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Industrialisierung

 

Hier findest du die Folien zur Unterrichtseinheit Industrialisierung.


Technische Industrialisierung

 

Inhalt

Anfänge der Industrialisierung 

Papins atmosphärische Dampfmaschine

Erste praktikable Dampfmaschine (Savery)

Weiterentwicklung der Dampfmaschine (Newcomen)  

Weiterentwicklung der Dampfmaschine (Watt) 

Weiterentwicklungen der ersten Dampfmaschine von Papin (Zusammenfassung)

Industrialisierung in Deutschland 

Fortschritte auf verschiedenen Gebieten der Technik beeinflussten sich gegenseitig  

Anwendungen der Dampfmaschine 

Weiterentwicklung der Dampfmaschine - Verbrennungsmotoren

Moteur Lenoir – 1860 

Hubkolbenmotoren 

Der Zweitakt-Ottomotor 

Der Viertakt-Ottomotor

Vergleich: Viertaktmotor ↔ Zweitakter 

Ottomotor: Die Kraftstoff-Gemischbildung 

Der Viertakt-Dieselmotor 

 

Bildergalerie 1 - Industrialisierung

(Abbildungen mit freundlicher Genehmigung des DEUTSCHEN MUSEUMS München)

Alle Folien in einem Heft:

Produktplatzierungen

Hinweis:
Für die Unterrichtseinheit ist die Anschaffung des Skripts für meine Schüler nicht notwendig! Die Folien werden nacheinander bearbeitet und notwendige Materialien ggf. kopiert. (Es sind keine Lösungen zu den Aufgaben enthalten.)

Publikationen

Hinweis:
Die Inhalte dieser Unterrichtseinheit zielen ab auf die Vermittlung eines ersten Eindrucks zur Thematik. Sie richtet sich an Schüler des technisch-naturwissenschaftlichen Wahlpflichtfachs und ist als Einstieg für Schüler der 7./8. Jahrgangsstufe konzipiert.


Im Rahmen der Unterrichtseinheit hält jeder Schüler einen Kurzvortrag zu einem bestimmten Thema. Der Vortrag soll 5 Minuten dauern und mit Hilfe eines Präsentationsprogramms gehalten werden.


Als Präsentationsprogramm wird das quelloffene Office-Paket LibreOffice oder Apache OpenOffice verwendet.

 

Die Bewertung erfolgt nach den Kriterien:

Einhaltung der Zeitvorgabe (5 Pkte),
Foliengestaltung (5 Pkte),
Präsentation der Inhalte (5 Pkte).

 

Hier einige Informationen zur Vorbereitung deines Vortrags:

  • Für die Einhaltung der Zeitvorgabe sollte der Vortrag unbedingt eingeübt werden (vor dem Spiegel oder mit einem Mitschüler). Fachbegriffe verwenden!! 
  • Die Folien sollen keinen kompletten Text enthalten. Stichpunkte bei gut lesbarer Schriftgröße 28 oder 32, Überschriften entsprechend größer.
  • Der Folienhintergrund und die Schriftfarbe sollen einen guten Kontrast haben (Achtung: Die Darstellung des Beamers ist oft schlechter lesbar als am Monitor! – vorher testen).
  • Der Vortrag sollte deutlich, ruhig und langsam durchgeführt werden (angepasste Lautstärke). Während des Vortrags werden keine Fragen der Zuhörer gestellt. Diese kommen anschließend zu Wort.
  • Als Vortragender sollte man sich nicht verstecken. Für die Zuschauer ist der Vortragende die zentrale Person. An den Folien dürfen spezielle Zusammenhänge auch direkt erklärt und gezeigt werden.
  • Die Anzahl der Folien sollte bei 5 Minuten Vortragszeit nicht mehr als 7-8 sein.
  • Eine einleitende Folie kann die Struktur eines Inhaltsverzeichnisses haben und eine kurze Übersicht zu deinem Thema und deiner Vorgehensweise geben.
  • Animationen sind schön, sollen aber den Vortrag nicht zu sehr beeinflussen. Hier gilt die Devise: „Weniger ist hier manchmal mehr“.
  • Keine Angst vor dem Vortrag, eine gute Vorbereitung gibt hier Sicherheit. Gib dein Bestes, mehr kann keiner erwarten.  Evtl. kann ein kleiner Merkzettel für den Vortrag vorbereitet werden. Das gibt Sicherheit, es soll aber nicht nur abgelesen werden!! Lege den Zettel vor dir auf den Tisch, dann kannst du bei Gelegenheit auch einen kurzen Blick darauf werfen.
  • Der Vortragende sollte auch öfter ins Publikum schauen. Das ist vielleicht nicht ganz leicht, aber die Zuhörer fühlen sich dadurch angesprochen und sind aufmerksamer.
  • Hinweise zu den Quellen runden den Vortrag ab und dokumentieren eine gute Vorbereitung. 
  • Am Ende des Vortrags beendet man mit einem schönen Abschluss-Satz und leitet über zu den Publikumsfragen.

