Časová osa technologie tepelných motorů - Timeline of heat engine technology
Termodynamika | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() Klasický Carnotův tepelný motor | ||||||||||||
| ||||||||||||
| ||||||||||||
Tento Časová osa technologie tepelných motorů popisuje jak tepelné motory byly známy již ve starověku, ale od 17. století se z nich stávala stále užitečnější zařízení, protože bylo získáno lepší pochopení příslušných procesů. Vyvíjejí se dodnes.
v inženýrství a termodynamika, tepelný motor provádí převod teplo energie na mechanické práce využíváním teplota přechod mezi horkým „zdrojem“ a studeným „dřez ". Teplo je přestoupil do jímky ze zdroje a v tomto procesu se část tepla přemění na práce.
A tepelné čerpadlo je tepelný motor běžící vzad. Práce se používá k vytvoření tepelného rozdílu. Časová osa zahrnuje zařízení klasifikovaná jako motory i pumpy a také identifikace významných skoků v lidském chápání.
Před 17. stoletím
- Pravěk - The požární píst používané kmeny v Jihovýchodní Asie a Tichomořské ostrovy zapálit oheň.
- C. 450 př. N.l. - Archytas of Tarentum použil proud páry k pohonu dřevěného ptáka zavěšeného na drátu.[1]
- C. 50 AD - Hrdina Alexandrie Engine, také známý jako Aeolipile. Ukazuje rotační pohyb produkovaný reakcí z trysek páry.[2]
- C. 10. století - Čína se vyvíjí nejdříve ohnivé kopí což byly kopí podobné zbraně kombinující bambusovou trubici obsahující střelný prach a šrapnely jako projektily přivázané k oštěpu.
- c 12. století - Čína, nejčasnější zobrazení a pistole zobrazující kovové tělo a přiléhavý projektil, který maximalizuje přeměnu horkých plynů na pohyb vpřed.[3]
- 1125 - Gerbert, profesor na školách v Rheimu, navrhl a postavil orgán foukaný vzduchem unikajícím z nádoby, ve které byl stlačen ohřátou vodou.[4]
- 1232 - První zaznamenané použití a raketa. V bitvě mezi Číňany a Mongoly. (viz Časová osa raketové a raketové technologie pro pohled na vývoj raket v čase.)
- C. 1 500 - Leonardo da Vinci staví Architonnerre, parní dělo.[5]
- 1543 - Blasco de Garay, španělský námořní důstojník, předvedl loď poháněnou bez vesel nebo plachty, která využívala reakci z trysky vydávané z velké varné konvice s vodou.[4]
- 1551 - Taqi al-Din předvádí a parní turbína, slouží k otáčení a plivat.[6]
17. století
- 1629 - Giovanni Branca předvádí a parní turbína.[7]
- 1662 - Robert Boyle publikuje Boyleův zákon který definuje vztah mezi objemem a tlakem v plynu při konstantní teplotě. [8]
- 1665 - Edward Somerset, Druhý markýz z Worcesteru staví fungující parní fontánu.[9]
- 1680 - Christiaan Huygens zveřejňuje design pístového motoru poháněného motorem střelný prach ale nikdy to není postaveno.
- 1690 - Denis Papin - vyrábí design pro první pístový parní stroj.
- 1698 - Thomas Savery staví vodu bez pístu na páru čerpadlo pro čerpání vody z dolů.
18. století
- 1707 - Denis Papin - vytváří design pro svůj druhý pístový parní stroj ve spojení s Gottfried Leibniz.
- 1712 - Thomas Newcomen staví první komerčně úspěšný vodní pístové čerpadlo s pístovým válcem pro čerpání vody z dolů. Je znám jako atmosférický motor a pracuje kondenzací páry ve válci za vzniku vakua, které pohybuje pístem atmosférickým tlakem.
- 1748 - William Cullen předvádí první umělou chlazení na veřejné přednášce na University of Glasgow ve Skotsku.
- 1759 - John Harrison používá a bimetalový pás ve svém třetím námořním chronometru (H3) ke kompenzaci teplotních změn v balanční pružině. Tím se převádí tepelná roztažnost a kontrakce ve dvou odlišných pevných látkách na mechanickou práci.
