تاریخچه موتورهای بخار: از یونان باستان تا انقلاب صنعتی
پیش از اختراع موتورهای احتراق داخلی بنزینی، نیروی محرکه وسایل نقلیه مکانیکی از طریق بخار تامین می‌شد. جالب است بدانید که ایده اولیه موتور بخار به هزاران سال پیش از موتورهای مدرن بازمی‌گردد.
"هرون اسکندرانی"، ریاضیدان و مهندس مصری-رومی در قرن اول میلادی، اولین کسی بود که نمونه ابتدایی از این دستگاه را با نام "آئولیپیل" توصیف کرد. این اختراع، جرقه‌ای بود برای ایده‌های بعدی در این زمینه.
در طول تاریخ، دانشمندان برجسته‌ای به فکر استفاده از نیروی تولید شده توسط حرارت آب برای به حرکت درآوردن ماشین‌آلات افتادند. "لئوناردو داوینچی" نیز در قرن پانزدهم طرح‌هایی برای یک توپ بخار به نام "آرخیتونر" (Architonnerre) ارائه کرد. همچنین، یک توربین بخار ابتدایی در نوشته‌های "تقی‌الدین" (Taqi ad-Din)، ستاره‌شناس، فیلسوف و مهندس مصری در سال 1551 میلادی شرح داده شد.
اما پایه‌های اصلی توسعه یک موتور بخار عملی و کارآمد، تا اواسط دهه 1600 میلادی گذاشته نشد. در این دوره، چندین مخترع موفق به توسعه و آزمایش پمپ‌های آب و سیستم‌های پیستونی شدند که راه را برای موتور بخار تجاری هموار کرد. از این نقطه به بعد، موتور بخار تجاری با تلاش سه چهره مهم به واقعیت پیوست.
توماس ساوری (1650-1715): پیشگام موتورهای بخار
توماس ساوری، مهندس نظامی و مخترع انگلیسی، در سال 1698 اولین موتور بخار ابتدایی را به ثبت رساند. این اختراع بر اساس دیگ بخار "دنیس پاپین" در سال 1679 طراحی شده بود.
ساوری در تلاش برای حل مشکل پمپاژ آب از معادن زغال سنگ بود که ایده موتوری با نیروی بخار به ذهنش رسید. ماشین او شامل یک مخزن بسته بود که با آب پر می‌شد و بخار تحت فشار به داخل آن تزریق می‌گردید. این فشار آب را به سمت بالا و بیرون از چاه معدن می‌راند. سپس از یک آبپاش آب سرد برای متراکم کردن بخار استفاده می‌شد. این عمل خلائی ایجاد می‌کرد که آب بیشتری را از طریق یک دریچه پایینی به داخل چاه معدن می‌کشید.
توماس ساوری بعدها با توماس نیوکامن بر روی موتور بخار اتمسفریک همکاری کرد. از دیگر اختراعات ساوری می‌توان به مسافت‌سنج برای کشتی‌ها اشاره کرد که وسیله‌ای برای اندازه‌گیری مسافت طی شده بود.
توماس نیوکامن (1663-1729): توسعه موتور بخار اتمسفریک
توماس نیوکامن، آهنگر انگلیسی، موتور بخار اتمسفریک را اختراع کرد. این اختراع در واقع یک بهبود نسبت به طراحی قبلی توماس ساوری بود.
موتور بخار نیوکامن برای انجام کار از نیروی فشار اتمسفر استفاده می‌کرد. فرآیند کار به این صورت بود که موتور ابتدا بخار را به داخل یک سیلندر پمپ می‌کرد. سپس بخار با آب سرد متراکم شده و در داخل سیلندر خلاء ایجاد می‌شد. فشار اتمسفر حاصله یک پیستون را به حرکت درآورده و ضربه‌های رو به پایین ایجاد می‌کرد. در موتور نیوکامن، شدت فشار محدود به فشار بخار نبود که این یک تفاوت اساسی با اختراع ثبت شده توماس ساوری در سال 1698 بود.
در سال 1712، توماس نیوکامن به همراه "جان کالی" اولین موتور خود را در بالای یک چاه معدن پر از آب ساختند و از آن برای پمپاژ آب به بیرون از معدن استفاده کردند. موتور نیوکامن پیشگام موتور وات بود و یکی از جالب‌ترین قطعات فناوری توسعه یافته در طول دهه 1700 میلادی محسوب می‌شد.
جیمز وات (1736-1819): انقلابی در موتورهای بخار
جیمز وات، متولد گرینوک، یک مخترع و مهندس مکانیک اسکاتلندی بود که به دلیل بهبودهایی که در موتور بخار ایجاد کرد، شهرت یافت. در سال 1765، در حالی که در دانشگاه گلاسکو کار می‌کرد، وات مامور تعمیر یک موتور نیوکامن شد که ناکارآمد تلقی می‌شد اما بهترین موتور بخار زمان خود بود. این اتفاق باعث شد که این مخترع کار بر روی چندین بهبود در طراحی نیوکامن را آغاز کند.
مهم‌ترین بهبود، اختراع کندانسور جداگانه‌ای بود که در سال 1769 توسط وات به ثبت رسید و از طریق یک شیر به سیلندر متصل می‌شد. برخلاف موتور نیوکامن، طراحی وات دارای کندانسوری بود که می‌توانست خنک باشد در حالی که سیلندر گرم بود. در نهایت، موتور وات به طراحی غالب برای تمام موتورهای بخار مدرن تبدیل شد و به ایجاد انقلاب صنعتی کمک کرد.
واحد توان با نام وات به افتخار جیمز وات نامگذاری شده است. نماد وات، W است و برابر است با 1/746 اسب بخار، یا یک ولت ضربدر یک آمپر.