Viel Erfolg!

 



Infotext - Industrialisierung


Als Industrielle Revolution wird die tiefgreifende und dauerhafte Umgestaltung der wirtschaftlichen und sozialen Verhältnisse, der Arbeitsbedingungen und Lebensumstände bezeichnet, die in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts begann und verstärkt im 19. Jahrhundert, zunächst in England, dann in ganz Westeuropa und vielen anderen Teilen der Welt zum Übergang von der Agrar- zur Industriegesellschaft geführt hat. 
Die Industrielle Revolution führte zu einer stark beschleunigten Entwicklung der Technik und der Wissenschaften. Dies wurde begleitet von einer starken Bevölkerungszunahme und einer neuartigen Zuspitzung sozialer Missstände. Viele Menschen zogen vom Land in die Städte, ohne dass hinreichende Wohnunterkünfte vorhanden waren. Viele Arbeiten auf dem Land konnten effektiver und mit weniger Arbeitskraft durch den Menschen erledigt werden. Arbeiter wurden auf dem Land dadurch weniger benötigt. Viele Menschen trieb es dadurch in die Städte (Landflucht). Es entstanden viele Fabriken, für die Arbeitskräfte gebraucht wurden. Dies führte zu enormen Veränderungen im Alltag für viele Menschen! Schlechte Lebensbedingungen für die Arbeiter führten immer wieder zu Arbeiterunruhen und Aufständen in der Bevölkerung. Bemühungen um Sozialreformern und Maßnahmen zur Linderung der akuten Not vieler Menschen wurden dadurch angestoßen. Die in vor- und frühindustrieller Zeit am meisten benachteiligten gesellschaftlichen Schichten gewannen im weiteren Verlauf der industriellen Revolution aber auch an Lebensqualität. Breitere Bevölkerungsschichten kamen durch die Arbeit in der Industrie später auch zu relativem Wohlstand.

Der Begriff der Industriellen Revolution kam ursprünglich als Analogie zur Französischen Revolution (1789) in Gebrauch. Die Veränderungen der gewerblichen Produktionsformen vor allem in Großbritannien erschienen epochal ähnlich bedeutsam wie der damalige politische Wandel in Frankreich.
 
Einige Gründe für die gesellschaftlichen Veränderungen waren:
  • Eine vorausgegangene, viele Jahrzehnte währende Friedensperiode;
  • Ein einheitliches Wirtschaftsgebiet ohne Zollschranken in Insellage;
  • Eine auf Großgrundbesitz ausgerichtete, verhältnismäßig produktive Landwirtschaft mit Arbeitskräfteüberschuss;
  • Eine für Verkehr und Transporte günstige Geographie und ergiebige, leicht erschließbare Kohlevorkommen
Beginnendes Maschinenzeitalter
Die seit Mitte des 18. Jahrhunderts zunehmende Anzahl von mechanischen Erfindungen und die neuartige Nutzung nicht-menschlicher Energie kam insbesondere in dem als Schlüsselindustrie fungierenden Textilgewerbe produktiv zur Geltung.
 
