Сила пари. Історія парових двигунів

Про книгу

Паровий двигун — надважливий винахід в історії людства. Він замінив людську робочу силу і пришвидшив темп життя. Сила пари стала одним із чинників промислової революції ХІХ століття, що змінила й суспільний лад. Наприклад, сприяла розпаду імперій і скасуванню кріпацтва. Автор пропонує зануритися в ту добу і простежити розвиток парових технологій у світі та Україні.
Переглянути в магазині

Історичний контекст

Починаючи з другої половини ХVIII століття у широкий вжиток людей в Західній Європі входять парові машини. Цей процес почався в Англії й отримав назву промислова революція. На той час Англія була центром потужної Британської імперії, яка мала володіння по всьому світу. Разом з поширенням англійської влади розповсюджувались і технології.

Зворотною стороною технічного прогресу стала втрата робочих місць робітниками, які заробляли на життя механічною працею. У 60-х роках ХVIIІ століття робітники почали організовувати бунти проти машин. Апогей таких виступів настав на початку ХІХ століття. Робітники виводили з ладу машини. Англійський парламент ввів покарання за пошкодження машин — смертну кару, а проти бунтівників направив війська. Ці виступи ввійшли в історію під назвою рух луддитів.

В Україні таких виступів проти парових машин, як в Англії, не було, бо до наших земель ці машини дісталися значно пізніше. В Україні промисловий переворот датується приблизно 1840–1880-ми роками (тобто на 80 років пізніше). У широкий вжиток парові машини увійшли на підприємствах після скасування кріпацтва в 1861 році, адже саме тоді звільнилася значна кількість робочих рук.

Пізніше парові двигуни стали використовуватися не тільки на підприємствах, а й на залізничному, автомобільному та річковому / морському транспорті, у війську. За допомогою парових котлів почали опалювати житлові будинки і робочі приміщення. Але із плином ХХ століття в широкий вжиток стали входити двигуни внутрішнього згоряння, потужніші за парові. На сьогодні паровий двигун — це радше виняток, аніж норма. Але хто знає, можливо, завтра-післязавтра паровий двигун буде вдосконалений і знову забере пальму першості в світі двигунів.

Коментар для читачів 11+

Ми можемо тільки уявити, яким було життя кілька століть тому, але завдяки історичним артефактам, фотографіям і книгам маємо можливість доторкнутися до спадку минулого. Книга про історію парових двигунів розповідає, як ідея про кипіння води переросла у справжню науково-технічну революцію.

Цікаво спостерігати, як ідея змінює світ довкола: люди створюють нові прилади, будують фабрики, розвивають економіку та торгівлю, жінки здобувають рівні з чоловіками права, у небо піднімаються перші літаки, споруджуються вітряки як джерело альтернативної енергії. А що, як світ змінився, бо у I столітті до Р. Х. давньогрецький математик Герон створив еоліпіл — пристрій, що працював під дією гарячого пару? Інколи складно уявити, до чого призведе наш вчинок: чи допоможе вивчення десяти іноземних слів опанувати мову? Чи розростеться сад, якщо посадити кісточку вишні? Чи засмутиться мама, якщо залишити брудний посуд в умивальнику?

Кожен наш вибір, дія чи ідея запускає механізм змін. На щастя, ми можемо вибирати, як вчинити. На жаль, інколи дії мають неприємні наслідки. Впевнені, що ця книга допоможе повірити в себе, адже часто найнесподіваніші ідеї, підкріплені наполегливістю та бажанням творити благо, покращують світ.

Як читати:

Книга невеличка, тому ти зможеш прочитати її досить швидко. Загалом пропонуємо відстежувати зміни, які відбулись у світі з появою парового двигуна — так ти безпосередньо побачиш, як маленька ідея спроможна впливати на людство.

