Linha do tempo da tecnologia do motor térmico - Timeline of heat engine technology
Termodinâmica |
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Esta linha do tempo da tecnologia de motores térmicos descreve como os motores térmicos são conhecidos desde a antiguidade, mas têm se tornado dispositivos cada vez mais úteis desde o século 17, à medida que um melhor entendimento dos processos envolvidos foi adquirido. Eles continuam a ser desenvolvidos hoje.
Em engenharia e termodinâmica , uma máquina térmica realiza a conversão de energia térmica em trabalho mecânico , explorando o gradiente de temperatura entre uma "fonte" quente e uma " pia " fria . O calor é transferido da fonte para o dissipador e, neste processo, parte do calor é convertido em trabalho .
Uma bomba de calor é uma máquina de calor que funciona ao contrário. O trabalho é usado para criar um diferencial de calor. A linha do tempo inclui dispositivos classificados como motores e bombas, além de identificar avanços significativos na compreensão humana.
Pré-século 17
- Pré-história - O pistão de fogo usado por tribos no sudeste da Ásia e nas ilhas do Pacífico para acender fogo.
- c. 450 aC - Arquitas de Tarento usou um jato de vapor para impulsionar um pássaro de madeira de brinquedo suspenso em um arame.
- c. 50 DC - Herói da Máquina de Alexandria , também conhecida como Eolipila . Demonstra o movimento giratório produzido pela reação de jatos de vapor.
- c. Século 10 - a China desenvolve as primeiras lanças de fogo que eram armas semelhantes a lanças, combinando um tubo de bambu contendo pólvora e estilhaços como projéteis amarrados a uma lança.
- c século 12 - China, a primeira representação de uma arma mostrando um corpo de metal e um projétil bem ajustado que maximiza a conversão dos gases quentes em movimento para a frente.
- 1125 - Gerbert, um professor nas escolas de Rheims, projetou e construiu um órgão soprado pelo ar que escapava de um recipiente no qual era comprimido por água aquecida.
- 1232 - Primeiro registro de uso de um foguete . Em uma batalha entre chineses e mongóis. (consulte Linha do tempo da tecnologia de foguetes e mísseis para uma visão do desenvolvimento de foguetes ao longo do tempo.)
- c. 1500 - Leonardo da Vinci constrói o Architonnerre , um canhão a vapor.
- 1543 - Blasco de Garay, um oficial da marinha espanhola demonstra um barco movido sem remos ou vela que utilizou a reação de um jato emitido de uma grande chaleira de água fervente.
- 1551 - Taqi al-Din demonstra uma turbina a vapor , usada para girar um espeto .
Século 17
- 1629 - Giovanni Branca demonstra uma turbina a vapor .
- 1662 - Robert Boyle publica a Lei de Boyle que define a relação entre volume e pressão em um gás a uma temperatura constante.
- 1665 - Edward Somerset , o Segundo Marquês de Worcester constrói uma fonte de vapor funcional.
- 1680 - Christiaan Huygens publica um projeto para um motor de pistão movido a pólvora, mas nunca é construído.
- 1690 - Denis Papin - produz projeto para a primeira máquina a vapor de pistão.
- 1698 - Thomas Savery constrói uma bomba d'água movida a vapor sem pistão para bombear água para fora das minas.
século 18
- 1707 - Denis Papin - produz o projeto de sua segunda máquina a vapor de pistão em conjunto com Gottfried Leibniz .
- 1712 - Thomas Newcomen constrói a primeira bomba de água movida a vapor de pistão e cilindro de sucesso comercial para bombear água de minas. É conhecido como motor atmosférico e opera condensando vapor em um cilindro para produzir um vácuo que move o pistão à pressão atmosférica.
- 1748 - William Cullen demonstra a primeira refrigeração artificial em uma palestra pública na Universidade de Glasgow, na Escócia.
- 1759 - John Harrison usa uma tira bimetálica em seu terceiro cronômetro marinho (H3) para compensar as mudanças induzidas pela temperatura na mola de equilíbrio. Isso converte a expansão e contração térmicas em dois sólidos diferentes em trabalho mecânico.
- 1769 - James Watt patenteia sua primeira máquina a vapor atmosférica aprimorada, veja a máquina a vapor Watt com um condensador separado fora do cilindro, dobrando a eficiência dos motores anteriores.
