foram removidos pela válvula e os restantes resfriados, devido ao qual ocorreu uma leve rarefação no cilindro, e a pressão da atmosfera devolveu o pistão ao seu lugar.

Apesar de a ideia em si prometer benefícios consideráveis, ela não trouxe dividendos ao seu autor. O fato é que um pouco antes, Savery (um mecânico inglês) patenteou sua bomba a vapor, que na época era a única forma de usar uma máquina a vapor. Acontece que o inventor da primeira máquina a vapor, Denis Papin, morreu em 1714 em Londres, sendo pobre e solitário.

O carro de Thomas Newcomen

Este inglês empreendedor conseguiu grandes lucros. Ele tinha 35 anos quando a máquina Papin foi criada. Newcomen estudou cuidadosamente o legado de Papin e Savery e notou as deficiências de ambos os modelos e adotou ideias fortes. Colaborando com um especialista em encanamento e vidro D. Calli, Newcomen criou seu primeiro modelo em 1712, continuando a história da criação de motores a vapor. Seu trabalho básico era assim:

• o projeto tinha um cilindro vertical com um pistão (de Papin);
• o vapor era gerado em uma caldeira separada, que operava de acordo com o princípio da invenção de Savery;
• A estanqueidade do cilindro de vapor foi assegurada pela pele apertada ao redor do pistão.

Ao aumentar a pressão, o dispositivo de Newcomen levantou água das minas. Mas era muito volumoso e extremamente voraz em carvão. Mas essas deficiências não impediram meio século de operação desta invenção nas minas. Graças a ele, tornou-se possível reviver minas antes abandonadas devido a inundações subterrâneas. Mas como sua máquina era uma compilação das primeiras invenções, Newcomen não conseguiu patenteá-la.

máquina de watts

O passo decisivo foi dado pelo britânico James Watt, graças a cujos esforços surgiu um primeiro motor a vapor recíproco suficientemente potente e compacto. Como mecânico na Universidade de Glasgow, em 1763 Watt começou a consertar a máquina a vapor de Newcomen. Durante o processo de reparo, ele encontrou uma maneira de reduzir sua gula – seu cilindro precisava ser mantido aquecido.

Mas era necessário resolver o problema da condensação do vapor. Ele pegou a solução ao passar pelas lavanderias, vapor saindo das tampas de suas caldeiras. Ele percebeu que o vapor é um gás, que deve ser colocado em um cilindro com pressão reduzida. Ele conseguiu um sistema pistão-cilindro apertado envolvendo o primeiro com corda de cânhamo oleada, após o que foi possível abandonar a pressão atmosférica – um notável passo à frente.

Vídeo da primeira máquina a vapor de James Watt

Mas na vida, Watt teve menos sorte e teve que penhorar a patente por dívidas. Após 3 anos, ele conheceu um rico industrial Matthew Bolton, que comprou para Watt suas patentes. Sob sua tutela, Watt voltou ao trabalho. Já em 1773, o novo modelo de Watt demonstrou um consumo de carvão muito menor em testes do que seus predecessores exigiam. E um ano depois, a Inglaterra iniciou a produção industrial de máquinas Watt. Em 1781, Watt patenteou uma máquina a vapor que acionava máquinas industriais. Um pouco mais tarde, essas mesmas tecnologias começaram a ser utilizadas para a movimentação de navios e trens, o que se tornará uma verdadeira revolução técnica.

Polzunov máquina a vapor

Não menos querido para nós é Ivan Polzunov, o inventor russo da primeira máquina a vapor, que foi capaz de alimentar muitos mecanismos de trabalho. Além disso, ele fez essa invenção antes de White – em 1763, enquanto trabalhava nas minas de Altai. Ele apresentou seu projeto ao chefe das fábricas e recebeu aprovação da capital para montar a unidade. Polzunov recebeu ordens de construir uma grande máquina.

Esse trabalho levou 21 meses, mas quando estava quase pronto, a inventora tuberculosa morreu poucos dias antes de seus primeiros testes. A máquina a vapor de Polzunov podia operar contínua e automaticamente. Isso foi comprovado como resultado de testes realizados em 1766 pelos alunos de Polzunov. Um mês depois, a máquina já havia começado a funcionar, não só recuperando todos os custos de sua criação, mas também trazendo lucro para os proprietários.