ΙΣΤΟΡΙΑ – ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΑΤΜΟΥ
Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΚΑΙ ΟΙ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΑΤΜΟΥ
ΑΡΧΑΙΑ ΕΛΛΑΔΑ
Ολα ξεκίνησαν στην αρχαία Ελλάδα, σχεδόν δύο χιλιάδες χρόνια πριν ο Τζέιμς Βατ κατασκευάσει την ατμομηχανή του, όταν οι Έλληνες μηχανικοί και μαθηματικοί πρώτοι αντιλήφθηκαν τη δύναμη του ατμού
Αιολόσφαιρα - Η πρώτη ατμομηχανή
Ο Ήρων ο Αλεξανδινός (10-70 μ.Χ.) ήταν αυτός που κατάφερε πρώτος να δαμάσει τη δύναμη του ατμού και να κατασκευάσει την πρώτη συσκευή που είχε τον ατμό σαν κινητήρια δύναμη, την αιολόσφαιρα, δίνοντας μας την πρώτη καταγεγραμένη εφαρμογή του ατμού
Η αιολόσφαιρα (aeolipile) είναι μία μεταλλική – μπρούντζινη – κατασκευή αποτελούμενη από ένα ημισφαιρικό δοχείο το οποίο συνδέεται μέσω δύο σωληνώσεων με μία σφαίρα με δύο αντικρυστά ακροφύσια με σχήμα -Γ-. Η σφαίρα είναι ελεύθερη να περιστραφεί περί των δύο σωληνώσεων σύνδεσης. Μέσα στο ημισφαιρικό δοχείο υπάρχει νερό, το οποίο θερμαίνεται από την φωτιά που καίει από κάτω. Ο παραγόμενος ατμός, μέσω των σωληνώσεων διοχετεύεται στη σφαίρα η οποία περιστρέφεται με αυξανόμενη ταχύτητα καθώς η πίεση αυξάνεται μέσα στο δοχείο και ο ατμός εξέρχεται από τα ακροφύσια.
Εικάζεται ότι ο ατμός χρησιμοποιήθηκε από την Ήρωνα για την κατασκευή κινούμενων αγαλμάτων ή άλλων αυτοματισμών κίνησης, δίνοντας την αίσθηση της θεϊκής διάστασης σε διάφορες καταστάσεις
Αρχιμήδης - το ατμοτηλεβόλο
Ο Αρχιμήδης (287-212 π.Χ.), πολυμήχανος εφευρέτης και μαθηματικός, μεταξύ άλλων είχε σχεδιάσει ένα είδος κανονιού, το ατμοτηλεβόλο, το οποίο λειτουργούσε με τη δύναμη του ατμού.
Το ατμοτηλεβόλο αποτελούταν από ένα θερμαινόμενο δοχείο ( λέβητας ), τη δεξαμενή τροφοδοσίας νερού και την κάνη του όπλου. Ο λέβητας επικοινωνούσε μέσω μίας στρόφιγγας με την υπερκείμενη δεξαμενή νερού ενώ προς την πλευρά της κάνης, υπήρχε μία οπή στον λέβητα επάνω στην οποία συγκρατούταν το πέτρινο βλήμα.
Μόλις ο λέβητας έφτανε στην κατάλληλη θερμοκρασία, άνοιγε η στρόφιγγα και εισερχόταν νερό, το οποίο εξατμίζοταν ακαριαία με αποτέλεσμα την απότομη διαστολη του ( πάνω από 1500 φορές τον αρχικό του όγκο ). Η τεράστια πίεση που αναπτυσσόταν εκτόξευε το βλήμα μέσα από την κάννη, ανάλογα με την κλίση του όπλου
ΛΕΟΝΑΡΝΤΟ ΝΤΑ ΒΙΝΤΣΙ - ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ
Χιλιάδες χρόνια αργότερα από τον Αρχιμήδη, ο Λεονάρντο ντα Βίντσι (1452-1519 μ.Χ.) σχεδίασε το Αρχιτρόνιτο (Architronito ), ένα κανόνι βασισμένο στα σχέδια του Έλληνα μηχανικού.
