Легенда о мальчике гемфри потере сообщение
Обновлено: 25.06.2024
Ньюкомен стал докапываться до причин медлительности машины, и многое из того, что казалось вчера разумным и целесообразным, показалось ему сегодня неразумным и бессмысленным.
Что может быть несуразнее? Воду кипятить, чтобы тут же остуживать, остуживать, чтобы тут же снова кипятить. Словно комический пешеход: два шага вперед, шаг назад!
Ньюкомену стало ясно: воду надо раз навсегда нагреть и потом уж не охлаждать. Нужно где-то в особом сосуде постоянно кипятить воду и оттуда брать пар для цилиндра.
Он так и сделал.
Его машина — огнедействующий насос.
Воду кипятят в особом котле. Через узкую трубку с краном пар напускают в цилиндр. Когда пар вытесняет воздух, впрыскивают в цилиндр фонтанчик холодной воды. Пар быстро охлаждается, оседает на стенках. В цилиндре образуется пустота, и наружное давление вгоняет поршень внутрь.
Фонтанчик появился в машине от одной неполадки. В те времена не умели как следует пригонять поршень к цилиндру, и пар свистел через зазор. Чтобы прекратить утечку пара, Ньюкомен налил поверх поршня слой воды. И машина неожиданно оживилась. Поршень резвее стал лезть в цилиндр. Холодная вода просачивалась к пару, пар сгущался быстрее, и в цилиндре быстрее образовывалась пустота.
Это мигом подметил Ньюкомен, который цеплялся за каждую возможность ускорить ход машины. Он стал нарочно вспрыскивать в машину водяной фонтанчик, и струя воды, хлеставшая в цилиндре, подхлестывала машину, как хлыстом.
От поршня машины Ньюкомена подымается цепь к качающемуся коромыслу, похожему на колодезный журавль. С другого конца журавля свисает цепь к поршню водяного насоса. Журавль вытягивает поршень, как бадью из колодца.
Огнедействующий насос работает так. Машинист становится к кранам и впускает в цилиндр попеременно то пар, то фонтанчик холодной воды. Работа детская, а машина работает, как слон. Одна машина Ньюкомена заменила собой 50 лошадей, работавших на откачке.
Ньюкомен оказал большую услугу углепромышленникам. Жаркое пламя пылало в топках, день и ночь тяжелые коромысла медленно раскачивались над насосами. И один углепромышленник уверял домашних, что не может заснуть спокойно, если не слышит лязга цепей и сопения огненных журавлей, работающих на шахтах.
Детская работа — крутить в паровой машине краны. Говорят, что ее и поручали детям.
Рассказывают, как один мальчуган нечаянно усовершенствовал паровую машину. Называют даже имя этого смышленного мальчика — Гемфри Поттер.
Ему надоело проводить целые часы у машины, не смея оторваться от кранов ни на минутку. Рядом резвятся сверстники. Завидно. Хочется и самому пошалить с ними.
Взял Поттер две веревочки и привязал их — одним концом к рукояткам кранов, а другим к коромыслу. Когда коромысло опускалось, одна веревочка натягивалась и закрывала кран. Когда коромысло поднималось, натягивалась другая веревочка, и кран открывался.
Прицепил веревочки и побежал шалить, а машина в его отсутствие стала работать сама. До тех пор человек служил составной необходимой частью машины. А с тех пор машина стала обходиться без человека.
Так, мол, нечаянно и была усовершенствована машина Ньюкомена. Вот, мол, какой курьез — лентяй мальчишка, а сделал важное изобретение!
Исторические документы говорят другое. Автоматическое парораспределение изобрел серьезный английский механик Бейтон.
Ну, а как же Гемфри Поттер? Похоже, что сказочку о Поттере сложила какая-нибудь добрая воспитательница детского сада. Почему же так стойко держится притча?
Потому, что она сочинена недобрыми устами. Ее пустили враги и конкуренты Бейтона, чтобы опорочить его патент. Они силились доказать, что автоматическое парораспределение — такое плевое дело, что додуматься до него мог любой мальчишка.
Почему же до сих пор живет эта выдумка? Ведь о Гемфри Поттере написаны целые повести.
Машина Ньюкомена шестьдесят лет подряд верой и правдой служила на шахтах, прилежно откачивая воду.
Так продолжалось до тех пор, пока учебная модель этой машины не попала в починку механику Глазговского университета англичанину Джемсу Уатту. И Уатт так увлекся маленькой моделькой, что всю жизнь посвятил развитию паровых машин и прославился в этом деле как большой изобретатель.
Увлечение Уатта зародилось неспроста. В те времена начинали ругать машину Ньюкомена, и чем дальше, тем крепче ее ругали.
— Помилуйте! — возмущались заводчики. — Это прорва, а не машина, столько жрет топлива!
