Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 30)

CÁCH MẠNG ANH

Cách mạng ở nước Anh, bắt đầu vào khoảng năm 1760, được khơi nguồn chủ yếu bởi ba tiến bộ chính: động cơ hơi nước của James Watt, các kĩ thuật mới của John Wilkinson để sản xuất sắt, và các kĩ thuật mới trong công nghiệp dệt. Một vài phát triển trong công nghiệp hóa chất, cùng với sự phát triển của những công cụ máy móc mới, cũng có vai trò hữu ích.3

Với sự ra đời của động cơ hơi nước, hiệu suất tăng lên rất nhiều. Nhưng trong giai đoạn đầu của cách mạng, ngành công nghiệp vẫn hoạt động dựa trên sức nước, sức gió, và sức ngựa để vận hành những động cơ nhỏ.

Động cơ hơi nước thành công đầu tiên xuất hiện vào năm 1712. Nó được phát minh bởi Thomas Newcomen, dựa trên các thí nghiệm đã được tiến hành hồi ba mươi năm trước đó bởi Christiaan Huygens và trợ lí của ông, Papin. Nó gồm một piston và một xilanh, với đầu xilanh phía trên piston để hở với khí quyển. Hơi nước được đưa vào vùng bên dưới piston. Hơi nước này được ngưng tụ bởi một luồng nước lạnh, tạo ra chân không một phần. Sự chênh lệch áp suất giữa chân không và áp suất khí quyển phía bên kia piston làm cho piston di chuyển xuống dưới trong xilanh. Nó được gắn với một thanh truyền chạy lòng vòng, và thanh truyền này được gắn với một máy bơm nước.

Động cơ hơi nước của Newcomen được sử dụng ở Anh trong nhiều năm để hút nước trong hầm mỏ. Nhưng chính các cải tiến cho thiết kế máy hơi nước do James Watt thực hiện mới đem lại bước đột phá chính cho Cách mạng Công nghiệp. Những cái khác cũng giữ vai trò quan trọng trong cách mạng là sự phát triển các công cụ máy móc mới, ví dụ như máy tiện và các kiểu máy bào và dập khuôn. Các máy khoan trụ cũng quan trọng đối với chiến tranh, vì chúng được dùng để khoan đại bác. Tuy nhiên, phần nhiều tiến bộ này là do sự chuyển đổi từ dùng gỗ, than củi sang dùng than đá trong các lò luyện lớn khi ấy.

Sự phát triển của những hóa chất mới, như acid sulfuric, sodium carbonate, các kim loại kiềm, và vân vân, cũng quan trọng. Xi măng portland cũng được dùng đầu tiên trong Cách mạng Công nghiệp.

James Watt

James Watt

JAMES WATT VÀ ĐỘNG CƠ HƠI NƯỚC

Bước đột phá chính gây ra Cách mạng Công nghiệp là việc James Watt phát minh ra động cơ hơi nước. Ban đầu nó chỉ là một cải tiến trên mô hình của Newcomen, song về sau nó tỏ ra hơn hẳn như thế nhiều. Sinh ra trong một gia đình thạo việc ở Greenock, Scotland, vào năm 1736, lúc còn nhỏ Watt không được đi học. Ông được mẹ dạy ở nhà, nhưng về sau ông có vào học trường phổ thông Greenock. Từ khi còn bé, các kĩ năng của ông về toán học của bộc lộ, song ông còn thích chế tạo các thứ nữa. Khi lên mười tám, ông đến London học chế tạo thiết bị. Về sau, ông mở một cửa hàng ở Glasgow với vai trò nhà chế tạo thiết bị; đặc biệt, ông chuyên về các loại cân và các bộ phận dành cho kính thiên văn, khí áp kế, và các dụng cụ đa dạng thời ấy. Các kĩ năng của ông thu hút sự chú ý của khoa vật lí và thiên văn học tại Đại học Glasgow, và ông được mời mở một xưởng nhỏ tại trường đại học để ông có thể giúp theo dõi và sửa chữa các thiết bị dùng ở đó. Vì thế, ông trở thành bạn bè với một vài nhân sự ở trường đại học; đặc biệt, nhà vật lí danh tiếng Joseph Black (một chuyên gia về nhiệt học) đã trở thành bạn chí cốt và sư phụ của ông.4