Το Αρχιτρόνιτο, αποτελούσε εξέλιξη του ατμοτηλεβόλου του Αρχιμήδη, προσαρμοσμένο στις τεχνολογίες και τα υλικά της περιόδου του Αναγεννησιακού επιστήμονα
Ο ίδιος ο ντα Βίντσι αναγνώρισε ότι η αρχική εφεύρεση ανήκε στον Αρχιμήδη και το ονόμασε προς τιμήν του, χρησιμοποιώντας το πρώτο μέρος του ονόματος του (Αρχι-τρόνιτο)
ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ
Η συμβολή του ατμού στη βιομηχανική επανάσταση ήταν καθοριστική. Μόνο όταν έγινε εφικτή η αποτελεσματική χρήση του ατμού για μετάδοση κίνησης, έγινε πραγματικότητα η αρχή της βιομηχανοποίησης στον Δυτικό κόσμο. Η βελτίωση και καθιέρωση της μηχανής ατμού από τον Τζέιμς Βάτ ( James Watt ), έφερε πραγματική επανάσταση, καθώς για πρώτη φορά έγινε εμπορικά διαθέσιμη μία ακούραστη μηχανή που θα μπορούσε να τιθασεύσει τη δύναμη του ατμού. Ο ατμός επηρέασε σε τρεις κύριους τομείς τη βιομηχανική επανάσταση, ορίζοντας το μέλλον της ανθρωπότητας
Σταθερές μηχανές παραγωγής για εργοστάσια
Οι σταθερές ατμομηχανές δίνουν κίνηση σε μηχανήματα και ολόκληρα εργοστάσια που από τρόφιμα και υφάσματα, μέχρι μεταλλικά προίόντα και καταναλωτικά αγαθά. Οι μηχανές χρησιμοποιούνται για πρώτη φορά αποδοτικά, για να κινήσουν εργαλειομηχανές ώστε να κατασκευαστούν ακόμα μεγαλύτερες και ισχυρές ατμομηχανές.
Η τοποθεσία των εργοστασίων πλέον απελευθερώνεται από τοπικές δεσμεύσεις όπως η ύπαρξη νερού, καθώς ο ατμός παρέχει όλη την απαιτούμενη ενέργεια, και τα εργοστάσια χτίζονται κοντά στις πόλεις. Οι πόλεις αναπτύσσονται με ταχύτητα και εκατομύρια θέσεις εργασίας δημιουργούνται καθώς η αστικοποίηση λαμβάνει χώρα
Τραίνα
Τα ατμοκίνητα τραίνα είναι τα σιδερένια άλογα της βιομηχανικής επανάστασης, καθώς άνθρωποι και αγαθά μεταφέρονται στα μεγάλα αστικά κέντρα και κόσμοι ενώνονται με τη δύναμη του ατμού, ενώ το σιδηροδρομικό δίκτυο επεκτείνεται ραγδαία. Πρώτες υλες μεταφέρονται στα εργοστάσια και νέες ιδέες διαδίδονται με τον σιδηρόδρομο για την αρχή ενός νέου κόσμου
Πλοία
Γίνεται για πρώτη φορά εφικτή η κίνηση των πλοίων με μηχανές ατμού, κινώντας τα ποταμόπλοια αλλά και επιτρέποντας την κατασκευή μεγάλων καραβιών που διασχίζουν τους ωκεανούς.
Οι υδάτινοι δρόμοι των ποταμιών και των καναλιών είναι ο σύγχρονος δρόμος για να αναδυόμενα κέντρα εμπορίου και παραγωγής, ενώ τα μεγάλα ποντοπόρα πλοία ενώνουν τις ηπείρους και ο κόσμος γίνεται ένας
Ο ΤΙΤΑΝΙΚΟΣ
Όταν ναυπηγήθηκε, το 1912, ο Τιτανικός ήταν η μεγαλύτερη κινητή κατασκευή που είχε φτιάξει μέχρι τότε ο άνθρωπος επεκτείνοντας τα όρια της ναυπηγικής επιστήμης, μία πλωτή πόλη για τα δεδομένα της εποχής, του οποίου οι διαστάσεις, η πολυτέλεια αλλά και η τραγική κατάληξη τον έκαναν μυθικό.
Οι τέσσερις εμβληματικές καμινάδες του Τιτανικού, δεν ήταν τίποτε άλλο από τις απολήξεις των καυσαερίων των 29 τεράστιων ατμολεβήτων που βρίσκονταν στα έγκατα του και κινούσαν το τεράστιο πλοίο, αποδίδοντας 46.000 ίππους στις μηχανές, ενώ κατανάλωναν 600 τόνους κάρβουνο ημερησίως
Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΑΤΜΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΚΟΙΝΩΝΙΑ
Σήμερα, ο ατμός είναι πιό επίκαιρος από ποτέ με το εύρος των εφαρμογών του να διευρύνεται καθώς καινόυργιες μέθοδοι παραγωγής και νέα υλικά χρησιμοποιούνται, ενώ οι σύγχρονες τεχνολογίες επιτρέπουν την αποτελεσματικότερη διαχείριση του για την παραγωγή αγαθών και υπηρεσιών
Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας
Άνω του 90% της ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως παράγεται με τη χρήση ατμού. Η ευκολία παραγωγής του ατμού, χρησιμοποιώντας διάφορα καύσιμα, από πετρέλαιο και αέριο μέχρι κάρβουνο και λιγνίτη η ακόμα και πυρηνική ενέργεια αλλά και η ευελιξία του, τον κάνουν πραγματικά αναντικατάστατο για την παραγωγή ενός από τα βασικότερα κοινωνικά αγαθά που καθορίζουν τον σύγχρονο πολιτισμό.
