چگونه موتور بخار کار می‌کند؟

وقتی آب را می‌جوشانیم آن را تبدیل به بخار می‌کنیم و بخار سعی می‌کند که منبسط گردد و هر چیزی را که در سر راه خود ببیند، به جلو و یا به اطراف می‌راند. موتور بخار همین نیرو را در خود دارد و آن را به کار می‌اندازد.

وقتی به کتری نگاه کنید که آب در آن می‌جوشد، مشاهده خواهید کرد که بخار هنگام خروج از آن به اطراف پراکنده می‌شود. اگر یک چوب‌پنبه بر دهانه لوله کتری بگذارید و آن را محکم کنید، خواهید دید فشار بخار چوب‌پنبه را می‌پراند. موتور بخار شباهت زیادی به همان کتری دارد که درب آن بلند می‌شود و پایین می‌رود ولی از کتری جدا نمی‌گردد. به این ترتیب زمانی که سرپوش آن بالا و پایین می‌رود؛ می‌توان آن را به کار گرفت. در یک ماشین، این سرپوش را پیستون می‌نامند.

افراد زیادی تلاش کردند که موتور بخار بسازند، ولی برخی از مشکلات آن را نتوانستند حل کنند. به عنوان مثال بخار باید دارای فشار زیاد باشد تا کار کند و همین فشار زیاد باعث ترکیدن دیگ می‌شود. یا آب را باید به‌تدریج گرم نمود و به این طریق زغال سنگ زیادی مصرف می‌شد.

موتور بخار جیمز وات

در نهایت شخصی به نام جیمز وات (James Watt) موتور بخاری اختراع کرد که در آن قدرت انبساط بخار مستقیماً به پیستون در حین انجام کار بوسیله ضربه وارد می‌شد. در ماشین وات، پیستون به طول سه فوت در داخل سیلندر بواسطه فشار بخار بالا می‌رفت، سپس سنگینی پیستون و میله، پیستون را دوباره در خط مستقیم پایین می‌آورد. این موتور را، موتور یک زمانه می‌نامند. زیرا بخار در تمام مدت کار پیستون وارد سیلندر می‌شود و به این ترتیب بخار زیادی تلف می‌گردد. در ماشین‌های بخار جدید، فقط مقدار کمی بخار داخل سیلندر می‌شود و انبساط بخار، بیشتر کارها را انجام می‌دهد.

بعدها وات قسمت سومی به موتور خود به نام خازن اضافه نمود. خازن عبارت از محفظه‌ای بود که بوسیله لوله‌ها و دریچه‌ها به سیلندر متصل می‌شد. بخار به درون آن می‌رفت و قبل از آنکه بخار بیشتر مصرف شده و خارج گردد، تبدیل به آب می‌شد.

سومین بهبود در تکاملی که وات در ماشین بخار انجام داد، این بود که راهی پیدا کرد تا ماشین بخار پیستون را به دو جهت فشار دهد. به جای به کار بردن وزن هوا برای فشار دادن پیستون به طرف پایین، بخار این کار را انجام می‌داد. به این طریق، پیستون در حالی که به طرف پایین و بالا حرکت می‌کرد، کار انجام می‌داد. این را یک موتور مضاعف می‌نامند. پیستون در یک ماشین بخار می‌تواند به یک پمپ، یک اهرم و یک هندل وصل باشد و یک ماشین را تشکیل دهد.

منابع

1. کتاب به من بگو چرا و چگونه. نوشته آرکادی لئوکوم. ترجمه سعید درودی. انتشارات بهزاد. 1391.