Heute spielen Dampfmaschinen nur noch eine untergeordnete Rolle, denn sie wurden in den meisten Fällen durch Verbrennungsmotoren ersetzt. Allerdings haben Dampfmaschinen einen bedeutenden Anteil zur industriellen Revolution geleistet. Anders als vielfach angenommen, wurde die Dampfmaschine aber nicht von James Watt, sondern von Thomas Newcomen erfunden. Schon 1690 hatten Denis Papin und 1698 Thomas Savery zwar erste Dampfmaschinen entwickelt, diese blieben aber reine Versuchsmaschinen.
Die 1712 von Newcomen erfundene Dampfmaschine hingegen wurde verwendet, um Wasser in einem Bergwerk abzupumpen. Newcomens Dampfmaschine erzeugte Unterdruck in einem Zylinder, der mit Dampf befüllt war. Durch diesen Druckunterschied wurde ein Kolben erst durch den atmosphärischen Luftdruck nach unten gedrückt und durch das Gewicht der durch die Dampfmaschine angetriebenen Pumpenstange wieder nach oben gezogen. Aus diesem Grund wird diese Art von Dampfmaschine auch als atmosphärische Dampfmaschine bezeichnet. Die Übertragung der Kraft zwischen der Kolbenstange und dem Balancier erfolgte durch eine Kette. Der Wirkungsgrad der Dampfmaschine betrug allerdings nur etwa 0,5 Prozent und an dieser Stelle kommt James Watt ins Spiel. Ihm gelang es nämlich, die Dampfmaschine so weiterzuentwickeln, dass sich der Wirkungsgrad deutlich erhöhte. Dazu veränderte er zwei entscheidende Faktoren.
Zum einen verlegte er den Abkühlvorgang aus dem Zylinder in einen separaten Kondensator. Zum anderen beschickte er den Kolben abwechselnd von beiden Seiten mit Dampf, während er auf der jeweils gegenüberliegenden Seite den Auslass zum Kondensator öffnete. Die mechanische Rückführung des Kolbens wurde dadurch überflüssig. Weitere bedeutende Persönlichkeiten im Zusammenhang mit Dampfmaschinen waren unter anderem Robert Filton und Georg Stephenson. Filton baute 1807 das erste funktionsfähige Dampfschiff, Stephenson 1814 die erste Dampflokomotive.
Eine komplexe Dampfmaschine selbst zu bauen, ist recht schwierig. Neben den erforderlichen Materialien und handwerklichem Geschick müssen hierzu nämlich Kenntnisse in den Bereichen Technik und Physik sowie dazu vorhanden sein, wie Dampfmaschinen überhaupt funktionieren. Selbst Modellbauer und Hobbybastler greifen daher oft auf vorgefertigte Bausätze zurück. Um das Prinzip zu verstehen, kann aber eine Art Dampfschiff gebaut werden, das durch Wasserdampf angetrieben wird. Hier die Bauanleitung dazu.
Materialliste für das Dampfschiff:
- 1 kleine, leere PET-Flasche
- 1 kleine, leere Blechdose, beispielsweise von Dosenmilch
- 2 Drahtstücke
- 1 Nagel oder Reißzwecke
- 1 Teelicht
- Silikon oder Alleskleber
Bauanleitung für das Dampfschiff
1.) Zuerst wird der schmale Teil des Flaschenhalses abgeschnitten und die Flasche dann der Länge nach aufgeschnitten. Diese halbe Flasche bildet den Schiffsrumpf.
2.) Als nächstes wird der Draht so gebogen, dass die Blechdose darauf abgelegt werden kann, ohne herunterzufallen. Der Abstand zwischen der Blechdose und dem Schiffsrumpf muss dabei so groß sein, dass das Teelicht später darunter passt. Dann wird der Draht im Schiffsrumpf festgeklebt
3.) Nun wird das Teelicht mittig zwischen den beiden Drähten befestigt. Dazu wird der Wachsbock aus dem Teelicht herausgenommen, die Metallhülle mit dem Nagel oder einer Reißzwecke am Schiffsrumpf fixiert und der Wachsblock wieder eingesetzt.
4.) Zuletzt ist die Blechdose an der Reihe. Diese darf nur noch kleines Loch haben. Sind mehrere Löcher in der Dose, müssen diese verschlossen werden. Die Blechdose wird nun durch das kleine Loch zu etwa einem Drittel mit Wasser befüllt und mit der Öffnung in Richtung Heck auf die Drähte gelegt.
5.) Jetzt wird das Schiff zu Wasser gelassen und das Teelicht angezündet. Sobald das Wasser anfängt, in der Blechdose zu kochen, setzt sich das kleine Dampfschiff in Bewegung.