Technischer Kerngehalt der Industriellen Revolution:
  1. Die Mechanisierung von Handarbeit durch Maschinen,
  2. Die mechanische Energieerzeugung und Energieumwandlung vor allem durch die Dampfmaschine, 
  3. Die massenhafte Verwendung der mineralischen Grundstoffe Kohle und Eisen.

Technische Erfindungen wie der mechanische Webstuhl und die Dampfmaschine erlaubten die maschinelle Textilverarbeitung und schufen die Grundlage für die Entstehung vieler neuer Fabriken. Die Produktion konnte dadurch gleichmäßiger und weniger anfällig für Störungen bei gleichzeitig hoher Produktivität erfolgen. Mit dem Aufschwung der gewerblichen Produktion und des Handels erwiesen sich die vielfach noch auf das Römische Reich zurückgehenden Straßen in England als völlig unzureichend für den zunehmenden Transport- und Verkehrsbedarf. Kanäle und Schienenwege wurden daher ebenso zu Kennzeichen der frühindustriellen Entwicklung wie Lokomotiven und Schiffe mit Dampfmaschinenantrieb.

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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.



Aufgaben


1) Schau dir das Video "Landtechnik gestern und heute" an.

Bearbeite schriftlich im Heft: 
1a) Beschreibe die Arbeitsweise in der Landwirtschaft früher. (Nenne dazu 5 Stichpunkte)
1b) Welche Veränderungen haben stattgefunden? 
1c) Nenne fünf wichtige Eigenschaften bei der Arbeitsweise der Menschen die sich im Vergleich zur heutigen Zeit verändert haben.

 

2) Schau dir das Video "Wie verlief die Industrielle Revolution?" an.

Bearbeite schriftlich im Heft: 
2a) Welche Veränderung hat bei der Herstellung von Stoffen (Textilien) am Anfang der Industrialisierung stattgefunden? Beschreibe wie früher vorgegangen wurde und was sich dann geändert hat.
2b) Welche Erfindung hatte die entscheidende Rolle bei der Industrialisierung gespielt und warum?
2c) Welche wichtige Rolle spielen "Kohle und Stahl" bei der Industrialisierung?
2d) Warum spricht man bei der Industrialisierung von einer "Revolution" (industrielle Revolution)?
2e) Nenne die drei großen Verlierer der Industriellen Revolution.
2f) Welche Auswirkungen hatte die Industrialisierung für die Kinder?


Infotext - Der Heronsball | Otto von Guericke

 

Der Heronsball

Der Heronsball ist eine von Heron von Alexandria beschriebene Maschine, die die Expansionskraft von Wasserdampf (Wasserdampf benötigt mehr Raum als das Wasser in flüssiger Form) und das Rückstoßprinzip demonstriert. Heron von Alexandria (ca. 1. Jahrhundert nach Chr.) war ein griechischer Mathematiker und Ingenieur. Er lehrte am Museion von Alexandria, dessen Bibliothek berühmt war.
Der Heronsball ist eine der ersten schriftlich überlieferten Wärmekraftmaschinen. Er hatte in der Antike keinen praktischen Nutzwert und wurde als Kuriosum angesehen. Heron von Alexandria beschrieb in seiner Schrift Pneumatika (Pneumatik: Lehre aller technischen Anwendungen bei denen Luftdruck verwendet wird) neben dem Heronsball aber auch praktisch verwendbare Wärmekraftmaschinen in Form automatischer Tempeltüren.

