Все обо всем. Том 2 - Ликум Аркадий - Страница 79

Чтобы получить большую пользу от машин, пришлось искать новые источники энергии. До промышленной революции использовалась только сила человеческих мышц, животных, сила ветра и воды. Чтобы использовать машины, которые человек изобрел, был открыт новый источник — пар. Это позволило построить фабрики. Они находились поблизости от сырьевых материалов и рынка сбыта. С дальнейшим развитием станков и механизмов требовалось все больше железа и стали. А поэтому возникла необходимость в новых методах добычи полезных ископаемых.

Машины могли производить больше товаров, которые нужно было продать. А значит, следовало улучшить их транспортировку на рынок. Это вело к необходимости улучшения дорог, строительству каналов, развитию железнодорожного транспорта, а также строительству больших кораблей и пароходов, чтобы перевозить созданные товары на отдаленные рынки. Человек начал иметь дело с рынками по всему миру, повысилась роль средств связи. Были изобретены телефон и телеграф. Но возникла необходимость в еще больших переменах. Фабрики росли, на них использовались большие и дорогостоящие станки, и человек не мог больше работать на дому. Он стал делать это на фабриках и заводах. Это привело к разделению труда, человек на фабрике выполнял только одну операцию в течение всего дня, в то время как дома он вынужден был производить продукт полностью. В конце концов промышленная революция сделала возможным выпуск простой и дешевой продукции, доступной каждому.

Чтобы создавать машины, работающие на него, человек должен был искать энергию, существующую в природе. Когда мы кипятим воду, она превращается в газ, который называется паром. Этот пар стремится вырваться наружу, сметая все на своем пути. В паровом двигателе и используется это свойство пара, чтобы он совершал работу не даром. Когда мы наблюдаем за кипящим чайником, мы видим, что пар распространяется, едва покинув чайник. Если мы заткнем носик чайника пробкой, а потом плотно закроем крышку, то пробка вылетит. Паровой двигатель напоминает чайник с крышкой, которая поднимается и опускается, оставаясь на месте. В паровом двигателе эта крышка носит название «поршень». Многие пытались создать паровой двигатель, но не могли разрешить определенные проблемы. В некоторых случаях пар находился под слишком высоким давлением, чтобы совершать работу. Это вело к тому, что котлы взрывались. В других случаях приходилось воду постоянно нагревать, а на это уходило слишком много угля.

Наконец Джеймс Уатт изобрел паровой двигатель, в котором сила выделяющегося пара подавалась непосредственно на поршень во время его хода, и совершалась работа. В его двигателе поршень поднимался на три фута в цилиндре под давлением пара. Затем под действием силы тяжести поршневой стержень опускался в исходное положение. Это называется двигатель одностороннего действия. Если пар постоянно проникает в цилиндр во время движения поршня, это требует его большого количества. В современных двигателях только небольшое количество пара поступает в цилиндр. И затраты пара невелики. Позже Уатт изобрел дополнительную часть двигателя — конденсатор. Это была полая емкость, связанная с цилиндром трубами и клапанами. Пар поступал в нее, конденсировался снова в воду, чтобы она снова превратилась потом в пар.

И третье усовершенствование, внедренное Уаттом, сводится к тому, что он нашел способ для движения поршня таким образом, чтобы пар толкал его в ту и другую сторону. Если не прибегать к силе тяжести при опускании поршня, а надавливать на него, то будет совершаться работа, производимая паром. В этом случае поршень будет совершать работу, двигаясь и вверх, и вниз. Это называется двигателем двойного действия. Поршень парового двигателя может быть соединен с насосом, рычагом, колесом и заставит механизмы двигаться.

Никто не знает, когда и кем были изобретены ветряные мельницы. Лодки могли передвигаться под прямым углом к ветру, слегка наклонив паруса. Подобным образом действуют и крылья ветряной мельницы, двигаясь по кругу, когда попадают под прямой угол к ветру. Ветряная мельница напоминает огромный пропеллер. Источником энергии в данном случае выступает ветер, а не механизм. Впервые ветряная мельница была использована в Голландии около 800 лет назад для осушения полей от воды. Некоторое время ветряные мельницы выполняли эту функцию в странах, соседних с Голландией. Но, как мы знаем, главное назначение мельницы — перемалывать зерно. В большинстве стран мельницы строились около рек и других водяных потоков, там же сооружались водяные плотины, и вода могла приводить мельницу в движение. Но в равнинных странах реки текут настолько плавно и медленно, что не могут быть использованы для этой цели. Поэтому строились ветряные мельницы для обмолота зерна.

В Германии на ветряных мельницах поворачивались башни, когда менялся ветер, а в Голландии в направлении ветра на мельницах поворачивали только крыши. Это делалось с помощью маленькой мельницы, которая располагалась на другой стороне крыши, перпендикулярно к большой. Когда маленькая мельница начинала работать, она приводила в движение механизм. Этот механизм крутил колесики, на которых устроена крыша. И вскоре большая мельница поворачивалась к ветру. Крылья мельницы обычно изготавливают из дерева, натягивая на них холст или парусину. К крыльям крепятся веревки, чтобы можно было остановить мельницу, если ветер слишком сильный. Крылья иногда достигают 12 метров в длину.

Усовершенствованные ветряные мельницы все еще применяются в США. Они сделаны главным образом из гальванизированных стальных листов. На них установлен руль, поворачивающий мельницу так, чтобы поймать ветер, дующий в любом направлении. Мельницы особенно распространены в Калифорнии и некоторых засушливых районах Запада. Они являются дешевым источником энергии для накачивания воды из колодцев, для орошения полей и для кормления скота на пастбище.

Замораживание — это процесс создания холода и сохранение вещей в холоде. Это достигается путем полного извлечения тепла из предметов, поэтому замораживание — это процесс удаления тепла. В древние времена, конечно, пользовались снегом и льдом для этой цели. Это был естественный путь. Так охлаждались вина. Но даже и в древние времена был известен другой способ создания холода. Это был процесс растворения определенных солей в воде. Такие материалы, как соли селитры и нитрат аммония, охлаждают воду, в которой растворяются. Таким образом, понижается температура воды. Соль понижает точку замерзания воды. Когда соль насыпают на лед, он превращается в воду. Чтобы это изменение произошло, нужны затраты энергии, а значит, и тепла.

Таким образом, первичными методами охлаждения были естественные, такие, как лед и вода и растворенные в воде соли. Но существует еще один способ замораживания, он называется испарением, превращением жидкости в пар. Когда небольшое количество воды или спирта попадает на руку, ощущается похолодание: жидкость испаряется, забирая при этом часть тепла. Этот принцип испарения применяется в современных холодильниках.

В 1823 году Майкл Фарадей открыл, как пары аммиака превращаются в жидкость путем увеличения давления и сжатия его, а затем извлечения тепла. Когда давление увеличивается и жидкость снова испаряется, это требует затрат тепла, и вырабатывается холод. Как это открытие сделало возможным изобретение холодильника? Все очень просто. Появился путь, когда сначала пар превращается в жидкость — отдавая тепло. Затем мы можем снова превратить ее в пар — забирая тепло. Контролируя этот процесс, делая его непрерывным, мы и получаем современные холодильники. Первые холодильные камеры, созданные на этом принципе, были построены швейцарским изобретателем Карлом Линдом в 1874 году для охлаждения пива. В 1877 году Линд использовал аммиак в качестве жидкости в своем изобретении, отсюда пошла история холодильника.