ساخت موتور بخار Steam Engines

وقتی آب را می جوشانیم آن را تبدیل به بخار می کنیم و بخار سعی می کند که منبسط گردد و هر چیزی را که در سر راه خود ببیند، به جلو و یا به اطراف می راند. ماشین بخار همین نیرو را در خود دارد و آن را به کار می اندازد.

وقتی به کتری نگاه کنید که آب در آن می جوشد، مشاهده خواهید کرد که بخار هنگام خروج از آن به اطراف پراکنده می شود. اگر یک چوب پنبه بر دهانه ی لوله کتری بگذارید و آن را محکم کنید، خواهید دید فشار بخار چوب پنبه را می پراند. ماشین بخار شباهت زیادی به همان کتری دارد که درب آن بلند می شود و پایین می رود ولی از کتری جدا نمی گردد. به این ترتیب زمانی که سرپوش آن بالا و پایین می رود؛ می توان آن را به کار گرفت؛ در یک ماشین، این سرپوش را پیستون می نامند.

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 می شود، یا آب را باید به تدریج گرم نمود و به این طریق زغال سنگ زیادی مصرف می شد.

در نهایت شخصی به نام جیمز وات ماشین بخاری اختراع کرد که در آن قدرت انبساط بخار مستقیماً به پیستون در حین انجام کار بوسیله ضربه وارد می شد. در ماشین وات، پیستون به طول سه فوت در داخل سیلندر بواسطه ی فشار بخار بالا می رفت، سپس سنگینی پیستون و میله، پیستون را دوباره در خط مستقیم پایین می آورد. این ماشین را، ماشین یک زمانه می نامند. زیرا بخار در تمام مدت کار پیستون وارد سیلندر می شود و به این ترتیب بخار زیادی تلف می گردد. در ماشین های بخار جدید، فقط مقدار کمی بخار داخل سیلندر می شود و انبساط بخار، بیشتر کارها را انجام می دهد.

بعدها وات قسمت سومی به موتور خود به نام خازن اضافه نمود. خازن عبارت از محفظه ای بود که بوسیله لوله ها و دریچه ها به سیلندر متصل می شد. بخار به درون آن می رفت و قبل از آنکه بخار بیشتر مصرف شده و خارج گردد، تبدیل به آب می شد.

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 می داد. به این طریق، پیستون در حالی که به طرف پایین و بالا حرکت می کرد، کار انجام می داد. این را یک موتور مضاعف می نامند. پیستون در یک ماشین بخار می تواند به یک پمپ، یک اهرم و یک هندل وصل باشد و یک ماشین را تشکیل دهد.