 

Otto von Guericke

Otto Guericke, (1602 – 1686) war ein deutscher Politiker, Jurist, Physiker und Erfinder. Bekannt ist er vor allem für seine Experimente zum Luftdruck mit den Magdeburger Halbkugeln.
Seine wissenschaftliche Hauptleistung ist die Begründung der Vakuumtechnik. In der Öffentlichkeit demonstrierte er die Kraft des Luftdrucks mit spektakulären Experimenten. Besondere Aufmerksamkeit erzielte er 1654, als er auf dem Haidplatz in Regensburg anlässlich eines Reichstags in Anwesenheit von Kaiser Ferdinand III. und vieler Fürsten spektakuläre Experimente zur Wirkung des Luftdrucks vorführen ließ. Guericke hatte im Sommer 1657 zwei große Halbkugeln aus Kupfer (Magdeburger Halbkugeln) mittels einer Dichtung zusammengelegt und pumpte die Luft aus dem Inneren heraus. Anschließend wurden vor jede Halbkugel nacheinander acht Pferde gespannt, die sie auseinander reißen sollten, was aber nicht gelang. Als die Kugeln wieder mit Luft gefüllt wurden, fielen sie von allein auseinander.

 

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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.


Querverweis → Themenseite: Wärmelehre

Infotext - Denis Papin


Denis Papin (* 22. August 1647 in Chitenay, Frankreich; † August 1713 in London) war ein französischer Physiker, Mathematiker und Erfinder, der Bekanntheit für seine Pionierarbeiten zur Entwicklung der Dampfmaschine, und anderen Errungenschaften erlangte. Papin verließ aufgrund der Protestantenverfolgungen 1675 Frankreich und war danach in England und Deutschland tätig, wo er seine meisten Patente als Professor an der Philipps-Universität Marburg von 1687 bis 1707 entwickelte.

Papin wurde in eine bürgerliche Familie in einem kleinen Ort in der Grafschaft Blois geboren. Während seines Studiums entwickelte er ein großes Interesse an physikalischen Problemen.

1671 wurde Papin Assistent von Christiaan Huygens in Paris. Dort arbeiteten beide an der Entwicklung einer Maschine, die sich die Kräfte von Feuer, Dampf und Vakuum zunutze machen sollte. Bereits vor den Versuchen Papins befasste sich Otto von Guericke 1663 mit Experimenten zur Pneumatik, konnte deren Ergebnisse jedoch erst 1672 veröffentlichen.

Im Jahr 1687 nahm Papin einen Ruf an die Universität Marburg in der Landgrafschaft Hessen auf einen Lehrstuhl für Mathematik an. 

1690 berichtete er von einer Dampfmaschine, die er gebaut hatte. Es handelte sich im Wesentlichen um einen Zylinder, in dem sich ein wenig Wasser und ein Kolben befanden. Wenn der Zylinder von außen abwechselnd erwärmt und abgekühlt wurde, bewegte sich der Kolben und lieferte nutzbare mechanische Arbeit. Es war die erste funktionierende Wärmekraftmaschine.

Papin entwickelte 1692 ein Unterwasserfahrzeug und führte die erste Fahrt darin selbst durch. 1695 beschrieb er erstmals eine Dampfdruckpumpe. 1696 erhielt er eine Anstellung beim Landgrafen von Hessen-Kassel und arbeitete an den technischen Voraussetzungen für die Wasserkünste im Bergpark Wilhelmshöhe in Kassel. Während dieser Zeit erhielt Thomas Savery in England das erste Patent für eine Dampfdruckpumpe, die sich aber nicht durchsetzte. Papin war außerdem in die anfängliche Planung des Landgraf-Carl-Kanals involviert, der die Weser mit der Lahn verbinden sollte.

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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.


Dampfmaschine nach Papin [3:51]

Die Dampfmaschine nach Denis Papin wird erklärt und in einer Animation vorgeführt. Sie bildet die Grundlage für die Weiterentwicklungen bis zur Dampfmaschine nach James Watt.

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Infotext - Thomas Savery

 

Thomas Savery

Thomas Savery (* 1650 in Shilstone, Devonshire; † Mai 1715 in London) war ein englischer Ingenieur und Erfinder. Ursprünglich befasste Thomas Savery sich mit dem Schiffbau, so erfand er einen Schiffsantrieb durch ein Schaufelrad. Später wandte er sich der Pumpentechnik zu.


