Поиски новой энергии
Поиски новой энергии, способной преодолеть ограниченность гидроэнергетики водяного колеса, могли быть, следовательно, направлены по пути использования силы атмосферы, «упругой силы воздуха» или «упругой силы водяного пара». Очевидно, что все эти пути, казавшиеся различными, могли быть успешно реализованы только при обращении к использованию тепловой энергии или, как в то время стали говорить, «движущей силы огня». Знания в области теории тепла в то время были весьма поверхностными. Термодинамика как наука о взаимопревращениях тепловой и механической энергий начала складываться только с середины XIX в. Становление теплоэнергетики базировалось на познании ряда закономерностей, объективно существующих в природе: атмосферное давление; расширение газов от нагревания; упругость водяного пара, получаемого путем кипячения воды; конденсация пара при его охлаждении. Эги сведения тогда еще не были уточнены, не были систематизированы и не сложились в целостную теорию. Они дали толнок практике, а практика, прокорректировав в свою очередь имевшиеся познания, создала предпосылки для обобщения проверенных опытом знаний. Так, в процессе постоянного развития познания практика—этот критерий познания—способствует уточнению, углублению, систематизации знаний. Это одна из общих закономерностей развития.
С ростом производства возрастало потребление мощности, и таким образом «Увеличение размеров рабочей машины и количества ее одновременно действующих орудий требует более крупного двигательного механизма, а этот механизм нуждается в более мощной двигательной силе...»
Как преодоление зависимости от местных, локальных условий, так и возможность концентрации значительных мощностей всецело зависят от свойств источника энергии, удельной энергоемкости самого энергоносителя. Источник тепловой энергии — топливо— имеет высокую энергоемкость. Поэтому поиски нового двигателя, свободного от местной ограниченности, неизбежно приводили к тепловому двигателю и это обстоятельство во многом определяло процесс начального развития теплоэнергетики.
Рассмотрим, каким путем осуществлялся переход от гидроэнергетики к теплоэнергетике. В решении этой задачи можно выделить три этапа развития: а) двигатель неотделим от исполнительного механизма (или рабочей машины); б) двигатель конструктивно обособляется от рабочей машины—потребителя энергии, но еще не становится вполне самостоятельным; в) двигатель становится самостоятельным универсальным двигателем.
Ранние попытки создания теплового двигателя как двигателя, не зависящего от местных условии, были осуществлены для решения задачи о водоподъеме. Устройством такого рода, в котором двигатель конструктивно слит с потребителем энергии, явился паровой водоподъемник англичанина Севери, запатентованный им в 1698 г.
Соприкосновение пара с холодной водой в камере, которая являлась одновременно и двигателем и насосом, приводило к крайней неэкономичности установки, использующей на работу водоподъема только 0,5% тепла, заключенного в топливе. Тем не менее острая нужда в двигателе для откачивания воды из рудников и шахт привела к некоторому распространению установки Севери. Более того, Севери предлагал объединить его установку, способную выполнять единственную функцию — подъем воды, с водяным колесом для придания ей свойств универсального двигателя. Такая комбинированная силовая установка давала возможность водяному колесу, спо-JH собному приводить в движение любую машину, работать в любой точке, где создавался искусственный напор, за счет сжигания подвезенного топлива.