Πολύ σημαντικές είναι και οι ανακτήσεις από τις μηχανές παραγωγής ρεύματος σε απομακρυσμένες περιοχές όπως τα νησία ή σε ειδικές καύσεις όπως του βιοαερίου, κατά τις οποίες παράγεται χρήσιμος ατμός από τη θερμική ενέργεια των καυσαερίων τους. Αυτός ο ατμός χρησιμοποιείται για την παραγωγή μόνο θερμαντικού ή θερμαντικού και ψυκτικού έργου ( συμπαραγωγή – τριπαραγωγή )
Παραγωγή τροφίμων
Η παραγωγή τροφίμων ευρείας κατανάλωσης σε βιομηχανική κλίμακα είναι εφικτή λόγω της χρήσης του ατμού. Η παστερίωση του γάλακτος, η αποφλοίωση της προτηγανισμένης πατάτας ή η ζύμωση της μπύρας είναι λίγες μόνο από τις χιλιάδες εφαρμογές στη βιομηχανία τροφίμων που απαιτούν εντατική χρήση ατμού.
Χωρίς τη χρήση ατμού, η παραγωγή σχεδόν όλων των τροφίμων θα είχε πολλαπλάσιο κόστος, επιβαρύνοντας κατά πολύ την τιμή πώλησης τους.
Παραγωγή καταναλωτικών αγαθών και υπηρεσιών
Η ευέλικτη φύση του ατμού τον κάνουν απαραίτητο για την παραγωγή σειράς υλικών και προϊόντων όπως το αλουμίνιο, το χαρτί και τα υφάσματα.
Υπηρεσίες όπως τα βιομηχανικά πλυντήρια ή οι αποστειρώσεις στα νοσοκομεία βασίζονται εξ’ολοκλήρου στον ατμό, καθιστώντας τον απαραίτητο για την ευημερία της κοινωνίας
Η σημασία της Βιομηχανικής Επανάστασης
Η βιομηχανική επανάσταση, αρχικά στην Αγγλία και στη συνέχεια στην Ευρώπη και στις Ηνωμένες πολιτείες δεν αφορούσε απλά την αντικατάσταση της χειρονακτικής εργασίας με βιομηχανοποιημένες πρακτικές, αλλά την μετάβαση των κοινωνιών από αγροτικές σε μοντέρνες αστικές – βιομηχανικές.
Η δύναμη του ατμού χρησιμοποιήθηκε για να δώσει την ενέργεια που τελικά έκανε εφικτή τη δημιουργία πόλεων, την ανάπτυξη της παραγωγής και του εμπορίου, άνοιξε ηπειρωτικούς και θαλλάσιουςδρόμους και καθόρισε το μέλλον του κόσμου.
Οι λοκομοτίβες, τα ποταμόπλοια, οι μηχανές στα εργοστάσια, η Βιομηχανική Επανάσταση στο σύνολο της, ήταν το αποφασιστικότερο βήμα της ανθρωπότητητας προς τα εμπρός μετά από χιλιάδες χρόνια, βάζοντας τις βάσεις του 20ου αιώνα
ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΤΜΟΥ ΤΗΣ ΝΕΑΣ ΥΟΡΚΗΣ
Το σύστημα ατμού της Νέας Υόρκης είναι το μεγαλύτερο σύστημα ατμού στον κόσμο, με συνολικό μήκος σωληνώσεων άνω των 150 χιλιομέτρων. Ο ατμός που παράγεται σε 7 μονάδες παραγωγής ρεύματος συνδυασμένου κύκλου, διοχετεύεται μέσω υπόγειου δικτύου σωληνώσεων σε όλο το Μανχάτταν, τροφοδοτώντας τα κτίρια με ενέργεια.
Το σύστημα βρίσκεται σε λειτουργία απο το 1882 και συμβάλει στη μοναδικότητα της Νέας Υόρκης καθώς όλα τα γνωστά πανύψηλα κτίρια όπως το Empire State Building και το Rockfeller Centre, βασίζονται εδώ και δεκαετίες στη δύναμη του ατμού