Co nám řekl parní stroj o vesmíru? Existuje víc způsobů, jak mít věci v nepořádku než v pořádku
Když chcete pochopit, jak funguje svět, přiberte si ke Shakespearovi, Darwinovi a Kafkovi také kurs termodynamiky. K jejím klíčovým pojmům patří entropie. Jde o to, že existuje víc způsobů, jak mít věci v nepořádku než v pořádku. O hodně víc.
Parní stroj byl před dvěma sty lety tím, čím jsou dnes počítače a internet. Základem ekonomiky, zdrojem potíží a nespokojenosti, praktickou výzvou pro techniky, kteří hledali možná zlepšení. Jak dosáhnout větší výkonnosti při menších nákladech?
Technologie parního pohonu už tou dobou urazila velký kus cesty. Vzrostla především efektivita. Prvním využitím parního stroje bylo čerpání spodní vody z uhelných dolů. Zpočátku se však dařilo zvýšit těžbu uhlí stěží o tolik, aby to stačilo na samotný pohon stroje! Vynálezci pracovali metodou pokusu a omylu, odhadem a pomocí řemeslného citu. Neměli žádnou teorii, o kterou by se mohli opřít. A i kdyby ji měli, byla by to pro ně nezvyklá představa. Řemeslo a věda – a tedy také technika a věda – byly dvě nesouvisející disciplíny, k jejich opravdovému propojení došlo až v závěru devatenáctého století. Jednou z mála výjimek byla pozoruhodná práce francouzského vojenského inženýra jménem Sadi Carnot.
Když chcete kopat uhlí, potřebujete uhlí
Že má pára sílu, věděli lidé odedávna, skutečná historie parního stroje začala až v osmnáctém století. Díky kuchyňskému vybavení dodnes dobře známe jméno Denise Papina. Ten postavil nízkotlaký stroj kolem roku 1690. Patent na tuto technologii získal po Papinově smrti Thomas Savery a dál ji rozvinul jeho obchodní společník Thomas Newcomen.
V Newcomenově tzv. atmosférickém stroji práci nevykonávala pára, ale atmosférický tlak. Na začátku pracovního cyklu klesá dolů vahadlo pumpy, a tím zvedá píst na opačné straně páky. Pod něj vniká nízkotlaká pára z vroucí vody. Nezvedá ho však, na to by její tlak nestačil. Když je píst v horní poloze, vstříkne se do páry trocha studené vody, ta páru ochladí, pára kondenzuje zpět na vodu, čímž prudce klesne její objem. Pod pístem proto vznikne podtlak. Normální tlak vzduchu píst stlačí dolů, tím zvedne vahadlo – v této fázi se koná užitečná práce. Když je píst dole, začne se pod něj zas pouštět pára, vahadlo vlastní vahou klesá a cyklus se opakuje. Oba ventily bylo zpočátku potřeba ovládat ručně, ale rychle se podařilo jejich činnost automatizovat převodovým mechanismem.
Hlavní problém Newcomenova stroje spočívá v tom, že píst se střídavě ohřívá a chladí, což je neefektivní – spotřeba tepla a tedy paliva je obrovská. Říkalo se, že se v takovém stroji protopí víc uhlí, než kolik se ho díky němu vytěží… což je sice nadsázka, ale
