Arbeitsblatt: Zeitalter der Aufklärung - Schülervortrag Dampfmaschine

Zeitalter der Aufklärung Schülervorträge Die Geburtsstunde der Dampfmaschine Erarbeitet euch mit Hilfe dieses Textes einen Kurzvortrag. Dafür stehen euch 30 Minuten zur Verfügung. Jedes Mitglied der Gruppe trägt seinen Teil vor. Der Vortrag sollte ungefähr vier Minuten dauern. Anschliessend gestaltet ihr eine Zusammenfassung aus eurem Vortrag (ein A4-Blatt) für eure Mitschüler. Im Kurzvortrag sollten folgende Punkte erläutert werden: Welches waren die Nachteile der Dampfpumpe um 1700? Wer war James Watt? Was bedeuteten seine Entwicklungen für die Dampfmaschine? Wofür konnten Dampfmaschinen nun eingesetzt werden? Was bedeutete die Dampfmaschine für die industrielle Revolution? Dampfpumpe um 1700 Schon seit etwa 1700 hatten Bastler und Handwerker in England damit begonnen, den Wasserdampf für den Menschen nutzbar zu machen. Die Dampfpumpe arbeitete langsam, lautstark und ruckweise. Und es war gefährlich, mit ihr umzugehen. Der Dampfkessel explodierte leicht, ausströmendes Wasser verbrühte die Arbeiter. Sie wurde darum auch „Feuerteufel genannt. Die erste verwendbare Dampfmaschine wurde 1712 von Thomas Newcomen konstruiert und diente zum Abpumpen des Wassers in einem Bergwerk. Diese so genannte atmosphärische Dampfmaschine erzeugte durch Einspritzen von Wasser in einen mit Dampf gefüllten Zylinder einen Unterdruck gegenüber der Atmosphäre. Mit diesem Druckunterschied wurde der Kolben im Arbeitstakt vom atmosphärischen Luftdruck nach unten gedrückt und anschliessend durch das Eigengewicht der anzutreibenden Pumpenstange wieder nach oben in die Ausgangsposition gezogen. Die Kraftübertragung zwischen Kolbenstange und Balancier erfolgte mittels einer Kette. Der Wirkungsgrad der Newcomenschen Maschine lag bei 0,5 Prozent. Die Dampfmaschine: James Watt Der Maschineningenieur James Watt (1736-1819) erhielt im Winter 1763 den Auftrag, eine Dampfpumpe von Newcomen auszubessern. James Watt biss sich fest; er wollte nicht nur ausbessern, er wollte verbessern, etwas wirklich Brauchbares schaffen! Das war die eigentliche Geburtsstunde der Dampfmaschine. Sie liess Watts Herz und Sinn hinfort nicht mehr los. Ihr widmete er sein ganzes Leben. „Alle meine Gedanken sind auf die Maschine gerichtet, ich kann nichts anderes mehr denken, so schrieb er an einen Freund. Planmässig machte er Versuch auf Versuch, nur unter Mithilfe eines alten Klempners. Er hatte nur die gewöhnlichen Werkzeuge seines Berufs, er hatte kaum Geld, um Material zu kaufen. 1 Zeitalter der Aufklärung Schülervorträge Arbeitsmaschinen James Watt verbesserte den Wirkungsgrad der Newcomenchen Dampfmaschine erheblich, indem er ab 1769 einerseits einen Kondensator entwickelte (so vermied er, dass jedes Mal auch der Zylinder mit abkühlte). Andererseits wurde in den Kolben abwechselnd von der einen und der anderen Seite Dampf eingelassen. So konnte Watt auf das mechanische Rückführen des Kolbens verzichten, und die Maschine bei beiden Kolbenhüben Arbeit verrichten lassen. Zudem gelang es ihm, das Auf und Ab der Kolbenbewegung durch ein Parallelogramm in eine drehende Bewegung (Schwungrad) umzuwandeln. Das war der entscheidende Durchbruch. Denn jetzt konnte man die durch Dampf erzeugte Kraft mit Hilfe von Achsen, Wellen und breiten Lederriemen auf andere Maschinen übertragen. Die Dampfmaschine wurde zur Antriebsmaschine für jede beliebige andere Maschine (nicht mehr nur für Pumpen). Diese anderen Maschinen verrichteten ihrerseits die eigentliche Arbeit: sie waren Arbeitsmaschinen. Erst James Watt schaffte es, wirklich die ganze Kraft des Dampfes für eine solche Maschine auszunutzen. Die Wattche Dampfmaschine ersparte durch diese Verbesserungen gegenüber ihren Vorgängern ein Vielfaches der Wärmeenergie, die zum Betrieb der Maschine notwendig war. Der Wirkungsgrad der Wattschen Maschine erreichte schliesslich 3,0 Prozent. Moderne Dampfkraftwerke funktionieren auch heute immer noch nach seinem Prinzip. Um die Fähigkeit seiner Dampfmaschinen zu demonstrieren, erfand Watt die Leistungseinheit Pferdestärke. Industrielle Revolution Was die Erfindung Watts bedeutete, haben die Menschen damals nicht gleich gesehen. Erst nach und nach entdeckten sie immer neue Einsatzmöglichkeiten der Dampfmaschine. Die ersten Arbeitsmaschinen, die von ihr angetrieben wurden, waren vor allem Spinn- und Webmaschinen. 1767 hatte James Hargreaves die „Spinning-Jenny erfunden, eine Spinnvorrichtung, auf der 18 Fäden gleichzeitig gesponnen werden konnten. Sie verrichtete damit die Arbeit von 18 Menschen gleichzeitig! Die neue Dampfmaschine ersetzte die Kraft des Menschen und der Natur. Mehr noch: sie konnte viele solcher „Spinning-Jennies in fortlaufender Reihe in einem grossen Saal aufgestellt mit ihrer Kraft antreiben. Das war die Geburtsstunde der modernen Fabrik. So hat die wirtschaftlich-technische Kultur des 19. Jahrhunderts ihren Ausgang genommen. An die Stelle des Holzes und der Muskelkraft traten Eisen und Kohle als die neuen Stoffe und Kräfte. Statt der Menschen-, Pferde-, Wind- oder Wasserkraft konnte man sich nun der gewaltigen, tief im Schosse der Erde in Jahrmillionen aufgespeicherten Sonnenenergien bedienen, um sie zur Erzeugung von irdischer Bewegung zurückzugewinnen. Aus der so lange gering geschätzten Kohle Leben spendende Kraft zu erzeugen, dies war das erste grosse Meisterwerk der modernen Technik. Mit Recht datieren daher die Engländer den Beginn ihrer „industriellen Revolution mit dem Jahre 1769, da James Watt das Patent für seine Dampfmaschine erwarb. 1776 bis 1781 überwachte James Watt die Installation von Pumpmaschinen in Kupfer- und Zinnminen. Er fuhr parallel dazu mit seiner Forschung fort und erwarb viele Patente für Erfindungen z.B. für eine Drehkolbenmaschine, eine doppelt wirkende Dampfmaschine sowie einen Dampfmesser. 1788 erfand er den Fliehkraftregulator, mit dem sich die Geschwindigkeit einer Dampfmaschine automatisch regeln lässt. 1790 erfand er ein Druckmessgerät. Anfang des 19. Jahrhunderts zog er sich aus der Firma zurück und widmete sich vermehrt seiner Forschungsarbeit. Nach Watt wurde die Masseinheit Watt als Mass der elektrischen Leistung benannt: 1 1 Volt-Ampère 1 1 Joule/s Zusatzmaterial: Dampfmaschine Newcomen: Dampfmaschine James Watt 2 Zeitalter der Aufklärung Schülervorträge 3