Eine Dampfmaschine ist eine Maschine, die Dampf aus kochendem Wasser verwendet, um sie in Bewegung zu setzen. Der Dampf drückt auf die Maschinenteile, um sie in Bewegung zu setzen. Dampfmaschinen können viele Arten von Maschinen antreiben, darunter Fahrzeuge und elektrische Generatoren.
Dampfmaschinen wurden ab dem frühen 18. Jahrhundert in Minenpumpen eingesetzt und in den 1770er Jahren von James Watt erheblich verbessert. Sie waren während der industriellen Revolution sehr wichtig, als sie Pferde, Wind- und Wassermühlen ersetzten, um Maschinen zu betreiben.
Die ersten Dampfmaschinen waren Kolbenmaschinen. Der Dampfdruck drückte auf einen Kolben, der ihn entlang eines Zylinders bewegte, und so hatten sie eine reziproke (hin- und hergehende) Bewegung. Dadurch konnte eine Pumpe direkt bewegt oder eine Kurbel betätigt werden, um ein Rad zu drehen und eine Maschine zu betreiben. Sie arbeiteten mit niedrigem Druck und mussten sehr groß sein, um viel Kraft zu erzeugen.
Dampfmaschinen wurden in Fabriken zum Betrieb von Maschinen und in Bergwerken zum Antrieb von Pumpen eingesetzt. Später wurden kleinere Maschinen gebaut, mit denen Eisenbahnlokomotiven und Dampfschiffe bewegt werden konnten.
Der Dampf zum Antrieb einer Dampfmaschine wird in einem Kessel erzeugt, der Wasser erhitzt, um Dampf zu erzeugen. An den meisten Orten heizt Feuer den Kessel. Der Brennstoff für das Feuer kann Holz, Kohle oder Petroleum sein. Anstelle von Feuer kann Kernenergie oder Solarenergie verwendet werden. Der aus dem Kessel austretende Dampf übt die Kraft auf einen Kolben aus. Ein Ventil schickt den Dampf zu einem Ende des Kolbens und dann zum anderen, um ihn hin- und herzubewegen. Der sich bewegende Kolben schiebt und zieht die Kolbenstange, den Kreuzkopf und die Verbindungsstange, um Räder zu drehen oder andere Maschinen anzutreiben. Das schwere sich drehende Schwungrad gleicht die Kraft des Kolbens aus. Der Regler steuert die Drehzahl des Motors.
Heute sind noch viele Dampfmaschinen in Betrieb. Im Laufe des 20. Jahrhunderts wurden die Kolben durch Turbinen ersetzt, die sich wie eine Windmühle drehen und von Dampfstrahlen angetrieben werden. Diese drehen sich schneller und energieeffizienter als die ursprünglichen Arten von Kolbendampfmaschinen. Sie werden in Kraftwerken zum Betrieb von Generatoren eingesetzt, die Strom erzeugen. Einige Schiffe werden auch von Dampfturbinen angetrieben. Die Kessel von Dampfturbinen können mit vielen verschiedenen Arten von Brennstoff beheizt werden, in einigen Kraftwerken und Kriegsschiffen sogar mit einem Kernreaktor.
