Dampfmaschine

Die Dampfmaschine ist eine Wärmemaschine, die thermische Energie aus Dampf in mechanische Arbeit umsetzt. Typische Ausführungen verwenden einen Zylinder, in dem ein Kolben durch Dampfdruck bewegt wird, und eine Kurbelwelle, die die lineare Bewegung in Drehbewegung überträgt. Spätere Systeme nutzen Dampfmaschinen mit Turbinen, bei denen der Dampf eine Reihe von Schaufeln antreibt und so eine Drehung erzeugt. Die Effizienz hängt von Dampfdruck, Kondensation und dem Arbeitszyklus ab.

Die Entwicklung der Dampfmaschine erfolgte im 17. und 18. Jahrhundert. Erste brauchbare Maschinen wurden von Thomas Savery (1698) und Thomas Newcomen (1712) zum Pumpen in Minen gebaut. James Watt leitete ab den 1760er Jahren wichtige Verbesserungen ein, darunter eine getrennte Kondensation und ein doppelt wirkenden Zylinder, was Wirkungsgrad und Einsatzbereich deutlich steigerte. Die Dampfmaschine wurde weltweit zum Antrieb von Fabriken, Bergwerken, Schiffen und später Zügen.

Funktionsprinzip: Dampf wird im Heizkessel erzeugt, unter Druck in den Zylinder eingeführt, dehnt sich aus und verrichtet Arbeit auf den Kolben. Anschließend wird der Dampf abgeführt, häufig in einen Kondensator geleitet, wo er wieder verflüssigt wird. Durch Abkühlung und Kondensation lässt sich der Druck senken und der Zyklus fortsetzen. Hochdruckvarianten brachten mehr Leistung und führten zu frühen Dampflokomotiven.

Ausblick und Vermächtnis: Im späten 19. Jahrhundert führten Weiterentwicklungen zu Dampfmaschinen mit Turbinen, wie der Parsons-Turbine, die in Kraftwerken dominieren. In vielen Bereichen wurden Verbrennungsmotoren und Elektromotoren bevorzugt, dennoch bleiben Dampfturbinen zentrale Bausteine moderner Stromerzeugung. Die Dampfmaschine gilt als Schlüsseltechnologie der Industriellen Revolution und als grundlegendes Lehrmodell der Thermodynamik.