[Zohreh Gholami]

نیروی بخار


مقدمه
انسان هزاران سال برای انتقال اجسام یا از نیروی بدنی خود یا از نیروی جانوران استفاده می‌کرد. بعدها کم کم از نیروی طبیعی مانند آب و باد استفاده کند (مثلا در آسیاهای بادی و آبی). در قرن هفدهم پاپن دانشمند فرانسوی متوجه نیروی بخار شد. در سال 1698 م. یک مهندس انگلیسی به نام سبیوری موفق شد که عملا نخستین ماشین بخار را بسازد. اساس کار ماشین بخار بر ایجاد خلا استوار است. آب را می جوشانند و بخار آب را وارد دیگی می‌کنند و با سرد کردن دیگ، بخار به صورت مایع در می‌آید و ایجاد خلا می‌کند و همین خلا پیستون یا تلمبه‌ای را به حرکت در می‌آورد.

دو صنعتگر دیگر انگلیسی به نام بولتون جیمز وات ماشین بخار سیوری را تکمیل کردند و آنگاه استیونسون مخترع دیگر انگلیسی با استفاده از ماشین بخار لوکوموتیو را ساخت و بدین گونه قطار راه آهن بکار گرفته شد. در میان کسانی که نام بردیم تنها پاپن دانشمند فرانسوی دارای تحصیلات بود و دیگران تعمیر کارانی بودند که از کشفیات علمی بهترین بهره را بردند. در قرن نوزدهم صنعتگران و مخترعان پیش از گذشته به اهمیت و تأثیر علم بر صنعت پی بردند و از همین روست که قرن نوزدهم را قرن اختاعات نامیدند. اخترع کشتی بخار یکی از دستاوردهای استفاده از نیروی بخار بود.


اختراع کشتی بخار
نخستین وسیله عبور از آبراهه‌ها را انسان با به هم بستن چوبهای قطور و یا خالی کردن درون تنها درختانی ساختند و از آنها برای عبور رودخانه و دریاچه استفاده می‌کردند. پس از مدتی کشتی پارویی و کشتی بادی ساخته شد. کشتیهای بادی دکل و بادبان داشتند و کشتیهای پارویی با نیروی پاروها حرکت می‌کرد. با گذشت قرنها ساخت کشتیها کم کم تکامل یافت و بر تعداد دکلها و بادبانهای آنها افزوده شد و کشتیهای پارویی هم گامی به دو و یا سه ردیف پارو مجهز شدند. در قرن هفدهم آلبرت فولتن (1765 - 1815م.) مخترع آمریکایی که به قایقرانی علاقه بسیار داشت به این فکر افتاد که با ساختن وسایلی جدیدی زحمت پارو زدن را از میان بر دارد.

فولتن در سال 1778 م. موفق شد که پاروهای چرخی برای قایق اختراع کند. ولی این پاروهای چرخی نیز او را راضی نمی‌کرد. او همچنان در اندیشه اختراع وسیله‌ای بود که بشر را از زحمت زیاد برای راندن قایق به جلو خلاصه کند. در همان سال بود که وی اخبار دلگرم کننده‌ای از پیشرفت دانشمندان انگلیسی درباره استفاده از نیروی بخار شنید. لذا پولی فراهم کرد و برای آگاهی بیشتر در این زمینه به سال 1786 م. به انگلستان سفر کرد.

در انگلستان آلبرت هر روز به کارگاههای صنعت گران و قایق سازان رفت و آمد می‌کرد و بالاخره خود قایقی ساخت که می‌توانست با نیروی بخار کار کند. وی در سال 1806 م. به آمریکا بازگشت. فولتن با استفاده از تجربیات گذشتگان در اندیشه ساختن یک کشتی بود که با نیروی بخار کار کند. سرانجام در سال 1807 م. فولتن کشتی بخاری ساخت که یک سال تمام روی موتور آن کار کرده و آن را مجهز به دیگ بخار ساخته بود. هودسن بسوی ایالت نیویورک حرکت کرد. سرعت این کشتی آن چنان زیاد بود که مسافت 300 مایل را در مدت 62 ساعت طی کرد. فولتن در سال 1815 م. در گذشت. یک سال بعد اولین کشتای مسافربری بخاری از دریای انگلیس عبور کرد. امروزه ما شاهد حرکت کشتیهای غول پیکر اقیانوس پیما بر روی آب دریاها هستیم، اما نباید فراموش کنیم که این پیروزی‌ها نتیجه زحمات و کوششهای دانشمندانی بود که به نیروی بخار پی بردند.

نیروی آب
آب یکی از منابع بسیار قدیم نیرو است که با اختراع توربین آب به نیروی صنعتی امروزی تبدیل شده است. در چرخ آبی از نیروی آب موجود فقط به مقدار ناچیزی استفاده می‌شد، زیرا فشار آب فقط بر نصف چرخ وارد می‌آمد. در توربین ، چرخ را افقی قرار داده‌اند بطوری که فشار آب تمام پرده‌ها را همزان به حرکت در می‌آورد. ویکتور کاپلان تیغه‌هایی درست کرد که بر حسب جریانهای مختلف آب زاویه آنها قابل تنظیم بود و به این ترتیب توربین را بیش از پیش سودمند ساخت. امروزه توربین های گوناگون برای شرایط گوناگون وجود دارد. یکی از جدیدترین آنها توربین دریاز است که به نام مخترعش معروف شده و در آبشار نیاگارا ، واقع در کانادا ، از آن بهره برداری می‌شود.

مهم ترین کاربرد توربین در ژنراتورهای برق است. ژنراتورهای آبی، برق را ارزانتر تولید می‌کنند تا نیروگاه های بخاری، زغال سنگی یا نفتی. کارحانجات برق آبی می‌توانند از آبهای جذر و مد دریا، آبشارها، رودخانه‌ها دریاچه‌ها و انبارهای مصنوعی استفاده کنند. چون ماده خام این کارخانه‌ها به هزینه زیاد حمل احتیاج ندارد، می‌توان آنها را در نواحی دور دست احداث نمود و به این طریق صنایع جدیدی را به مناطقی که قبلاً صرفه نداشته است منتقل کرد.