- 1787 - Jacques Charles formula a lei de Charles que descreve a relação entre o volume do gás e a temperatura. Ele não publica isso, no entanto, e não é reconhecido até que Joseph Louis Gay-Lussac o desenvolva e faça referência a ele em 1802.
- 1791 - John Barber patenteia a ideia de uma turbina a gás .
- 1799 - Richard Trevithick constrói a primeira máquina a vapor de alta pressão. Isso usou a força do vapor pressurizado para mover o pistão.
século 19
- 1802 - Joseph Louis Gay-Lussac desenvolve a lei de Gay-Lussac que descreve a relação entre a pressão de um gás e a temperatura.
- 1807 - Nicéphore Niépce instalou seu motor de combustão interna Pyréolophore movido a 'musgo, pó de carvão e resina' em um barco e impulsionou o rio Saône na França.
- 1807 - O engenheiro franco / suíço François Isaac de Rivaz construiu o motor De Rivaz , movido pela combustão interna da mistura de hidrogênio e oxigênio e o usou para mover um veículo com rodas.
- 1816 - Robert Stirling inventou o motor Stirling , um tipo de motor a ar quente .
- 1824 - Nicolas Léonard Sadi Carnot desenvolveu o ciclo de Carnot e o motor térmico hipotético de Carnot associado , que é o modelo teórico básico para todos os motores térmicos . Isso dá o primeiro insight sobre a segunda lei da termodinâmica .
- 1834 - Jacob Perkins obtém a primeira patente para um sistema de refrigeração por compressão de vapor.
- 1850 - Rudolf Clausius estabelece o conceito de sistema termodinâmico e entropia posicionada como sendo que em qualquer processo irreversível uma pequena quantidade de energia térmica δQ é dissipada de forma incremental através da fronteira do sistema
- 1859 - Etienne Lenoir desenvolveu o primeiro motor de combustão interna de sucesso comercial , um motor monocilíndrico e dois tempos com ignição elétrica de gás de iluminação (não gasolina).
- 1861 - Alphonse Beau de Rochas, da França, dá origem ao conceito do motor de combustão interna de quatro tempos, enfatizando a importância até então não apreciada de comprimir a mistura ar-combustível antes da ignição.
- 1861 - Nicolaus Otto patenteia um motor de combustão interna de dois tempos construído em Lenoir.
- 1867 - James Clerk Maxwell postulou o experimento mental que mais tarde ficou conhecido como o demônio de Maxwell . Isso parecia violar a segunda lei da termodinâmica e foi o início da ideia de que a informação fazia parte da física do calor.
- 1872 - Bomba de vapor pulsômetro , uma bomba sem pistão, patenteada por Charles Henry Hall. Foi inspirado na bomba de vapor Savery.
- 1873 - O químico britânico Sir William Crookes inventa o moinho de luz, um dispositivo que transforma o calor radiante da luz diretamente em movimento giratório.
- 1877 - O teórico Ludwig Boltzmann visualizou uma forma probabilística de medir a entropia de um conjunto de partículas de gás ideal, na qual definiu a entropia como sendo proporcional ao logaritmo do número de microestados que esse gás poderia ocupar.
- 1877 - Nicolaus Otto patenteia um prático motor de combustão interna de quatro tempos ( Patente dos EUA 194.047 )
- 1883 - Samuel Griffin de Bath UK patenteia um motor de combustão interna de seis tempos .
- 1884 - Charles A. Parsons constrói a primeira turbina a vapor moderna .
- 1886 - Herbert Akroyd Stuart constrói o protótipo do motor Hot Bulbo , um motor Homogêneo Charge Compression Ignition movido a óleo semelhante ao diesel mais recente, mas com uma taxa de compressão mais baixa e funcionando com uma mistura de ar e combustível.
- 1892 - Rudolf Diesel patenteia o motor Diesel ( Patente dos EUA 608.845 ), onde uma alta taxa de compressão gera gás quente que, então, acende um combustível injetado . Após cinco anos de experiências e assistência da empresa MAN, ele construiu um motor diesel funcional em 1897.
século 20
- 1909, o físico holandês Heike Kamerlingh Onnes desenvolve o conceito de entalpia para a medida do trabalho "útil" que pode ser obtido a partir de um sistema termodinâmico fechado a uma pressão constante.
- 1913 - Nikola Tesla patenteia a turbina Tesla com base no efeito de camada limite .
- 1926 - Robert Goddard, dos EUA, lança o primeiro foguete de combustível líquido .