Сами посудите, пятьдесят лошадей приходилось держать при иной машине, и они едва успевали подвозить дрова. Из тысячи полен, исчезавших в топке, от силы шесть шли впрок. Тепло от шести полен превращалось в полезную работу. Остальное тепло расходовалось зря.
А размеры! Для машины в каких-нибудь тридцать сил нужен был целый дом.
Скорость? — тут заводчики окончательно махали рукой. Десять подъемов насоса в минуту — разве это работа?!
Все это Уатт слышал давно. С жадным интересом рассматривал он модель. Мы знаем теперь в свете современной теории моделей, что нельзя безнаказанно уменьшать машину. Уменьшение машины в пропорциональном масштабе изменяет картину процессов, текущих в ней. Так говорит теория, о которой даже не догадывался Уатт. Но Уатту повезло. Здесь эти процессы изменились так, что уменьшенная модель большой машины стала увеличенной моделью недостатков большой ньюкоменовской машины. На модели они прямо выпирали наружу. И поэтому Уатт их сразу заметил.
С каждой минутой росла в Уатте уверенность: именно он, и никто другой, сможет усовершенствовать машину.
Откуда пришла такая уверенность?
Уатт был не чета кабинетным белоручкам — многим ученым того времени. Он был отличный механик — золотые руки. Беспристрастные биографы Уатта называют к тому же его руку железной! У него оказалась впоследствии жесткая хватка дельца и предпринимателя. У него имелось и большее — золотая голова. Но мало ли в мире умелых рук и ясных голов?
Было у Уатта еще кое-что, чего не хватало в те времена другим механикам мира. Он был другом и верным помощником в опытах знаменитого исследователя теплоты профессора Блека. Уатт досконально знал свойства пара и теплоты, знал, как немногие знали в его время. Он прощупал здесь все своими руками.
Поэтому Уатт взялся за машину Ньюкомена уверенной рукой мастера. Он приступил к ней во всеоружии научных приборов: термометров, манометров, силомеров. Когда не хватало приборов для измерений, он изобретал их сам и продолжал исследования.
С машиной Ньюкомена связана легенда о мальчике Гемфри Поттере, который изобрел автоматическое парораспределение. Поскольку открывать кран для поочередной подачи пара в рабочие цилиндры было дело нехитрое, его поручали мальчику. Но целый день, не отвлекаясь, открывать краны очень утомительно, особенно для ребенка, которому хотелось играть со сверстниками. И вот сообразительный мальчик придумал возможность отлучаться от машины. Он взял две веревочки, привязал их к рукоятке крана, а другие концы привязал к коромыслу так, что, когда одно плечо коромысла поднималось, одна из веревочек натягивалась и открывала кран, а когда это плечо опускалось, веревочка ослабевала, но при этом поднимающееся второе плечо натягивало вторую веревочку и кран закрывался. Очень остроумно и просто. Но многие специалисты высказывают сомнение в достоверности этой истории, приводя следующие соображения. Во-первых, нужно было достаточно точно обеспечить натяжение и провисание веревок, а мальчику это было сделать непросто. Во-вторых, противолежащие плечи коромысла перемещаются в противоположных направлениях, и для того чтобы открывать и закрывать кран натяжением веревок с одного рабочего места, нужен был блок, и вряд ли в те времена ребенок имел возможность его раздобыть. И наконец, качающееся коромысло было на высоте около 3 м над краном, и трудно представить, чтобы можно было произвести сборку и отладку приспособления без остановки машины - хозяин сразу бы это заметил. Но благодаря своей красоте эта легенда широко известна,
Как ленивый мальчишка совершил одно из главных инженерных изобретений
Главным героем сегодняшнего рассказа будет мальчик по фамилии Поттер. Только не Гарри Поттер – мальчика звали Гемфри Поттер, а родился он в 1689 году, в городке Челлдсей, графство Вустершир, Англия. Знаменитым Гемфри Поттера сделала. лень! Ну, точнее, не совсем лень, а свойственное абсолютно всем мальчишкам на свете желание не быть лишний раз наказанным и иметь хотя бы чуть-чуть побольше свободного времени для игр.
Мальчику досталась довольно трудная и нудная работа – открывать и закрывать те самые два крана! Каждые 10 секунд – открыть один кран, закрыть другой. Затем снова закрыть первый кран и открыть второй. И вот так — в тёмной и сырой шахте, по 14-18 часов каждый день. И только попробуй отвлечься хотя бы на минуту – и мастер может выпороть, и котёл взорваться, и неизвестно что страшнее. Попробуйте представить себе эту маленькую каторгу.