- 1769 - James Watt patentuje svůj první vylepšený atmosférický parní stroj, viz Wattový parní stroj se samostatným kondenzátorem mimo válec, což zdvojnásobuje účinnost dřívějších motorů.
- 1787 - Jacques Charles formuluje Charlesův zákon který popisuje vztah mezi objemem a teplotou plynu. Toto však nezveřejňuje a je uznáváno až poté Joseph Louis Gay-Lussac vyvíjí a odkazuje na něj v roce 1802.
- 1791 - John Barber patentuje myšlenku a plynová turbína.
- 1799 - Richard Trevithick staví první vysokotlaký parní stroj. To používalo sílu z tlakové páry k pohybu pístu.
19. století
- 1802 - Joseph Louis Gay-Lussac se vyvíjí Gay-Lussacův zákon který popisuje vztah mezi tlakem a teplotou plynu.
- 1807 - Nicéphore Niépce nainstaloval svůj „mech, uhelný prach a pryskyřici“ na palivo Pyréolophore spalovací motor v člunu a poháněl proti proudu řeky Saone ve Francii.
- 1807 - Franco / švýcarský inženýr François Isaac de Rivaz postavil Motor De Rivaz, poháněn spalováním směsi vodíku a kyslíku a používal jej k pohonu kolového vozidla.[10]
- 1816 - Robert Stirling vynalezl Stirlingův motor, typ horkovzdušný motor.
- 1824 - Nicolas Léonard Sadi Carnot vyvinul Carnotův cyklus a související hypotetické Carnotův tepelný motor to je základní teoretický model pro všechny tepelné motory. Získáte tak první časný pohled na druhý zákon termodynamiky.
- 1834 - Jacob Perkins, získal první patent na chladicí systém s kompresí par.
- 50. léta - Rudolf Clausius stanoví koncepci termodynamický systém a umístěna entropie protože v jakémkoli nevratném procesu je malé množství tepelné energie δQ postupně rozptýleno přes hranici systému
- 1859 - Etienne Lenoir vyvinul první komerčně úspěšný spalovací motor, jednoválcový, dvoutaktní motor s elektrickým zapalováním osvětlovací plyn (ne benzín).
- 1861 - Alphonse Beau de Rochas Francie vychází z konceptu čtyřtaktního spalovacího motoru zdůrazněním dříve neoceněného významu stlačování směsi paliva a vzduchu před zapálením.
- 1861 - Nicolaus Otto patentuje dvoutaktní spalovací motor postavený na Lenoirově.
- 1867 - James Clerk Maxwell postuloval myšlenkový experiment který se později stal známým jako Maxwellův démon. Zdálo se, že to porušuje druhý zákon termodynamiky a byl počátkem myšlenky, že informace jsou součástí fyziky tepla.
- 1872 - Pulsometrické parní čerpadlo, čerpadlo bez pístu, patentované Charlesem Henrym Hallem. Bylo inspirováno parním čerpadlem Savery.
- 1873 - Britský chemik, pane William Crookes vymýšlí lehký mlýn zařízení, které mění sálavé teplo světla přímo na rotační pohyb.
- 1877 - teoretik Ludwig Boltzmann vizualizoval pravděpodobnostní způsob měření entropie souboru částic ideálního plynu, ve kterém definoval entropii jako proporcionální k logaritmu počtu mikrostavů, které by takový plyn mohl zabírat.
- 1877 - Nicolaus Otto patentuje praktický čtyřtaktní spalovací motor (US patent 194 047 )
- 1883 - Samuel Griffin patentů Bath UK a šestiválcový spalovací motor.[11]
- 1884 - Charles A. Parsons staví první moderní Parní turbína.
- 1886 - Herbert Akroyd Stuart staví prototyp Horký žárovkový motor, nafta Zapalování s kompresí homogenního náboje motor podobný pozdějšímu naftě, ale s nižším kompresní poměr a běží na směsi paliva a vzduchu.
- 1892 - Rudolf Diesel patentuje Dieselový motor (US patent 608 845 ), kde vysoký kompresní poměr vytváří horký plyn, který pak zapálí vstřikované palivo. Po pěti letech experimentování a pomoci od společnosti MAN postavil v roce 1897 funkční dieselový motor.