Die Dampfpumpe

Savery baute auf dem atmosphärischen Kolben-Dampfzylinder von Denis Papin auf und konstruierte eine kolbenlose Dampfpumpe, für die er am 2. Juli 1698 unter dem Namen The Miner's Friend (des Bergmanns Freund) ein englisches Patent erhielt. Der Name der Pumpe ist Folge eines Problems der Zeit: Das Grubenwasser musste aus den Bergwerken gepumpt werden. Dies wurde manuell oder von pferdegetriebenen Göpeln und Wasserkünsten erledigt. Mit zunehmender Größe und Tiefe der Bergwerke wurde diese Entwässerung zum bestimmenden Faktor der Rentabilität der Grube. Am 14. Juni 1699 konnte Savery ein Modell seiner Dampfmaschine bei einer Tagung der Royal Society vorführen. 


Funktionsprinzip

Saverys Konstruktion ist eine direkt wirkende Pumpe, in der der in einem Dampfkessel erzeugte Wasserdampf durch seine Ausdehnung und Volumenverringerung bei Abkühlen direkt das Wasser hebt. 


Probleme und Wirkungsgrad

Savery war von der Leistungsfähigkeit seiner Maschine überzeugt; sie hatte jedoch einige gravierende Mängel: Sie konnte die Wassersäule nur um 12 Meter heben; für größere Tiefen mussten mehrere Pumpen hintereinander geschaltet werden. Der benötigte Dampfdruck war in der damaligen Zeit an der Grenze des Machbaren, wofür neben den Lötstellen auch der Stahl und die damals verwendeten Vernietungen verantwortlich waren. Daher mussten die Pumpen und erst recht die Dampfkessel häufig repariert werden. Konstruktionsbedingt erwärmte der Dampf auch das zu pumpende Wasser. Dies führte dazu, dass die Pumpe nur sehr ineffektiv mit einem hohen Energiebedarf funktionierte, so dass die Pumpe aufgrund ihres großen Kohlebedarfs praktisch nur in oder in der Nähe von Kohlebergwerken verwendet werden konnte.
Zusammenarbeit mit Newcomen
Thomas Newcomen war ebenfalls englischer Erfinder und Zeitgenosse von Thomas Savery. Saverys Patent war so weit gefasst, dass er Thomas Newcomen, der 1712 die technisch überlegene atmosphärische Dampfmaschine erfunden hatte, eine Partnerschaft aufnötigen konnte. Bei Newcomens Dampfmaschine handelt es sich, genau wie bei der von Papin, um ein Kolben-Zylinder-System.

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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.


Dampfmaschine nach Savery [4:50]

Die Dampfmaschine nach Thomas Savery wird erklärt und in einer Animation vorgeführt. Sie bildet die Grundlage für die Weiterentwicklungen bis zur Dampfmaschine nach James Watt.