- 1929 - Felix Wankel patenteia o motor rotativo Wankel ( Patente dos EUA 2.988.008 )
- 1929 - Leó Szilárd , em um refinamento do famoso cenário do demônio de Maxwell, concebe uma máquina térmica que pode funcionar apenas com base na informação, conhecida como motor Szilard .
- 1930 - Sir Frank Whittle, na Inglaterra, patenteia o primeiro projeto de uma turbina a gás para propulsão a jato .
- 1933 - O físico francês Georges J. Ranque inventa o tubo Vortex , um dispositivo de fluxo de fluido sem partes móveis, que pode separar um gás comprimido em fluxos quentes e frios.
- 1935 - Ralph H. Fowler inventa o título ' a lei zero da termodinâmica ' para resumir os postulados feitos por físicos anteriores de que o equilíbrio térmico entre sistemas é uma relação transitiva .
- 1937 - Hans von Ohain constrói uma turbina a gás
- 1940 - O húngaro Bela Karlovitz, trabalhando para a empresa Westinghouse nos EUA, registra a primeira patente de um gerador magneto - hidrodinâmico , que pode gerar eletricidade diretamente de um gás quente em movimento
- 1942 - RS Gaugler da General Motors patenteia a ideia do Heat pipe , um mecanismo de transferência de calor que combina os princípios da condutividade térmica e da transição de fase para gerenciar com eficiência a transferência de calor entre duas interfaces sólidas.
- Década de 1950 - A empresa Philips desenvolve o Stirling-cycle Stirling Cryocooler, que converte energia mecânica em uma diferença de temperatura.
- 1959 - Geusic, Schultz-DuBois e Scoville da Bell Telephone Laboratories USA constroem um Maser de Três Níveis que funciona como uma máquina de calor quântico extraindo trabalho da diferença de temperatura de dois pools de calor.
- 1962 - William J. Buehler e Frederick Wang descobrem a liga de Níquel titânio conhecida como Nitinol, que tem uma memória de forma dependente de sua temperatura.
- 1992 - Os primeiros geradores magneto-hidrodinâmicos práticos são construídos na Sérvia e nos EUA.
- 1996 - O motor Quasiturbine é patenteado. Um motor rotativo sem pistão usando um rotor romboidal cujos lados são articulados nos vértices. Semelhante ao motor Wankel , mas a dobradiça nas bordas permite uma relação de volume aumentada.
século 21
- 2011 - Shoichi Toyabe e outros demonstram um motor Szilard em funcionamento usando um microscópio de contraste de fase equipado com uma câmera de alta velocidade conectada a um computador.
- 2011 - Michigan State University constrói o primeiro motor de disco de onda . Um motor de combustão interna que elimina pistões, virabrequins e válvulas e os substitui por um gerador de ondas de choque em forma de disco.
- 2019 - Um motor térmico quântico em funcionamento baseado em um sistema spin-1/2 e técnicas de ressonância magnética nuclear é demonstrado por Roberto Serra e outros nas Universidades de Waterloo , e na Universidade Federal do ABC e Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas .
- 2020 - Um dispositivo em nanoescala que pode atuar como um motor térmico ou como um refrigerador, utilizando efeitos quânticos, é demonstrado por engenheiros do Laboratório de Dispositivos Avançados RIKEN .
Veja também
Cronogramas relacionados
- Linha do tempo da tecnologia de foguetes e mísseis - Os foguetes podem ser considerados motores térmicos. O calor de seus gases de exaustão é convertido em energia mecânica.
- História da Termodinâmica
- História do motor de combustão interna
- Linha do tempo do motor e tecnologia do motor
- Linha do tempo da energia a vapor
- Linha do tempo da tecnologia de medição de temperatura e pressão
Para uma linha do tempo de toda a tecnologia humana, consulte
Referências
Citações
Fontes
- The Growth Of The Steam-Engine Robert H. Thurston, AM, CE, Nova York: D. Appleton and Company, 1878.
- Engenharia Térmica em Sistemas de Potência Por Ryoichi Amano, Bengt Sundén, página 40, capítulo 'Breve História da conversão de energia'. Volume 22 de Developments in Heat Transfer Series, Série internacional sobre desenvolvimentos em transferência de calor, v. 22, WIT Press, 2008. ISBN 1-84564-062-4 ; ISBN 978-1-84564-062-0 .