En ångmaskin är en motor som använder ånga för att driva sig själv. Det är en av de äldsta motorerna, som går tillbaka cirka 2,000 XNUMX år. Motorn har spelat en viktig roll i den industriella revolutionen och i den moderna världen står den för mer än hälften av elektriciteten i hela världen.
Det finns i princip två delar till en ångmaskin: en motor och en ånggenerator. En motor kan också inkludera kondensorer för att samla upp ångan och återföra den som vatten till systemet, överhettare för att tillåta ångan att nå temperaturer som den inte naturligt skulle uppnå, och pumpar för att ge ett konsekvent vattenflöde. Traditionellt tillhandahölls värme genom att bränna något, vanligtvis antingen ved eller kol, i en ånglåda. I modern tid kan denna värme istället tillhandahållas genom att tappa geotermisk värme eller genom att skapa kärnreaktioner och fånga upp värmen från den processen.
Hero of Alexandria beskrev den tidigaste kända ångmaskinen under det första århundradet. Denna typ användes inte för någon form av verklig kraftgenerering, utan tjänade snarare som en modell för att upptäcka egenskaperna hos själva ångan. Några av de mest djupgående experimenten med ånga gjordes av Giovanni Brance i början av 1-talet och Taqi al-Din i mitten av 17-talet.
I slutet av 17-talet skapade Thomas Savery den första verkligt praktiska ångmaskinen. Han använde den för att driva vattenpumpar, som, trots vissa brister, användes i begränsad kapacitet i gruvdrift. På mindre än två decennier uppfann Thomas Newcomen en ännu mer användbar version, som såg mycket bredare användning dränera minor. Inte långt efter förbättrade James Watt effektiviteten av Newcomens motor oerhört och skapade en som fungerade ungefär 400 % mer för samma mängd kol.
Watts ångmaskin var ett enormt steg i den industriella revolutionens framsteg. Dessförinnan behövde fabriker byggas bredvid rinnande floder för att driva vattenhjul. Watts uppfinning innebar att fabriker kunde byggas var som helst, så kärnan i den industriella revolutionen kunde spridas brett och snabbt.
På 19-talet krymptes ångmaskinen avsevärt, och gjordes ännu mer effektiv. Detta innebar att den faktiskt kunde placeras på ett fordon, vilket ledde till några ganska excentriska ångdrivna transporter under en kort tid under den viktorianska eran.
Den mest ikoniska ångmaskinen är förmodligen den på ett ånglok. Detta är en relativt ineffektiv motor, eftersom det mesta av spillvärmen bara ventileras ut i atmosfären och lite av vattnet återfångas, men det var ändå en stor användning av ångkraft under många år. I modern tid är det mycket mer sannolikt att människor hittar en som en del av ett kraftverk. Energi genereras, ofta genom förbränning av kol eller en kärnreaktion, och den värmeenergin leds sedan genom vatten som omvandlas till överhettad ånga. Denna ånga förvandlar sedan turbiner, som genererar elektricitet. Även om många människor tänker på ångmaskiner som ett minne blott, är de i själva verket den stora motorn i den moderna världen, och det läggs mycket arbete på att utveckla nya framsteg och förbättringar av effektiviteten.