В общем, Гемфри Поттера такая работа тяготила, а мальчик был весьма сообразительным. Он придумал соединить краны со штоками поршня с помощью двух верёвок. Когда поршень поднимался в крайнее верхнее положение, верёвки натягивались – кран подачи пара закрывался, кран подачи воды открывался. Кода поршень опускался, верёвки натягивались в другом направлении – кран подачи воды закрывался, кран подачи пара открывался. Эту историю записал для нас Джон Теофил Дезагюлье, английский физик:
Мы, к сожалению, не знаем, какую награду мальчишка получил за своё изобретение – и получил ли вообще. Однако усовершенствованные Поттером машины Ньюкомена получили широкое распространение, причём не только для рудников и шахт. Одна из пароатмосферных машин Ньюкомена проработала аж до 1934 года! Больше 200 лет – весьма недурно для механизма, не правда ли?
Что же замечательного придумал Гемфри Поттер? По сути, он первым в мире придумал принцип автоматического управления параметрами, или, как говорят учёные, обратной связи, один из главных принципов всей современной техники!
Положительная и отрицательная обратная связь
Большое влияние на дальнейшее развитие тепловых двигателей оказал Дени Папен. В ходе совместных работ с Гюйгенсом, Папен ознакомился с принципом получения работы за счет использования поршня в цилиндре. Эта идея первоначально развивалась парижским аббатом Жаном Готфейлем.
Предложения Гюйгенса и Готфейля были очень похожи. В цилиндр помещали поршень и под ним поджигали порох. Под действием продуктов сгорания поршень поднимался, его фиксировали в этом положении, продукты сгорания охлаждали. В результате их объем уменьшался, под поршнем возникало разрежение. Под действием атмосферного давления поршень опускался и мог совершать полезную работу.
В 1698 г. одновременно с появлением патента Севери Папен опубликовал брошюру, в которой впервые указал на то, что, кроме превращения воды в пар, необходим процесс конденсации, и это одно из непременных условий получения работы, т. е. фактически описал замкнутый цикл работы пара в паровой машине.
В 1707 г., работая в Касселе, Папен под влиянием Севери возвращается к идее создания поршневой машины. Теперь котел уже отделен от цилиндра. Пар давит на поршень сверху, и он вытесняет из цилиндра воду через отверстие в дне. Эта машина тоже сильно уступала машине Севери, так как у нее не было всасывающего хода, и поэтому она тоже не получила распространения. Но важно, что процесс конденсации Папен вынес за пределы цилиндра (отработавший пар выпускался в атмосферу). Кроме того, он предусмотрел подачу воды на лопатки водяного колеса для получения непрерывного вращения вала отбора мощности и в этом сильно опередил многих изобретателей.
Следующий важный шаг по пути создания тепловых двигателей совершил английский изобретатель, кузнец по профессии Томас Ньюкомен. Биографических сведений о нем не сохранилось, но известно, что он обладал обширными знаниями и навыками практической работы. Выполняя как-то заказ на детали для машины Севери, он пришел к мысли, что ее производительность и экономичность можно повысить, разделив функции насоса и двигателя , т. е. использовав в машине Севери идею Папена.
Полезная работа в этих машинах совершалась под действием атмосферного давления.
В 1705г. появляется водооткачивающая машина Томаса Ньюкомена. Машина содержала два вертикальных рабочих цилиндра. Пар поступал под поршни этих цилиндров из общего котла через распределительный кран по очереди. Давление пара поднимало поршень, а после достижения последним наивысшей точки в цилиндр впрыскивалась вода, пар конденсировался и поршень под действием атмосферного давления опускался, совершая рабочий ход. Насосные цилиндры были установлены параллельно рабочим, их поршни соединялись с поршнями рабочих цилиндров через качалку-коромысло. Когда один из поршней поднимался, другой опускался, и наоборот. Соотношение плеч коромысла определяло соотношение ходов поршней. Как правило, ходы были равны. Впервые применен поршень в цилиндре. Осуществлен замкнутый цикл. Сделано разделения функций насоса и двигателя. Изобретно автоматическое парораспределение.
С машиной Ньюкомена связана легенда о мальчике Гемфри Поттере, который изобрел автоматическое парораспределение. Поскольку открывать кран для поочередной подачи пара в рабочие цилиндры было дело нехитрое, его поручали мальчику. Но целый день, не отвлекаясь, открывать краны очень утомительно, особенно для ребенка, которому хотелось играть со сверстниками. И вот сообразительный мальчик придумал возможность отлучаться от машины . Он взял две веревочки, привязал их к рукоятке крана, а другие концы привязал к коромыслу так, что, когда одно плечо коромысла поднималось, одна из веревочек натягивалась и открывала кран, а когда это плечо опускалось, веревочка ослабевала, но при этом поднимающееся второе плечо натягивало вторую веревочку и кран закрывался. Очень остроумно и просто. Но многие специалисты высказывают сомнение в достоверности этой истории, приводя следующие соображения. Во-первых, нужно было достаточно точно обеспечить натяжение и провисание веревок, а мальчику это было сделать непросто. Во-вторых, противолежащие плечи коромысла перемещаются в противоположных направлениях, и для того чтобы открывать и закрывать кран натяжением веревок с одного рабочего места, нужен был блок, и вряд ли в те времена ребенок имел возможность его раздобыть. И наконец, качающееся коромысло было на высоте около 3 м над краном, и трудно представить, чтобы можно было произвести сборку и отладку приспособления без остановки машины - хозяин сразу бы это заметил. Но благодаря своей красоте эта легенда широко известна, хотя официально автоматическое парораспределение изобрел английский инженер Бейтон, и в 1718 г. ему выдан на это патент.
