Befolkningstilvækst og dampmaskinen

1. Befolkningstilvækst og dampmaskinen Af Michael Friis og Kasper Worm Anderson 1.Z

2. Indholdsfortegnelse • Introduktion til Befolkningstilvækst • Stigende fødselstal • Statistik over befolkningstallene • Faldende dødelighed • Ophør af hunger- og epidemikatastrofer • Dampmaskinens Historie • Selve dampmaskinen • Den første dampmaskine • Fra Newcomen til Watt • Watts pattent • Patentets betydning for udviklingen • Watts 7 principper • Boultons fremtidsplaner • Effekt fra Watts dampmaskine • Skolens dampmaskine

3. Introduktion til Befolkningstilvækst I det attende århundredes England var forholdene meget slemme. Den gang i det attende århundrede havde England en befolkning På seks eller syv millioner mennesker. Men af disse seks eller syv mil. mennesker var mere end en million - sandsynligvis to millioner – fattige mennesker, som det eksisterende sociale system ikke kunne byde noget som helst. Det var et af de store problemer i det attende århundredes England. Grunden til dette høje befolkningstal, ligger i at England havde gode høstår omkring år 1750. Dette resulterede i højere levestandarder, og folk kom i ægteskab i en tidligere alder, hvilket gav flere børn pr. familie. Derpå fulgte en bedre levestandard, som bevirkede at der ikke var så mange børn der døde, og at folk levede længere. Det gjorde at befolkningstallet steg yderligere.

4. Stigende fødselstal Gamle kirkebøger viser et svagt stigende fødselstal fra omkring 1750. Denne stigning skyldes usædvanlige gode høstår. Disse gode høstår besvare befolkningsstigningen, som et resultat af en stigende levestandard. Den forbedrede levestandard skulle have medført en lavere ægteskabs alder og dermed flere børn per. familie.

5. Statistik over befolkningstallene Befolkningstallet i England 1750-1901:

6. Faldende dødelighed I et samfund hvor især børnedødeligheden er høj, er der logisk nok ikke stor sandsynlighed for at et forhøjet fødselstal vil påvirke befolkningstallet væsentligt. Det er langt mere sandsynligt, at det stigende folketal skyldes faldende dødelighed. Grunden til den faldende dødelighed kan forklares ved den stigende hygiejne, større medicinsk viden og bedre ernæringsforhold. Ernæringsforholdene kan have medført, at der blev faldende børnedødelighed. Hvad der angår medicinsk viden, mener medicinalforskere ikke at det kan have gjort nogen særlig stor indflydelse på dødeligheden i det attende århundrede.

7. Ophør af hunger- og epidemikatastrofer Epidemier og hungerkriser forårsaget af fejlslagen høst havde hærget gennem hele århundredet. At epidemierne blev begrænset, kan forklares ved at befolkningen blev mere modstandsdygtig. De gode høstår ved århundredets midte, som også formindskede hungerkatastroferne, kan også have påvirket sundhedstilstanden hos borgerne og der med også påvirket modstandsdygtigheden.

8. Dampmaskines Historie • Man mener at Heron af Aleksandria, der levede i det første århundrede efter kristus, eksperimenterede med at udnytte damp til forskellige formål. • Men vi skal hen til 1500-tallet og 1600-tallet, før der begynder at ske noget. Dette skyldes et behov for ny kraftmaskine.

9. Selve dampmaskinen Dampmaskinen udnytter, at vand udvikler damp når det bliver varmet op, samtidig med at  det udvider sig. Når så det bliver til vand på ny, fylder det igen mindre. Når denne udvidelse og sammentrækning foregår i en lukket cylinder skiftevis under og over et stempel kan det drives frem og tilbage.

10. Den første dampmaskine I 1698 blev den første dampmaskine patenteret af Thomas Savery. Hans konstruktion gjorde brug af det vakuum, som skabes ved kondensationen af damp i cylinderen  (det vil sige når damp bliver til vand). Det brugte man til at løfte vand igennem et pumperør. Princippet i den er, at når en beholder, som er fyldt med damp bliver afkølet, bliver damptrykket så lavt, at luftens tryk på vandoverfladen i brønden kan få vandet til at stige op igennem pumperøret.

