Кіріспе
Бұл жылу қозғалтқышы технологиясының уақыт жобасы жылу қозғалтқыштарының ежелден бері белгілі болғанын, бірақ 17-шы ғасырдан бастап олардың процестерді жақсырақ түсіну арқасында тиімді құрылғыларға айналғанын көрсетеді. Жылу қозғалтқышы – бұл жылуды механикалық энергияға түрлендіретін кез келген жүйе, оны механикалық жұмыс істеу үшін пайдалануға болады. Олардың жетілдірілуі бүгінге дейін жалғасуда. Инженерлік және термодинамика салаларында жылу қозғалтқышы, жылу энергиясын механикалық жұмысқа «ыстық» көз бен «суық» қабылдағыш арасындағы температура айырмасын пайдалану арқылы түрлендіреді. Жылу көзден қабылдағышқа беріледі, және осы процесте жылудың бір бөлігі жұмысқа айналады. Жылу сорғысы – кері принципте жұмыс істейтін жылу қозғалтқышы. Жұмыс жылудың айырмасын жасау үшін қолданылады. Уақыт жобасында қозғалтқыштар және сорғылар ретінде жіктелетін құрылғылар, сондай-ақ адамның түсінігіндегі маңызды қадамдар көрсетілген.
This timeline of heat engine technology describes how heat engines have been known since antiquity but have been made into increasingly useful devices since the 17th century as a better understanding of the processes involved was gained. A heat engine is any system that converts heat to mechanical energy, which can then be used to do mechanical work. They continue to be developed today. In engineering and thermodynamics, a heat engine performs the conversion of heat energy to mechanical work by exploiting the temperature gradient between a hot "source" and a cold "sink". Heat is transferred to the sink from the source, and in this process some of the heat is converted into work. A heat pump is a heat engine run in reverse. Work is used to create a heat differential. The timeline includes devices classed as both engines and pumps, as well as identifying significant leaps in human understanding.
17 ғасырдан бұрын
Тарихқа дейінгі кезең – Оңтүстік-шығыс Азия мен Тынық мұхиты аралдарындағы тайпалар от жағу үшін қолданған от ұшқышы. б.з.б. 450 ж. – Тарантумдық Архитас сымға ілінген ағаш құсты қозғалту үшін будың күшін пайдаланды. 50 ж. – Александрияның машинасы, сондай-ақ Aeolipile деп те аталады. Будың реакциясынан туындаған айналма қозғалысты көрсетеді. 10 ғасыр – Қытайда алғашқы оттық найзалар пайда болды, олар бамбук түтігінен жасалған, ішінде оқ-дәрі және сынықтар сияқты снарядтар болды, бұл найзаға бекітілген. 12 ғасыр – Қытайда металл корпусы және газдың күшін алға жылдамдыққа максималды түрлендіретін тығыз снарядтары бар қарудың алғашқы бейнесі. 1125 ж. – Реймс мектебінің профессоры Герберт сумен қысылған ыдыстан шығатын ауамен соққышпен жұмыс істейтін орган құрастырып, жасады. 1232 ж. – Ракетаның алғаш рет қолданылуы. Қытай мен моңғолдар арасындағы шайқаста. (Ракета және зымыран технологиясының даму кестесін қараңыз.) 1500 ж. шамасында – Леонардо да Винчи бумен жұмыс істейтін Архитоннер атты зеңбірек құрастырады. 1543 ж. – Испан теңіз офицері Бласко де Гарай ескек немесе желкенсіз, үлкен қайнаған су қазандығынан шыққан реакция күшімен қозғалатын қайық демонстрациялады.
17 ғасыр
1629 жылы Джованни Бранка бу турбинасын көрсетті. 1662 жылы Роберт Бойль тұрақты температурада газдың көлемі мен қысымы арасындағы қатынасты анықтайтын Бойль заңын жариялады. 1665 жылы Ворчестердің екінші маркизі Эдвард Сомерсет жұмыс істейтін бу фонтаны салды. 1680 жылы Кристиан Гюйгенс ұңғы қондырғысымен жұмыс істейтін поршеньді қозғалтқыштың жобасын жариялады, бірақ ол ешқашан құрылмады. 1690 жылы Денис Папин алғашқы поршеньді бу машинасының жобасын жасады. 1698 жылы Томас Севери кендерден су шығару үшін поршенсіз бумен жұмыс істейтін су сорғысын салды.
18 ғасыр
1707 жылы Денис Папин Готфрид Лейбницпен бірлесіп екінші поршенді бу машинасының дизайнын жасады. 1712 жылы Томас Ньюкомен кендерден су шығару үшін алғашқы коммерциялық сәтті поршеньді және цилиндрлі бумен жұмыс істейтін су сорғысын құрастырды. Ол атмосфералық қозғалтқыш деп аталады және цилиндрде буды конденсациялау арқылы вакуум тудырады, бұл атмосфералық қысыммен поршенді қозғалтады. 1748 жылы Уильям Каллен Шотландиядағы Глазго университетіндегі лекциясында алғашқы жасанды тоңазытқышты көрсетті. 1759 жылы Джон Харрисон үшінші теңіз хронометрінде (H3) теңгерім серіппесіндегі температураның әсерін өтеу үшін биметалл жолақты пайдаланды. Бұл екі түрлі металлдың жылулық кеңеюі мен қысқаруын механикалық жұмысқа айналдырады. 1769 жылы Джеймс Уотт өзінің бірінші жақсартылған атмосфералық бу машинасына патент алды, қараңыз: Уотт бу машинасы. Цилиндрден бөлек орналасқан конденсатор бұрынғы қозғалтқыштардың тиімділігін екі есе арттырды. 1787 жылы Жак Шарль газдың көлемі мен температурасы арасындағы байланысты сипаттайтын Шарль заңын тұжырымдады. Бірақ ол оны жариялаған жоқ, ал 1802 жылы Жозеф Луи Гей-Люссак оны дамытып, сілтеме жасағанға дейін бұл заң танылған жоқ. 1791 жылы Джон Барбер газ турбинасының идеясын патенттеді. 1799 жылы Ричард Тревитик алғашқы жоғары қысымды бу машинасының құрастырды. Ол қысыммен берілген бу күші арқылы поршенді қозғалтты.
21 ғасыр
2011 – Шоичи Тоябе және басқалар компьютерге қосылған жоғары жылдамдықты камерасы бар фазалық контраст микроскопын қолдана отырып, жұмыс істейтін Szilard қозғалтқышын демонстрациялады. 2011 – Мичиган мемлекеттік университеті алғашқы толқынды дискілік қозғалтқышты құрастырды. Поршеньдерді, коленвалды және клапандарды жойған, олардың орнына дискі тәрізді соққы толқыны генераторын орнатқан ішкі жану қозғалтқышы. 2019 – Роберто Серра және басқалар Ватерлоо университетінде, Universidade Federal do ABC және Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas-та спин 1/2 жүйесі мен ядролық магниттік резонанс әдістерін пайдаланып, жұмыс істейтін кванттық жылу қозғалтқышын көрсетті. 2020 – RIKEN Advanced Device Laboratory инженерлері кванттық эффекттерді пайдаланып, жылу қозғалтқышы немесе тоңазытқыш ретінде жұмыс істей алатын наноөлшемді құрылғыны демонстрациялады.