Cỗ máy hơi nước đầu tiên của nhân loại do Thomas Newcomen phát minh đã giúp nước Anh đáp ứng nhu cầu năng lượng trong nửa đầu thế kỷ 18, tạo điều kiện cho sự bùng nổ của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất.
Mô hình cỗ máy hơi nước Newcomen. Ảnh: inventors.about.com.
Thomas Newcomen chào đời vào ngày 24/2/1663 tại thành phố Darthmouth, hạt Devonshire (Anh). Vào thời đó ngành khai thác thiếc phát triển mạnh ở Darthmouth. Có tài liệu cho rằng ngay từ nhỏ ông đã học nghề thợ rèn. Khi lớn lên Newcomen buôn bán và chế tạo các công cụ bằng sắt dành cho ngành khai thác mỏ tại Darthmouth.
Nhiều mỏ khai khoáng thời đó được đào sâu đến nỗi nước thường xuyên tràn vào, gây nên tình trạng ngập lụt. Để có thể tiếp tục khai thác than người ta phải tìm ra biện pháp bơm nước ra khỏi hầm. Thực tế ấy khiến Newcomen trăn trở. Ông muốn chế tạo một cỗ máy có khả năng bơm nước từ thấp lên cao. Năm 1712, Newcomen chế tạo thành công cái mà ông gọi là “cỗ máy không khí”, nhưng người ta thường gọi là cỗ máy hơi nước. Nhiều học giả ở thế kỷ 18 và 19 ghi lại rằng, ông đã mất 10-15 năm để nghiên cứu nó.
Hình vẽ thể hiện nguyên lý hoạt động của cỗ máy Newcomen. Chuyển động lên xuống của pit-tông được truyền sang máy bơm nhờ đòn cân bằng. Ảnh: Wikipedia. |
Cỗ máy của Newcomen được sử dụng rộng rãi tại hàng nghìn mỏ than trên khắp nước Anh và cứu nhiều chủ mỏ khỏi cảnh phá sản. Nó giữ vị trí độc tôn suốt 3/4 thế kỷ cho đến khi John Smeaton rồi James Watt cải tiến động cơ hơi nước
Một cỗ máy hơi nước Newcomen trong mỏ than. Ảnh: csa.com
Newcomen qua đời tại London vào ngày 5/8/1729. Do có công chế tạo cỗ máy hơi nước đầu tiên trong lịch sử nhân loại, ông được coi là người đặt nền móng cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất. Phát minh của Newcomen đã giải quyết được cuộc khủng hoảng năng lượng trong thế kỷ 18, bởi nó cho phép người ta khai thác những mỏ than sâu mà trước kia họ không thể với tới do tình trạng ngập nước. Khi nhu cầu to lớn về than được đáp ứng, nền sản xuất của nước Anh phát triển mạnh mẽ và tạo nên cuộc cách mạng công nghiệp. Nhưng cũng có nhiều nhà khoa học cho rằng, sự ra đời của máy hơi nước Newcomen đánh dấu kỷ nguyên mà trong đó con người lệ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Theo VnExpress (Newscientist, Wikipedia)
Please help us solve this error by emailing us at Let us know what you've done that caused this error, what browser you're using, and whether you have any special extensions/add-ons installed.
Thank you!
Động cơ hơi nước, được sử dụng riêng hoặc là một phần của tàu hỏa, là phát minh mang tính biểu tượng của cuộc cách mạng công nghiệp. Vào giữa thế kỷ thứ mười bảy, các thí nghiệm đã biến thành một công nghệ cung cấp năng lượng cho các nhà máy khổng lồ, cho phép khai thác mỏ sâu hơn và di chuyển mạng lưới giao thông.
Trước năm 1750, ngày bắt đầu tùy tiện truyền thống cho cuộc cách mạng công nghiệp , phần lớn các ngành công nghiệp của Anh và châu Âu là truyền thống và dựa vào nước là nguồn năng lượng chính. Đây là một công nghệ đã được thành lập tốt, sử dụng các dòng suối và guồng nước, và cả hai đều đã được chứng minh và phổ biến rộng rãi ở Anh. Có một số vấn đề lớn vì bạn phải ở gần nguồn nước thích hợp, có thể dẫn bạn đến những nơi bị cô lập và nó có xu hướng đóng băng hoặc khô cạn. Mặt khác, nó là rẻ. Nước cũng rất quan trọng đối với giao thông, với các con sông và thương mại ven biển. Động vật cũng được sử dụng cho cả sức mạnh và phương tiện di chuyển, nhưng chúng rất tốn kém để chạy vì thức ăn và sự chăm sóc của chúng. Để quá trình công nghiệp hóa diễn ra nhanh chóng, cần có các nguồn điện thay thế.
Người ta đã thử nghiệm động cơ chạy bằng hơi nước vào thế kỷ XVII như một giải pháp cho các vấn đề về nguồn điện , và vào năm 1698, Thomas Savery đã phát minh ra 'Máy lấy nước bằng lửa' của mình. Được sử dụng trong các mỏ thiếc ở Cornish, loại nước được bơm với chuyển động lên xuống đơn giản chỉ được sử dụng hạn chế và không thể áp dụng cho máy móc. Nó cũng có xu hướng bùng nổ, và sự phát triển hơi nước đã bị kìm hãm bởi bằng sáng chế Savery được giữ trong ba mươi lăm năm. Năm 1712, Thomas Newcomen đã phát triển một loại động cơ khác và bỏ qua các bằng sáng chế. Điều này lần đầu tiên được sử dụng trong các mỏ than ở Staffordshire, có hầu hết các hạn chế cũ và tốn kém để vận hành, nhưng có lợi thế khác biệt là không nổ.
