Cevap :
Katı sıvı ve gazların basıncından yararlanılarak hangi teknolojik araçlar geliştirilmiştir?
Bu teknolojik araçları günlük hayatımızın hangi alanlarında kullanırız?
Belediye otobüslerinin kapılarının açılıp kapanması gaz basıncı ile olur.
Buhar Motoru (1698)
Buhar motoru, endüstri devriminin başlamasına, dünya için iyi, o dönemde yaşayan zavallılar için pek fena bir sürü olayın yaşanmasına sebep oldu. İlk kez hayvan gücü aşılıyordu ve insanlar çılgınca sürekli bu gücü kullanacakları yeni alanlar buldular. Bunun için 1968'de buhar motorunun patentini alan Thomas Newcomen'e teşekkür etme nezaketini gösterdiler mi bilemeyiz tabii.
Buhar makinesi, buharın içinde var olan ısı enerjisini, mekanik enerjiye dönüştüren bir dıştan yanmalı motordur. Buhar makineleri, lokomotifler, buharlı gemiler, pompalar, buharlı traktörler ve endüstriyel devreler olabilir.
Bir buhar makinesi basınç altında buhar üretmek için suyu kaynatacak bir kazana ihtiyaç duyar. Herhangi bir ısı kaynağı kullanılabilir, fakat genelde odun, kömür veya petrol türevi yakıtların yakılmasından elde edilen ateş kullanılır. Çalışma prensibi olarak, ısı enerjisini alan buhar genişler ve bir piston veya türbine karşı yönde baskı uygular (iter), bu hareket çarkların dönmesi veya diğer mekanizmaların hareket alması ile mekanik enerjiye (işe) dönüşür.
Savery Makinası
1698 yılında İngiliz mühendis Thomas Savery (1650-1715) buharla çalışan ,madendeki suyu dışarı atmak için kullanılan bir tulumba yaptı. Tulumba yüksek basınçla çalıştığından o günün teknolojisine göre bu tip bir buharı güvenli biçimde kullanacak düzeyde değildi. Ayrıca gerekli buharı oluşturmak için suyu ısıtmada çok fazla yakıt kullanılıyordu. Bu tip makinaların öncülü olan Savery’nin makinası verimsiz olduğundan fazla kullanılmadı fakat kendinden sonra gelen makinalar için temel teşkil etti.
Newcomen Makinası
1712'de İngiliz mühendis Thomas Newcomen (1663-1729) yeni bir tür buhar makinesi geliştirdi. Bu alet çalışırken suyu yukarı doğru emecek boşluğu oluşturmak için buhar gerektirmiyor ve dışarı atmak için yüksek basınçlı buharın kullanılması ile çalışmıyordu. Newcomen’in makinesi pistonu itmek için sıradan alçak basınçlı buharı kullanıyordu. Böylece pistonların yüksek basınçlı buhar kullanıldığında olduğu gibi sıkıca oturtulmasına gerek kalmıyordu. Ayrıca daha az tehlikeliydi. Yine de makine istenilen verime ulaşamamış ve yakıt tüketimi azalmamıştı.
Watt Makinası
1764 yılında bozulan Newcomen makinalarından biri onarılması için İskoçyalı mühendis James Watt’a verildi. Makinayı onaran watt aynı zamanda randımanı düşük bu makineyi geliştirmek de istedi. Arkadaşı İskoç kimyacı Joseph Black’tan gizil ısı’yı öğrenmiş olan Watt aynı odayı sürekli ısıtıp soğutmanın ne kadar israflı bir şey olduğunu anladı ve aklına iki oda yapmak fikri geldi. Biri sürekli sıcak , diğeri de sürekli soğuk tutulacaktı. Buhar işini yaparken sıcak odada bulunacaktı ve su haline getirilmesi gerektiğinde supaplar sistemiyle soğuk odaya alınacaktı.
Watt 1781 yılına gelindiğinde makinasını iyice geliştirmiş ve pistonun ileri geri hareketini ustalıkla bir tekerleğin dönme hareketine çeviren mekanik aletleride icat etmişti.
Buhar Türbinleri
1884 yılında İngiliz mühendis Charles Algernon Parsons (1854-1931) ilk başarılı buhar türbinini yapmıştır. Bu sayede yüksek hızlı gemi yapımı kolaylaşmış. Jeneratörlerde kullanılması kolaylaşmıştır.
Buhar Makinasının Verimi
James Watt’ın geliştirmesine rağmen buhar makinalarının verimi halen %7 civarında idi kalan %93 boşa giden ısı olarak kayboluyordu.
Buhar makinasının verimini inceleyen ilk kişi Fransız fizikçi Nicolas Leonard Sadi Carnot’tur (1796-1832) 1824 yılında yayımladığı Ateşin Tahrik Kuvveti Üzerine isimli kitabında buhar makinasının maksimum veriminin en sıcak halindeki buhar ile en soğuk halindeki suyun sıcaklığı arasındaki farka bağlı olduğunu gösterdi. Carnot ısı ve işin birbirlerine dönüşmesi yolunu ilk olarak ele alan kşi olduğundan Termodinamik biliminin kurucusu kabul edilmektedir.
Buharlı Ulaşım Araçları
Buharlı Gemiler
1787 yılına kadar buharlı motorlar sadece su pompalarını ve tekstil makinalarını çalıştırmak için kullanılmıştı. 22 Ağustos 1787 yılında ise Amerikalı mucit John Fitch (1743-1798) ilk vapuru Delaware Nehri’ne indirmiştir. Bir süre Philaderphia ile Trenton arasında düzenli vapur yolculuğu yapılmasını sağlamıştır.Fakat Fitch ticari anlamda başarı kazanamamıştır. 1807 yılına gelindiğinde ise yine Amerikalı mucit olan Robert Fulton saatte 8 km hızla giden adını Clermont koyduğu kırk metre uzunluğundaki vapurları Hudson Nehri’nde işletmeye başladı. Bu sefer Fitch’in tersine ticari başarı kazanıldığından Fulton vapuların mucidi kabul edilmektedir. 1809 yılında ise Moses Rogers komutası altındaki Phoenix okyonusa açılan ilk buharlı vapur oldu. 1811 yılında Mississippi Nehri üzerinde işleyen ilk gemi New Orleans faaliyete geçti.
Okyonusu aşan ilk gemi ise 1819 yılında Georgia Savannah’tan İngiltere’deki Liverpool’a beşbuçuk haftada ulaşan Savannah isimli gemi oldu . Yolculuğun büyük kısmı yelkenlerin açılması ile bitirildiğinden aslında buharlı gemi sayılmazdı.
1827 yılında Türbinlerin ve gemi pervanesinin keşfedilmesi sonucu , pervanenin yan çarktan daha etkili olduğu anlaşıldı ve gemi teknolojisi hızla gelişti.