11. Fra Newcomen til Watt. Senere hen tilføj Thomas Newcomen et stempel med en tung bjælke, hvis vægt trak stemplet op, således at der blev suget damp ind i cylinderen. Den mest betydningsfulde forbedring i dampmaskinens historie blev foretaget af James Watt i 1769. Han indførte en særlig kondensator, som adskilte den opvarmede og afkølede del, så cylinderen holdtes ved konstant temperatur. I 1792 tilføjede han dampindtag fra begge sider og skabte den dobbeltvirkende dampmaskine, hvor stemplet drives i begge retninger. Derefter fandt han på at bruge et svinghjul, en såkaldt centrifugalregulator, der ved rotation gjorde at kugler slynget udad og opad, og via en forbindelses stang til en ventil lukkede denne for damptilførslen i takt til regulatorens omdrejningshastighed, hvorved regulatoren medvirkede til, at maskinen kørte med jævn hastighed.

12. Watts patent Watts grundlæggende konstruktion blev anvendt med flere ændringer gennem 1800 tallet. Watt fik forlænget sit patent med Matthew Boulton, hvilket forhindrede andre gode ideer at blive realiseret. Hvis nogle prøvede at stjæle hans ideer, eller kom med nye, lagde han sag an mod dem og det betød der ikke kom nogle konkurrenter på markedet. Da Watts patent så udløb, blev det muligt for andre at komme med ideer og forbedringer af dampmaskine. Det fjernede forhindringerne for dampmaskinens udvikling.

13. Patentets betydning for udviklingen Kritikerens påstand om at Watts patent drejede sig om allerede gjorte opfindelser eller om det drejede sig om ideer til fremtidige opfindelser, kan være sandt. Inden Boulton og Watts monopol var der en tvivl om hvordan man kunne indtjene investeringerne. Men da patenterne blev udskudt til år 1800, fik Watt muligheden for at virkeliggøre hans ideer. 1769 patentet sikrede Watt sig alle rettighederne til udviklingen af dampmaskinen. Han sikrede sig patentet, ved at lave syv principper som kunne formindske forbruget af brændsel. Da han så fik patentet, begyndte han at koncentrerer sig om andre forbedringer af dampmaskinen. For da han havde alle rettigheder til den, var der ingen der havde ret til at forsøge sig med udvikling af højtryksdampmaskinen.

14. Watts 7 principper 1. Cylinderen eller dampbeholderen skal hele tiden holdes ligeså varm som dampen mens maskinen arbejdede. 2. Kondensatoren skal holdes lige så kold som luften, maskinen var omgivet af. Dette gøres ved hjælp af vand eller andre kolde stoffer. 3. Den resterende luft eller elastiske damp, som ikke blev kølet ned i kondensatorerne, der kunne forhindre maskinens gang, trækkes ud af en pumpe. 4. Watt brugte dampens ekspansive kraft til at udøve tryk på stemplet. 5. Watts ide var at han rundt om en akse ville sætte en masse cylindere, lidt ligesom en vindmølle, men det kom aldrig til at virke i praksis. 6. Watt planlagde at gøre brug af begrænset afkøling så maskinen kunne fungere ved skiftevis udvidelse og sammentrækning af dampen. 7. Watt anvendte olie, voks, harpiks, talg, kviksølv og andre metaller i flydende form, for at gøre stemplet eller andre dele af maskinens luft og damp tæt.

15. Boultons fremtidsplaner Boulton beskrev sin plan i det brev han i 1768 skrev til Roebuck. Samme tidspunkt som Watt forsøgte at få sit første patent. I brevet beskrev bl.a. at han ikke fandt det anstrengelsen værd at fremstille dampmaskiner til tre grevskaber, men at han fandt anstrengelsen værd at producerer til hele verdenen. Da firmaet Boulton og Watt startede leverede det kun dele af maskinen som f.eks. cylinderen eller ventiler. Så måtte kunden slev købe de resterende dele af maskinen. Udover delene fik kunden en brugsanvisning, der vejledede dem igennem opstillingen af maskinen. Til gengæld blev kunden ved køb af dampmaskinen tvungen til at betale firmaet en tredjedel af de opsparede udgifter.

16. Effekt fra Watts dampmaskine Ud fra de konkrete taloplysninger vi har fået, kan den effekten af Watts dampmaskine vurderes. Watt kom frem til hvad der svare til nutidens definition af en hestekraft nemlig 1 hestekraft = 746 W. Derfor må de dampmaskiner som Boulton og Watt leverede før år 1800,som havde en effekt på 5-20 hestekræfter, altså have 3730 – 14920 W.

17. Skolens Dampmaskine Virkningsgraden af skolens dampmaskine, beregnes ved hjælp af formlen: Agnid = Fgnid * S A (arbejde) viser hvor mange joule man får ud af det arbejde dampmaskinen laver. S (strækning) er omkredsen af aksen ganget med antal gange hjulet kører rundt. Fgnid findes ved at binde et lod rundt om aksen på dampmaskinens hjul. Fgnid er loddets vægt ganget med g ( tyngdeaccelerationskonstanten).