Infotext - Thomas Newcomen


Thomas Newcomen (1663 - 1729) war ein englischer Erfinder.
Newcomen war Schmied und Eisenwarenhändler und hatte einige große Bergwerksgesellschaften als Kunden. Durch das Vorstoßen dieser Bergwerke in immer größere Tiefen ergab sich die Notwendigkeit, effiziente Maschinen zum Abpumpen des eindringenden Grundwassers zu konstruieren.
In zehnjähriger Arbeit erfand Newcomen die atmosphärische Dampfmaschine zur Wasserhaltung in Bergwerken, die der Dampfmaschine von Thomas Savery deutlich überlegen war. Da aber Savery ein weitreichendes Patent auf seine Erfindung hatte, konnte Newcomen seine Maschine nicht patentieren lassen. Deshalb schloss er sich mit Savery zu einer Partnerschaft zusammen.
Seine Maschine nutzte eine Wassereinspritzung, um den Wasserdampf im Zylinder zu kühlen und damit kondensieren zu lassen. Dadurch entstand im Zylinderraum ein Unterdruck, so dass der von außen auf den Kolben wirkende Luftdruck bzw. der Normaldruck der Außenluft diesen wieder in den Zylinder hinein schob. Die bis dahin üblichen Maschinen warteten für die Kondensation einfach, bis der Volumeninhalt im Zylinderraum über das Material des Kolbens – durch die kältere Außenluft bedingt – von selbst wieder abkühlte – Newcomens Erfindung ermöglichte also deutlich höhere Kolbentakte.
Die erste Newcomen-Maschine wurde 1712 in einem Kohlebergwerk in Staffordshire installiert. Der Wirkungsgrad der Maschine lag bei nur 0,5 Prozent. Trotzdem wurden die Dampfmaschinen von Newcomen erst gegen Ende des 18. Jahrhunderts durch die Dampfmaschinen von James Watt verdrängt.
Zu Beginn wurden die Ventile zum Einlassen des Dampfes in den Zylinder und zum Einspritzen des Kühlwassers mit Hand von einem Knaben bedient. Einer dieser Knaben, Humphrey Potter, der auch an einer solchen Maschine zum Öffnen und Schließen der Hähne angestellt war, kam (1712 oder 1713) – wohl aus Bequemlichkeit – um sich die Arbeit zu erleichtern (und weil er mit den anderen Jungen spielen wollte), auf die Idee, die Betätigung der Ventile durch den Gang der Maschine selbst besorgen zu lassen. Er verband in geeigneter Weise den auf- und nieder gehenden Balancier(balken) durch Schnüre mit den Hähnen und hatte damit, ohne sich dessen selbst bewusst zu sein, die Erfindung der selbsttätigen Steuerung gemacht.

→ Animation der Newcomenschen Dampfmaschine (Wikimedia Commons)

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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.


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Infotext - James Watt


James Watt (1736 - 1819) war ein schottischer Erfinder. Seine einflussreichste Erfindung war die Verbesserung des Wirkungsgrades der Dampfmaschine durch Verlagerung des Kondensationsprozesses aus dem Zylinder in einen separaten Kondensator. Watt selbst hielt das von ihm entworfene Gestänge für seine größte Erfindung. 

Watt wurde als Sohn armer, gebildeter Eltern geboren. Sein Vater war Zimmermann und Konstrukteur von nautischen Geräten. Schon als Junge experimentierte er gern und soll die Funktionsweise von jedem Gegenstand, den er in die Finger bekam, erforscht haben. Für ein Medizinstudium, für welches Watt sich interessierte, waren seine Eltern jedoch zu arm. Deshalb begann Watt in London eine inoffizielle Mechanikerlehre. Watt erhielt 1757 eine Stelle als Instrumentenmacher an der Universität von Glasgow. Sein Einraum-Labor entwickelte sich schon bald zum Treffpunkt von Dozenten und Studenten. Watt fand an der Universität viele Freunde, obwohl er „nur“ ein Handwerker war. 


Weiterentwicklung der Dampfmaschine

1764 erhielt Watt als Universitätsmechaniker den Auftrag, das Modell einer Dampfmaschine nach der Bauart von Thomas Newcomen zu reparieren. Watt beschloss, die Maschine – basierend auf Vorarbeiten von Denis Papin – zu verbessern. Um das wechselweise Aufheizen und Abkühlen des Zylinders zu vermeiden, führte er zur Kondensation des Wasserdampfs einen separaten Behälter ein, den Kondensator
Watt gab seine Stelle an der Universität Glasgow auf, um sich stärker der Weiterentwicklung der Dampfmaschine zu widmen. Erst 1769 fand er dann aber die notwendigen Geldgeber und reichte 1769 das englische Patent ein. Watts Verbesserungen ermöglichten eine Ersparnis an Steinkohle von über 60 Prozent. Die erste einsatzfähige Dampfmaschine nach dem Wattschen Prinzip wurde 1776 installiert. 