Vào nửa sau của thế kỷ mười tám, nhà phát minh James Watt , một người đã xây dựng dựa trên sự phát triển của những người khác và trở thành người đóng góp lớn cho công nghệ hơi nước. Năm 1763 Watt thêm một bình ngưng riêng vào động cơ của Newcomen để tiết kiệm nhiên liệu; trong thời gian này, ông đã làm việc với những người liên quan đến ngành công nghiệp sản xuất sắt. Sau đó, Watt hợp tác với một nhà sản xuất đồ chơi cũ, người đã chuyển nghề. Năm 1781 Watt, cựu nhân viên đồ chơi Boulton và Murdoch đã chế tạo ra 'động cơ hơi nước quay'. Đây là bước đột phá lớn vì nó có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy móc, và vào năm 1788, một bộ điều tốc ly tâm đã được trang bị để giữ cho động cơ chạy ở tốc độ đều. Bây giờ đã có một nguồn điện thay thế cho ngành công nghiệp rộng lớn hơn và sau năm 1800, việc sản xuất hàng loạt động cơ hơi nước bắt đầu.
Xét về danh tiếng của steam trong một cuộc cách mạng được cho là bắt đầu từ năm 1750, steam được chấp nhận tương đối chậm. Rất nhiều công nghiệp hóa đã diễn ra trước khi điện hơi nước được sử dụng phổ biến, và rất nhiều nơi đã phát triển và cải tiến mà không có nó. Chi phí ban đầu là một yếu tố kìm hãm động cơ, vì các nhà công nghiệp sử dụng các nguồn năng lượng khác để giảm chi phí khởi động và tránh rủi ro lớn. Một số nhà công nghiệp đã có một thái độ bảo thủ mà chỉ từ từ chuyển sang hơi nước. Có lẽ quan trọng hơn, các động cơ hơi nước đầu tiên không hiệu quả, sử dụng nhiều than và cần các cơ sở sản xuất quy mô lớn để hoạt động tốt, trong khi nhiều ngành công nghiệp có quy mô nhỏ. Phải mất thời gian (cho đến những năm 1830/40) giá than mới giảm xuống và ngành công nghiệp trở nên đủ lớn để cần thêm năng lượng.
Các ngành công nghiệp dệt may đã sử dụng nhiều nguồn khác nhau của năng lượng, từ nước sang người trong nhiều người lao động của hệ thống trong nước. Nhà máy đầu tiên được xây dựng vào đầu thế kỷ thứ mười tám và sử dụng năng lượng nước vì vào thời điểm đó, hàng dệt có thể được sản xuất với một lượng điện năng nhỏ. Việc mở rộng có hình thức mở rộng trên nhiều sông hơn cho các bánh xe nước. Khi máy móc chạy bằng hơi nước trở nên khả thi c. Năm 1780, hàng dệt may ban đầu chậm áp dụng công nghệ này, vì nó đắt và đòi hỏi chi phí ban đầu cao và gây ra nhiều rắc rối. Tuy nhiên, theo thời gian, chi phí hơi nước giảm và việc sử dụng ngày càng tăng. Năng lượng nước và hơi nước trở nên đồng đều vào năm 1820, và đến năm 1830, hơi nước đã đi trước rất nhiều, tạo ra sự gia tăng lớn về năng suất của ngành dệt khi các nhà máy mới được thành lập.
Các ngành công nghiệp than , sắt và thép đã kích thích lẫn nhau trong cuộc cách mạng. Rõ ràng nhu cầu về than để cung cấp năng lượng cho động cơ hơi nước, nhưng những động cơ này cũng cho phép khai thác các mỏ sâu hơn và sản xuất than lớn hơn, làm cho nhiên liệu rẻ hơn và hơi nước rẻ hơn, do đó tạo ra nhiều nhu cầu hơn về than.
Các ngành công nghiệp sắt cũng được hưởng lợi. Lúc đầu, hơi nước được sử dụng để bơm nước trở lại vào các hồ chứa, nhưng điều này sớm phát triển và hơi nước được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các lò cao lớn hơn và tốt hơn, cho phép tăng sản lượng sắt. Động cơ hơi nước hoạt động quay có thể được liên kết với các bộ phận khác của quá trình sắt, và vào năm 1839, chiếc búa hơi lần đầu tiên được sử dụng. Hơi nước và bàn là đã được liên kết ngay từ năm 1722 khi Darby, một ông trùm về sắt, và Newcomen làm việc cùng nhau để cải thiện chất lượng của sắt để sản xuất động cơ hơi nước. Sắt tốt hơn có nghĩa là kỹ thuật chính xác hơn cho hơi nước. Nhiều hơn về than và sắt.
Động cơ hơi nước có thể là biểu tượng của cuộc cách mạng công nghiệp, nhưng nó quan trọng như thế nào trong giai đoạn công nghiệp đầu tiên này? Các nhà sử học như Deane cho biết ban đầu động cơ có ít tác động, vì nó chỉ được áp dụng cho các quy trình công nghiệp quy mô lớn và cho đến năm 1830 phần lớn là quy mô nhỏ. Bà đồng ý rằng một số ngành công nghiệp đã sử dụng nó, chẳng hạn như sắt và than, nhưng số vốn bỏ ra chỉ trở nên đáng giá đối với phần lớn sau năm 1830 vì sự chậm trễ trong việc sản xuất động cơ khả thi, chi phí cao khi bắt đầu và sự dễ dàng mà lao động chân tay thuê và bắn so với máy hơi nước. Peter Mathias cũng lập luận điều tương tự nhưng nhấn mạnh rằng hơi nước vẫn nên được coi là một trong những bước tiến quan trọng của cuộc cách mạng công nghiệp, một cuộc cách mạng xảy ra gần cuối, bắt đầu giai đoạn thứ hai chạy bằng hơi nước.