Машины Ньюкомена доминировали несколько десятилетий и постоянно совершенствовались. В 1725 г. изобретатель Леупольд предложил увеличить число цилиндров. Одновременно он предлагал ввести вал отбора мощности, вращающийся с помощью колеса, на которое льют воду поршневые насосы, т. е. почти через 20 лет повторил предложение Папена. Он же опубликовал книгу "Театр машин", где дал подробное описание машин Ньюкомена-Коули. В 1772г. Смитон построил машину Ньюкомена с двумя котлами, он же ввел регулирование момента впрыска воды в цилиндр, т. е. регулирование числа двойных ходов.
Но при всем этом двигатель в машине Ньюкомена не был универсальным; передача от поршня двигателя к поршню насоса привязывала двигатель к определенному виду приводимых устройств. Развивающуюся промышленность такой двигатель уже не удовлетворял. Она испытывала нужду в универсальном тепловом двигателе.
Гемфри учился в грамматической школе близи Пензанса. В 1795 г., через год после смерти отца, Гэмфри был принят в качестве ассистента и аптечного помощника к местному хирургу Дж. Бингану Борлэйзу (J. Binghan Borlase). Он готовил мази, взвешивал порошки, помогал при перевязках, мечтая выучиться врачебному ремеслу и стать доктором.
В начале XIX века было известно 15 химических элементов, а открытия все продолжались. Каждые несколько лет научное сообщество потрясали открытия. Часто случались и ошибки, когда за химический элемент принимали сложное вещество. Гемфри Дэви пришел в науку, когда было сделано одно из величайших открытий: ученые создали первый аппарат, дававший электрический ток. Люди еще не знали, какое огромное применение найдет себе невидимая сила электричества.
Решив исследовать едкие щелочи, ученый собрал несколько электрических аккумуляторов и соединил их вместе, чтобы получилась батарея огромной мощности. Дэви хотел обрушить всю силу электричества на щелочь и понять, из каких элементов она состоит. Он опускает два проводка в раствор щелочи – и жидкость забурлила, в ней начали появляться пузырьки (кислород и водород, из которых состоит вода). А щелочь? Где ее составные части? Долгое время попытки ученого были безуспешны.
Дэви брал растворы щелочи разной концентрации, сухие щелочи. Дело казалось безнадежным, но он гнал сомнения прочь и работал еще настойчивее. После множества опытов и бессонных ночей в поисках ответа Гемфри приходит в голову мысль, что щелочь должна быть не сухой, а чуть влажной. Терпение и настойчивость ученого были вознаграждены великолепным зрелищем: щелочь начала плавиться, а из нее выпрыгивали маленькие металлические шарики.
Я думаю, вы уже догадались, что Дэви освободил из щелочи натрий. Так оно и есть. Позднее ученые нашли его в соде, поваренной соли. Это серебристый металл, который не тонет в воде, а плавает на ее поверхности. Плавится при очень невысокой температуре. Для сравнения: легкоплавкому олову требуется температура 232 градуса, а натрию – 98.
Удивительна мягкость натрия: он свободно разрезается ножом. Самое незначительное присутствие воздуха или воды мгновенно изменяет натрий до неузнаваемости. Он присоединяет к себе атомы других элементов и превращается в сложное вещество. В природе много веществ, содержащих натрий. В воде ручьев, озер, рек, морей и океанов натрий находится в виде солей. Одна из них – поваренная – постоянно с нами на обеденном столе.
Так ученый Базилий Валентинус, прокаливая поваренную соль с медным купоросом и квасцами, получил новое, никому не известное вещество. Это вещество имело вид тяжелого белого дыма с резким, едким запахом. От него першило в горле. Исследователь собрал дым в стеклянную бутыль и добавил в него воды. Получилась прозрачная, бесцветная жидкость со жгучим, кислым вкусом. Валентинус дает ей название: кислый спирт.
Если это кислота, тогда в ней должен быть кислород, ведь все известные кислоты его обязательно содержали. Все старания исследователей были направлены на то, чтобы найти в желто-зеленом газе кислород и тот таинственный элемент мурий, который все еще не был обнаружен.
Читайте также: