عرض مصدر محرك بخاري

[[ملف:Steam engine in action.gif|تصغير|يسار| 300px|رسم متحرك يوضح عمل آلة بخارية]]
''' المحرك البخاري '''هو محرك يستفيد من [[بخار]] الماء المضغوط ذي درجة الحرارة العالية لتحويل [[طاقة حرارية|الطاقة الحرارية]] إلى [[وظيفة|عمل]] ميكانيكي و[[طاقة حركية|طاقة حركة]].<ref>{{استشهاد بويب|الأخير=Lira|الأول=Carl T.|عنوان=The Savery Pump|مسار=http://www.egr.msu.edu/~lira/supp/steam/savery.htm|عمل=Introductory Chemical Engineering Thermodynamics| ناشر=Michigan State University|تاريخ الوصول=11 April 2014|تاريخ=21 May 2013| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20180224014233/http://www.egr.msu.edu:80/~lira/supp/steam/savery.htm | تاريخ أرشيف = 24 فبراير 2018 }}</ref><ref>{{استشهاد بكتاب
|عنوان=The Unbound Prometheus: Technological Change and Industrial Development in Western Europe from 1750 to the Present
|الأخير=Landes
|الأول= David. S.
|مؤلف-وصلة= David Landes
|سنة= 1969
|ناشر =Press Syndicate of the University of Cambridge
|مكان= Cambridge, New York
|isbn= 0-521-09418-6|صفحات=
| postscript = <!--None-->
}}</ref><ref>[https://www.britannica.com:443/eb/article-45691 turbine]." Encyclopædia Britannica. 2007. Encyclopædia Britannica Online. 18 July 2007 {{وصلة مكسورة|تاريخ= مايو 2019 |bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20071216113426/http://www.britannica.com:80/eb/article-45691 |date=16 ديسمبر 2007}}</ref>
[[ملف:Firebox on a steam train.jpg|تصغير|[[فرن]] داخلي لمحرك بخاري على متن [[قطار]].]]
[[ملف:Triple expansion engine animation.gif|تصغير|250px| طريقة عمل '''المحرك البخاري''' الثلاثي: يدخل البخار الساخن من اليسار ثم يُوجه إلى الأسطوانة الثانية ومنها إلى الأسطوانة الثالثة ليخرج منها وقد فقد طاقته.]]

مصطلح المحرك البخاري قد يشير أيضا إلى كامل القاطرة البخارية والسكك الحديدية. التي تعمل بمحرك بخاري.

استخدمت محركات البخار في محطات الضخ، والقاطرات البخارية والسفن. وتعتبر المحركات البخارية أساسية [[الثورة الصناعية|للثورة الصناعية]]، وشاهد على ذلك الاستخدام الواسع في تشغيل الآلات في المصانع والمطاحن. على الرغم من اختراع [[محرك احتراق داخلي|محركات الاحتراق الداخلي]] و[[محرك كهربائي|المحركات الكهربائية]] وحلها محل المحركات البخارية.<ref name=miffin>{{استشهاد بكتاب|عنوان=American Heritage Dictionary of the English Language|مسار= https://archive.org/details/americanheritage0000unse_a1o7|طبعة=Fourth|سنة=2000|ناشر=Houghton Mifflin Company|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20220612051159/https://archive.org/details/americanheritage0000unse_a1o7|تاريخ أرشيف=2022-06-12}}</ref>

وتعتبر [[عنفة بخارية|التوربينات البخارية]] تقنياً نوعاً من المحرك البخاري. وهي تُستخدم على نطاق واسع [[توليد الكهرباء|لتوليد الكهرباء]]. حوالي 86% من مجمل [[طاقة كهربائية|الطاقة الكهربائية]] في العالم تولد باستخدام التوربينات البخارية.<ref name=smil>{{استشهاد|صفحة= 62| عنوان=Creating the Twentieth Century: Technical Innovations of 1867–1914 and Their Lasting Impact|مؤلف= Vaclav Smil|isbn= 0-19-516874-7 |مسار=https://books.google.com/?id=w3Mh7qQRM-IC&pg=PA71&lpg=PA71&dq=Transformer+coltman+1988|تاريخ الوصول=2009-01-03|سنة=2005|ناشر=Oxford University Press|postscript= <!--none-->| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20201205170935/https://books.google.com/books?id=w3Mh7qQRM-IC&pg=PA71&lpg=PA71&dq=Transformer+coltman+1988&hl=en | تاريخ أرشيف = 5 ديسمبر 2020 }}</ref><ref name="Wiser">{{استشهاد بكتاب|عنوان=Energy resources: occurrence, production, conversion, use|الأخير= Wiser |الأول= Wendell H.|سنة= 2000|ناشر= Birkhäuser|isbn= 978-0-387-98744-6|صفحة= 190|مسار= https://books.google.com/books?d=UmMx9ixu90kC&pg=PA190&dq=electrical+power+generators+steam+percent&hl=en&ei=JppoTpVexNmBB4C72MkM&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CDgQ6AEwATgK#v=onepage&q=steam&f=false| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200405113156/https://books.google.com/?d=UmMx9ixu90kC&pg=PA190&dq=electrical+power+generators+steam+percent&hl=en&ei=JppoTpVexNmBB4C72MkM&sa=X&oi=book_result&ct=result | تاريخ أرشيف = 5 أبريل 2020 }}</ref>

المحرك البخاري يتطلب [[مرجل|المرجل]] لتسخين الماء وتحويله إلى [[بخار]]. وتمارس قوة البخار ذو [[ضغط|الضغط]] المرتفع لدفع المكبس في أسطوانة كما في محرك السكك الحديدية، أو في إدارة [[عنفة|التوربينات]]. تلك الحركة التي يمكن تسخيرها لدفع العجلات أو الآلات، والتوربينات التي تولد الكهرباء عن طريق توصيلها [[مولد كهربائي|بمولد للكهرباء]].

من مميزات المحرك البخاري أنه يمكن استخدام مصادر عديدة [[حرارة|للحرارة]] معه لتوليد [[بخار|البخار]] في المرجل ورفع درجة حرارته؛ ولكن الأكثر شيوعاً هو احتراق [[فحم (توضيح)|الفحم]] والحطب أو منتجات [[نفط|النفط]]. ولتوليد الطاقة الكهربائية بواسطة المفاعلات النووية يستخدم [[وقود|الوقود النووي]] أولاً لإنتاج بخار الماء عالي الضغط والحرارة، ثم يُوجه البخار الناتج إلى [[عنفة|التوربين]] والذي يقوم بدوره بتدوير [[مولد كهربائي|المولد الكهربائي]].<ref>{{استشهاد بويب| مسار  = https://rdgs.dk/djg/pdfs/109/1/GEO_109_1_4.pdf| عنوان =| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20130725013047/http://rdgs.dk/djg/pdfs/109/1/GEO_109_1_4.pdf | تاريخ أرشيف = 25 يوليو 2013 | وصلة مكسورة = yes | تاريخ الوصول =  أكتوبر 2020  }}</ref>
      
مخترع المحرك البخاري هو '''[[جيمس واط]]''' ([[1736]] – [[1819]]م) كان مهندسا [[إسكتلنديون|اسكتلندي]]، ولد في '''جرينوك''' من أب كان يعمل بالتجارة دون أن يحقق نجاحا. تلقى واط تدريبه عند صانع للأدوات في [[لندن]]. ثم عاد إلى [[غلاسكو|جلاسجو]] ليعمل في مهنته. وقد كان '''واط '''على علاقة صداقة قوية مع الفيزيائي [[جوزيف بلاك]] مكتشف [[حرارة كامنة|الحرارة الكامنة]]، وكان لهذه الصداقة الأثر الهام في توجيه واط إلى الاهتمام [[طاقة حرارية|بالطاقة الحرارية]] وتوصل إلى أنه يمكن الاستفادة من [[بخار|البخار]] كقوة محركة. وقد أجرى عدة تجارب للاستفادة من ضغط البخار. ثم وقع في يده محرك بخاري من طراز نيوكومن فاخترع له [[مكثف (توضيح)|مكثفا]] وأجرى عليه بعض التعديلات والتحسينات مثل إدخال [[مضخة هواء|المضخة الهوائية]] وغلاف لأسطوانة البخار وزوده بمؤشر للبخار، مما جعل المحرك البخاري آلة تجارية ناجحة.
وقد أدعى''' واط ''' اكتشاف تركيب المتاء قبل [[كافندش]] أو في نفس الوقت. وقد سميت وحدة القدرة الكهربية [[واط]] باسمه تخليدا له.
أسس واط بالاشتراك مع بولتون شركة هندسية هي شركة سوهو للأعمال الهندسية، وقدأدخل الشريكان مصطلح وحدة القدرة الحصانية H.P)Horse Power) حيث 1 كيلوواط =0.746 HP.

== كفاءة المحرك البخاري ==

يضع القانون الثاني للحرارة حدا أقصى لكفاءة الآلة الحرارية. وحتي لو فرض أن الآلة مثالية ولا تفقد حرارة بالاحتكاك فهي لا تستطيع تحويل كمية الحرارة المعطاة لها إلى [[شغل (توضيح)|شغل]] (حركة). والحدود المتحكمة في ذلك هي درجة الحرارة الداخلة في الآلة (أو المتولدة فيها) T1، [[درجة حرارة]] الوسط المحيط بها والذي تخرج فيه الغاز العادم T2، ونعني هنا درجات الحرارة المطلقة [[كلفن]]. وتعطينا معادلة كارنو الكفاءة النظرية لآلة تعمل بين تلك الدرجتين كالآتي:

:<math>\eta_{th} \le 1 - \frac{T_2}{T_1}\,</math>

وهذا الحد يسمى ''' [[كفاءة حرارية|كفاءة دورة كارنو]]''' وهي تعطي كفاءة آلة مثالية لا يحدث فيها أي فقد للحرارة أو احتكاك؛ الفرق بين درجتي الحرارة هو جزء [[طاقة حرارية|الطاقة الحرارية]] الذي تحول إلى [[طاقة حركية]]. ولا يمكن لأي آلة عملية تعدي ذلك الحد مهما كانت تركيبتها.

وبالنسبة '''للآلة البخارية''' التي تعمل ببخار ساخن، ولنأخذ مثلا مثال '''محطة توليد الكهرباء''' والتي تعمل ببخار درجة حرارتهT1= 840 [[كلفن]] يدخل [[عنفة بخارية|توربينا]] لتوليد الطاقة الكهربائية، ويطرد البخار العادم عند درجة حرارته T2= 300 كلفن. تعطينا المعادلة السابقة كفاءة 60%؛ ولكن هذه هي الكفاءة للآلة المثالية. وفي الواقع نجد أن الكفاءة الحقيقية للمحطة تبلغ 36% فقط، ذلك بسبب الاحتكاك الذي يضيع جزءا من الكفاءة. وبالنسبة إلى محطة كهربائية تعمل بالطاقة النووية لتوليد الكهرباء، مثل [[مفاعل كندو|مفاعل كاندو]] بكندا، نجد أنه يحول [[طاقة نووية|الطاقة النووية]] إلى طاقة حرارية تنتج البخار. ويوجه البخار إلى [[عنفة|توربين]] يدير بدوره [[مولد كهربائي]] لإنتاج التيار الكهربائي. تصل درجة حرارة البخار في '''مفاعل كاندو ''' نحو 575 كلفن، ويُطرد البخار المستهلك عند درجة حرارة 300 كلفن (تعادل 25 درجة مئوية) ويسربها إلى النهر القريب. وبحساب الكفاءة النظرية للمفاعل نحصل على كفاءة 50%، ولكن بسبب الاحتكاك نجد أن الكفاءة الفعلية للمفاعل لا تتعدي 32%.

[[ملف:Steam locomotive work.gif|مركز]]

== انظر أيضا ==
* [[عنفة بخارية|توربين بخاري]]
* [[دورة كارنو]]
* [[محرك واط البخاري]]
* [[محرك احتراق داخلي]]
* [[محمص البخار|محمصات البخار]]
* [[وعاء البخار]]
* [[محرك صاروخي]]

== مصادر ==
{{مراجع}}

{{تصنيف كومنز|Steam engines}}
{{آلات}}
{{محركات حرارية}}
{{ثورة صناعية}}
{{شريط بوابات|أعلام|التاريخ|الفيزياء|تقانة|سيارات|صناعة|طاقة|علوم|قطارات|نقل|هندسة ميكانيكية}}

{{ضبط استنادي}}

[[تصنيف:محركات بخارية|*]]
[[تصنيف:اختراعات إنجليزية]]
[[تصنيف:تاريخ الرأسمالية]]
[[تصنيف:تحويل طاقة]]
[[تصنيف:تراث صناعي]]
[[تصنيف:تقنيات الغازات]]
[[تصنيف:ثورة صناعية]]
[[تصنيف:ديناميكا حرارية]]
[[تصنيف:قوة البخار]]
[[تصنيف:محركات مكبسية]]
[[تصنيف:استحداثات القرن 18]]
[[تصنيف:اختراعات القرن 18]]