Drehbewegung statt Linearbewegung

1781 wandelte Watt den Kolbenhub mittels eines Kreisschubgetriebes in eine Drehbewegung um. 1782 konstruierte er eine Dampfmaschine, bei der der Kolben von beiden Seiten durch Dampf bewegt wird. Auf diese Weise wurden wesentlich stärkere Maschinen möglich. Auch führte er die Pferdestärke (PS) als Maßeinheit für die Leistung ein (1PS = 0,74kW; 1 kW = 1,36PS). Die Dampfmaschinen von Watt erreichten schließlich einen Wirkungsgrad von 3 %, das Dreifache der optimierten Newcomen-Dampfmaschinen. 


Wettbewerber

Watt und sein Geldgeber Matthew Boulton behinderten während der Zeit, in der die Watt verliehenen Patente Gültigkeit hatten, erfolgreich die Weiterentwicklung der Dampfmaschine durch konkurrierende Ingenieure. 

 

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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.


Einfach wirkende Dampfmaschine nach James Watt [4:09]

Die einfach wirkende Dampfmaschine nach Watt wird erklärt und in einer Animation vorgeführt. Sie ist grundlegend für die Weiterentwicklungen von James Watt. 

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Zweifach wirkende Dampfmaschine nach James Watt [4:54]

Die zweifach wirkende Dampfmaschine nach James Watt wird erklärt und in einer Animation vorgeführt. Planetengetriebe und Fliehkraftregler sind in der beschriebenen Funktionsweise mit enthalten.



Bildergalerie 2 - Industrialisierung

(Abbildungen mit freundlicher Genehmigung des DEUTSCHEN MUSEUMS München und des TECHNOSEUMS Mannheim)


Infotext - John Smeaton

 

John Smeaton (1724 - 1792) war ein englischer Ingenieur und gilt als der Vater des Bauingenieurwesens, da er die entsprechenden Grundlagen für die Ingenieurwissenschaften legte.

 

Er war einer der besten Ingenieure seiner Zeit und wurde 1753 zum Mitglied der Royal Society (Royal Society → nationale Akademie der Wissenschaften des Vereinigten Königreichs für Naturwissenschaften) gewählt. Er gewann 1759 die Copley Medaille für seine Arbeiten zur Mechanik von Wasser- und Windmühlen. Die Untersuchungen beschrieben das Verhältnis zwischen Druck und Geschwindigkeit von in Luft bewegten Objekten.

 

Bauingenieurwesen

Smeaton arbeitet auf dem einträglichen Feld des Bauingenieurwesens. Durch die Royal Society empfohlen, wurde ihm der Auftrag zur Konstruktion des dritten Leuchtturms auf dem Eddystone von 1755 bis 1759 erteilt, nachdem die beiden Vorgängerbauten den rauen Witterungsbedingungen und der Salzbelastung nicht standhielten. Dabei war er Pionier im Einsatz von hydraulischem Kalk, einer Art wasserfesten Bindemittels, mithin ein Vorläufer des heutigen Zements

 

Maschinenbau

Er untersuchte die Effizienz zahlreicher Dampfmaschinen vom Newcomen-Typ, indem er die Leistung der Maschinen bestimmte, die diese mit einer definierten Menge Kohle umsetzten konnten. Hieraus leitete er den ‚optimalen‘ Zylinderdurchmesser sowie den ‚optimalen‘ Hub ab und erreichte hierdurch eine Verdopplung der Leistung bei gegebener Brennstoffmenge.

 

Zur Optimierung von Dampfmaschinen waren neue Ideen, aber auch handwerkliche Feinarbeit notwendig! John Smeatons Verdienste bei der Weiterentwicklung der Dampfmaschine sind besonders seinen Erfahrungen und Kenntnissen als Bauingenieur zuzuschreiben und liegen im Bereich der handwerklichen Feinarbeiten beim Bau der Maschinen. Dabei spielen oft auch Kleinigkeiten eine wichtige Rolle und können die Effizienz einer Maschine erheblich beeinflussen. 

 

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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.