20. století
- 1909, nizozemský fyzik Heike Kamerlingh Onnes rozvíjí koncept entalpie pro míru „užitečné“ práce, kterou lze získat z uzavřeného termodynamického systému při konstantním tlaku.
- 1913 - Nikola Tesla patentuje Teslova turbína založeno na Mezní vrstva účinek.
- 1926 - Robert Goddard USA zahajuje první raketa na kapalné palivo.
- 1929 - Felix Wankel patentuje Wankelův rotační motor (US patent 2988008 )
- 1929 - Leó Szilárd, ve zdokonalení slavnéhoMaxwellův démon Scénář představuje tepelný motor, který může běžet pouze na informace, známé jako Szilardův motor.
- 1930 - pane Frank Whittle v Anglii patentuje první návrh plynové turbíny pro proudový pohon.
- 1933 - francouzský fyzik Georges J. Ranque vymýšlí Vortexová trubice, zařízení pro průtok tekutiny bez pohyblivých částí, které může oddělit stlačený plyn na horký a studený proud.
- 1935 - Ralph H. Fowler vymyslí titul 'nultý zákon termodynamiky „shrnout postuláty dřívějších fyziků, že tepelná rovnováha mezi systémy je a tranzitivní vztah.
- 1937 - Hans von Ohain staví a plynová turbína
- 1940 - maďarština Bela Karlovitz pracuje pro společnost Westinghouse v USA, podává první patent na a magnetohydrodynamický generátor, které mohou generovat elektřinu přímo z horkého pohybujícího se plynu
- 1942 - R.S. Gaugler z General Motors patentuje myšlenku Tepelná trubice, mechanismus přenosu tepla, který kombinuje principy tepelné vodivosti a fázového přechodu k efektivnímu řízení přenosu tepla mezi dvěma pevnými rozhraními.
- 1950 - The Philips společnost vyvinula Stirlingův cyklus Stirlingův kryochladič který převádí mechanickou energii na teplotní rozdíl.
- 1959 - Geusic, Schultz-DuBois a Scoville z Bell Telephone Laboratories USA vyrábějí tříúrovňový maser, který běží jako kvantový tepelný motor extrakční práce z teplotního rozdílu dvou tepelných bazénů.
- 1962 - William J. Buehler a Frederick Wang objevili slitinu niklu a titanu známou jako Nitinol který má tvarovou paměť závislou na jeho teplotě.
- 1992 - první praktický magnetohydrodynamické generátory jsou postaveny v Srbsku a USA.
- 1996 - Quasiturbine patentovaný motor
21. století
- 2011 - Shoichi Toyabe a další předvádějí práci Szilardův motor používat mikroskop s fázovým kontrastem vybaven a vysokorychlostní kamera připojeno k počítači.[12]
- 2011 - Michiganská státní univerzita staví první wave disk engine. Spalovací motor, který odstraňuje písty, klikové hřídele a ventily a nahrazuje je generátorem rázových vln ve tvaru disku.[13]
- 2019 - Pracovní kvantový tepelný motor založený na systému spin-1/2 a nukleární magnetická rezonance techniky demonstruje Roberto Serra a další na Univerzity ve Waterloo a Universidade Federal do ABC a Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas. [14]
Viz také
- Časová osa raketové a raketové technologie - Rakety lze považovat za tepelné motory. Teplo jejich výfukových plynů se přeměňuje na mechanickou energii.
- Historie termodynamiky
- Historie spalovacího motoru
- Časová osa motoru a technologie motoru
- Časová osa parní energie
- Časová osa technologie měření teploty a tlaku
Reference
Citace
- ^ Hellemans, Alexander; et al. (1991). "" Časové plány vědy: Chronologie nejdůležitějších osob a událostí v historii vědy "". New York: Touchstone / Simon & Schuster, Inc., 1991.
- ^ Hero (1851) [dotisk originálu z 1. století CE], „Oddíl 50 - Parní stroj“. Z původní řečtiny přeložil Bennet Woodcroft (Profesor strojního zařízení v Brně) University College v Londýně.
- ^ Needham, Joseph (1986), Věda a civilizace v Číně, V: 7: Epos střelného prachu, Cambridge University Press, ISBN 0-521-30358-3
- ^ A b Reid, Hugo (1838). Parní stroj: Populární popis konstrukce a činnosti tohoto motoru; s náčrtem jeho historie a zákonů tepelné a pneumatické . Edinburgh: William Tait. str.74.