Vào năm 1759, một người bạn khác, John Robinson, kể ông nghe về những trục trặc của động cơ hơi nước Newcomen, và ông được yêu cầu sửa một động cơ Newcomen thuộc về trường đại học. Nhìn vào thiết kế của động cơ, Watt sớm nhận ra rằng nó cực kì không hiệu quả. Nói ngắn gọn, nó đang lãng phí quá nhiều năng lượng mà nó tạo ra bởi vì ba phần tư lượng nhiêt của hơi nước đang bị tiêu hao để làm nóng xilanh động cơ trong mỗi chu trình. Nguyên nhân chính cho sự lãng phí này là nước lạnh được bơm vào xilanh để làm ngưng tụ hơi nước nhằm làm hạ áp suất của nó. Do đó, phần nhiều năng lượng cứ tuần tự đi vào làm nóng xilanh.

Watt đã thiết kế lại động cơ để hơi nước ngưng tụ trong một buồng tách biệt ở xa piston. Ngoài ra, ông duy trì nhiệt độ của xilanh bằng cách bao quanh nó bằng “áo” hơi nước. Điều này có nghĩa là phần lớn nhiệt lượng từ hơi nước bây giờ sẽ thực hiện công. Điều này cải thiện hiệu suất và công suất của động cơ rất nhiều. Watt đã chế tạo và trình diễn chiếc máy mới của ông vào cuối năm 1765. Dẫu vậy, thật bất ngờ, dù với những ưu điểm và tiềm năng rõ rệt của nó, ông vẫn gặp khó trong việc tìm người tài trợ cho ông sản xuất nó về mặt thương mại.

Dù vậy, cuối cùng, ông được giới thiệu với Mather Bolton, chủ sở hữu của một xưởng đúc gần Birmingham, và họ trở thành đối tác. Trong vài năm sau đó, công ty của Bolton và Watt đã rất thành công. Watt tiếp tục cải tiến chiếc máy của ông và sớm biến đổi nó để nó tạo ra sức quay. Điều này tỏ ra rất có lợi trong việc mài, xay và dệt. Về sau, ông phát triển một chiếc máy kết hợp, trong đó hai hoặc nhiều động cơ có thể được sử dụng chung với nhau.

Thế nhưng vẫn còn một vấn đề xảy ra với những động cơ lớn nhất: piston trong xilanh không phải lúc nào cũng khớp chặt. Vấn đề này được giải quyết bởi John Wilkinson.

Vật lí học và chiến tranh
Barry Parker - Bản dịch của TVVL
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 34)
26/05/2019
Các kim loại nặng có độc tính Kim loại nặng là bất kì kim loại hay á kim tỉ trọng cao nào có độc tính đối với cơ thể
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 33)
26/05/2019
Họ Lanthanoid Được khám phá lần đầu tiên ở gần thị trấn Ytterby tại Thụy Điển vào năm 1787, họ lanthanoid (tức các
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 6)
26/05/2019
THỰC TẠI NÀY CÓ THẬT SỰ LÀ THẬT KHÔNG? IS “REALITY” REALLY REAL? Mọi người đều biết biểu hiện "thấy là tin tưởng –
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 5)
26/05/2019
BỐN LỰC CƠ BẢN Sự thành công của thế hệ đầu tiên của việc quét não này là không có kém hơn một bức tranh đầy ngoạn
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 52)
22/05/2019
Vụ Nổ Lớn Nguồn gốc của lí thuyết Vụ Nổ Lớn (Big Bang) nằm ở thực tế chính không gian đang dãn nở. Nếu Vũ trụ hiện
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 51)
22/05/2019
Lí thuyết nhiễu loạn Trong khi các nhà vật lí có thể tính ra nghiệm cho các toán tử Hamiltonian tương ứng với, nói ví dụ,
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 4)
22/05/2019
SỰ TRỖI DẬY CỦA TÊN LỬA V-2 Dưới sự lãnh đạo của von Braun, các công thức trên giấy và bản phác thảo của Tsiolkovsky
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 3)
22/05/2019
PHẦN I: RỜI TRÁI ĐẤT – LEAVING THE EARTH Bất cứ ai ngồi trên đỉnh của hệ thống nạp đầyu nhiên liệu hydro-oxygen lớn nhất

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com