Infotext - Dampfmaschinen in Deutschland (zusätzliche Infos)

 

Preußen

In Preußen war man bereits 1769 auf die „Feuermaschinen“ aus England aufmerksam geworden. 1785 wurde dann die erste, in Preußen nachgebaute Dampfmaschine wattscher Bauart bei Hettstedt (heute in Sachsen-Anhalt) in Betrieb genommen. Bereits 1778 hatte sich James Watt bereiterklärt, der preußischen Bergverwaltung seine verbesserte Dampfmaschine zur Wasserhebung unter fachmännischer Anleitung zu überlassen. Seine Firma Boulton & Watt forderte jedoch ein 14-jähriges Liefermonopol, eine Bedingung, auf die man im merkantilistischen Preußen nicht eingehen wollte. Unter dem Vorwand einer Erwerbsabsicht wurden Fachleute nach England geschickt. Man sollte sich speziell mit der Funktionsweise der Maschine vertraut machen und entsprechende Baupläne anfertigen. Heute würde man diese Vorgehensweise als Industriespionage bezeichnen. Am 23. August 1785 wurde dadurch die erste deutsche Dampfmaschine wattscher Bauart auf dem König-Friedrich-Schacht bei Hettstedt offiziell in Betrieb genommen. Nach anfänglichen Schwierigkeiten wurde die Maschine zu einem ökonomischen Erfolg. Am 19. Januar 1788 wurde eine Dampfmaschine in Betrieb genommen, die zur Entwässerung der Tarnowitzer Bergwerke diente. 1803 baute Franz Dinnendahl in Essen die erste Dampfmaschine im Ruhrgebiet. 

 

Andere deutsche Staaten

Etwa zeitgleich wurde im Herzogtum Sachsen-Gotha in einem kleinen Vitriol-Bergwerk bei Mühlberg (Thüringen) vom späteren Ingenieur-Leutnant Carl Christoph Besser, der von 1763 bis 1774 bei dem Bergwerk tätig war, die erste funktionsfähige Dampfmaschine Thüringens aufgebaut und über Wochen in Betrieb gehalten, sie diente zum permanenten Fördern des Grubenwassers. 
Von diesen frühen Anfängen bis zur weiten Verbreitung der Dampfmaschine in der Wirtschaft vergingen einige Jahrzehnte. 1836 erstellte man die erste deutsche Dampfmaschinenstatistik, und zwar für den Regierungsbezirk Düsseldorf. Durch technische Verbesserungen, wurden Dampfmaschinen wirtschaftlich immer rentabler. Bis 1861 lag die Zahl der Dampfmaschinen bei 8695 Stück

 

Dampfmaschinen heute

Als Fahrzeugantrieb sind Dampfmaschinen weitgehend durch Verbrennungsmotoren abgelöst worden, die ohne Aufwärmzeit starten, einen höheren Wirkungsgrad haben, größere Leistung bei geringerem Gewicht bieten und komfortabler zu bedienen sind. Weiterhin hat die Dampfmaschine durch die flächendeckende Versorgung mit elektrischer Energie ihre Funktion als zentrale Energiequelle eines Industrieunternehmens verloren, die sie lange Zeit innehatte.

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Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.








Technik:
Der Zweitakt-Ottomotor [6:40] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Technik:
Der Viertakt-Ottomotor [5:23] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Technik:
Der Viertakt-Dieselmotor [6:00] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Elektrizität: [5:30]

Der Elektromotor

Anschaulich wird die Funktionsweise eines Elektromotors erklärt.

→ siehe Themenseite Elektrizität

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Elektrizität: [8:37]

Der Generator

Die Funktion eines Generators wird beschrieben und anschaulich vorgeführt. Weiterhin wird der Induktionsstrom gemessen, mit und ohne Verwendung eines Polwenders und die zugehörigen Induktionsspannungen mittels eines Oszilloskops anschaulich dargestellt.

siehe auch: Themenseite - Elektrizität


Infos zum Thema:

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Quellenangaben zu den Inhalten auf dieser Seite


Infotext ([01] Industrialisierung)

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Infotext ([02] Industrialisierung)

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Infotext ([03] Industrialisierung)

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Infotext ([04] Industrialisierung)

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Infotext ([07] Industrialisierung)

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Infotext ([08] Industrialisierung)

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