- ^ Thurston, Robert Henry (1996). Historie růstu parního stroje (dotisk ed.). Elibron. str. 12. ISBN 1-4021-6205-7.
- ^ Hassan, Ahmad Y. „Taqi al-Din a první parní turbína“. Dějiny vědy a techniky v islámu. Archivovány od originál dne 18. 2. 2008. Citováno 2008-03-29.
- ^ Lardner, Dionysius (1840). Vysvětlil a ilustroval parní stroj. Taylor a Walton. str.22. Celý název: Le Machine volume nuovo, et di molto artificio da fare effetti maravigliosi tanto Spiritali quanto di Animale Operatione, figura arichito di bellissime. Del Sig. Giovanni Branco, Cittadino Romano. V Římě, 1629
- ^ R. Boyle, Obrana doktríny dotýkající se pružiny a hmotnosti vzduchu,… (Londýn: Thomas Robinson, 1662). Dostupné online na: Španělská La Biblioteca Virtual de Patrimonio Bibliográfico. Boyle představuje svůj zákon v „kap. V. Dva nové experimenty dotýkající se míry síly pružiny vzduchu stlačeného a rozšířeného.“, Str. 57–68. Na str. 59, Boyle došel k závěru, že „… stejný vzduch, který je přiváděn přibližně dvakrát tak hustě, jako předtím, získá pružinu dvakrát silnější než dříve.“ To znamená, že zdvojnásobení hustoty množství vzduchu zdvojnásobí jeho tlak. Jelikož hustota vzduchu je úměrná jeho tlaku, pak pro stálé množství vzduchu je produkt jeho tlaku a jeho objemu konstantní. Na straně 60 uvádí své údaje o stlačování vzduchu: „Tabulka kondenzace vzduchu.“ Legenda (str. 60) doprovázející tabulku uvádí: „E. Jaký by měl být tlak podle Hypotéza, což předpokládá, že tlaky a expanze budou ve vzájemném vztahu. “Na str. 64 Boyle prezentuje svá data o expanzi vzduchu:„ Tabulka zmírnění vzduchu. “https://bvpb.mcu.es/en/consulta/registro.cmd?id=406806
- ^ Století vynálezů, napsáno v roce 1655; Edward Somerset, markýz z Worcesteru. Doslovný dotisk prvního vydání, publikovaného v roce 1663. Archivováno 21. února 2006 na Wayback Machine archiv https://web.archive.org/web/20060221151830/http://www.history.rochester.edu/steam/dircks/
- ^ „Historie automobilu - plynové motory“. About.com. 2009-09-11. Citováno 2009-10-19.
- ^ Griffin Engineering Company, Bath, Somerset Archivováno 2007-05-13 na Wayback Machine University Of Bath, 15. prosince 2004. Přístup k květnu 2011
- ^ Shoichi Toyabe; Takahiro Sagawa; Masahito Ueda; Eiro Muneyuki; Masaki Sano (2010-09-29). "Informační tepelný motor: převod informací na energii zpětnovazebním řízením". Fyzika přírody. 6 (12): 988–992. arXiv:1009.5287. Bibcode:2011NatPh ... 6..988T. doi:10.1038 / nphys1821. Ukázali jsme, že volná energie se získává zpětnovazebním řízením pomocí informací o systému; informace se převádí na volnou energii, jako první realizace Maxwellova démona typu Szilard.
- ^ Michiganská státní univerzita: Wave Disk Engine US Department of Energy, Advanced Research Projects Agency, březen 2011
- ^ „Experimentální demonstrace rotačního kvantového tepelného motoru“. phys.org. Citováno 2020-01-01.
Zdroje
- Růst parního stroje Robert H. Thurston, A. M., C. E., New York: D. Appleton and Company, 1878.
- Tepelné inženýrství v energetických systémech Ryoichi Amano, Bengt Sundén, strana 40, kapitola „Stručná historie přeměny energie“. Volume 22 of Developments in Heat Transfer Series, International series on developers in heat transfer Series, v. 22, WIT Press, 2008. ISBN 1-84564-062-4; ISBN 978-1-84564-062-0.