А ось конкретні поради, як можна читати цю книгу:

  1. Вибрати запитання — не читаючи, спробувати відповісти на них наперед; після цього прочитати розділ і знову продивитися початкові запитання до нього, порівнявши свої відповіді, адже тепер ти знатимеш більше.
  2. Створити комікс чи майнд-меп, який буде ілюструвати суспільні, економічні та технологічні зміни, що відбулися з винайденням парового двигуна. Якщо не любиш малювати — зроби карту або хроніку, таймлайн.
  3. Читати по розділу та занотовувати по 3 основні факти, про які ти дізнався/лася.

У книзі є кілька важливих деталей, які варті твоєї уваги

Важливі теми книги:

  • Ти — автор/ка свого життя.
  • Особиста свобода громадян.
  • Прийняття помилок.
  • Безпечна сила

Ти автор/ка свого життя

Як і будь-який визначний винахід, люди використовували парові двигуни з різною метою. Поява промислових верстатів, автомобілів, потягів і розвиток судноплавства слугували їм на користь. Можна простежити, що позитивні зрушення відбулися не тільки в технологічній сфері, а й у політичній (розвиток міжнародних відносин) і соціальній (скасування кріпацтва). Водночас паровими двигунами забезпечували зброю: танки, бойову техніку, військове спорядження. Війни, насильство, загибель людей — це теж наслідки використання цієї розробки. Чому так?

Ти — автор/ка свого життя, а це означає, що ти можеш самостійно вирішувати і робити вибір. Один із виборів — брати на себе відповідальність, тобто обдумувати наслідки своїх дій та вміти їх пояснити, адже вони можуть як покращити світ, так і завдати комусь шкоди.

Капітани команд проявляють відповідальність, коли розробляють стратегію гри та запрошують гравців: ніхто не знає напевно, чи зможе команда перемогти, дотримуючись запропонованої стратегії, але капітан готовий до будь-якого результату, бо вірить у гравців та впевнений у своїй розробці.

Є й інший вибір — пливти за течією, бути не автором/кою, а жертвою — не думати про наслідки («Може, якось пронесе?»). У такій позиції ми схильні звинувачувати у своїх помилках когось іншого/у («Я запізнився/лася, бо кішка перебігала дорогу» замість «Я запізнився/лася, бо не поставив/ла будильник»), чи просто обставини, оточення, владу — лише не себе. Тоді здається, що всі ображають та підставляють. Безвідповідальність породжує хаос і зазвичай з’являється тоді, коли люди відчувають себе вразливими і слабкими або не мають на що спертися (наприклад, на свої цінності й принципи). Порівняй розділи 2–3 із розділами 5–6: у них детально розповідається про використання однієї ідеї, проте наслідки — зовсім різні.

Особиста свобода громадян

Чимало наукових відкриттів, визначних витворів мистецтва та винаходів були створені у країнах, де цінували особисту свободу своїх громадян.

У розділі 2 ти можеш прочитати про особливості демократії — свободи волевиявлення і про те, як така форма правління впливає на суспільство. Чи траплялося так, що ти відчував/ла напруження та спротив, коли тебе змушували робити щось, що тобі не подобається (скажімо, розв’язувати додаткові задачі з математики влітку)? Найімовірніше, в такі моменти було складно змусити себе старанно виконувати завдання, але ти все одно міг/ла вибирати: відмовитись або вибрати зручний час для занять, зробити перерву, коли втомишся чи захочеш перекусити.

А уяви, що до XIX століття тисячі людей по всьому світу такої свободи не мали. Ба більше, їх використовували як робочу силу, нехтуючи їхніми потребами, бажаннями, здоров’ям і життям — вони були кріпаками чи невільниками. Розвиток науки, технологій і мистецтва був сповільнений. Та чи може людина, яку гнітять та щоденно змушують до тяжкої праці, мати час та натхнення для роботи над власними ідеями, теоріями чи картинами? Пригадай, що саме кінець ХІХ – початок ХХ століття називають епохою революцій та змін. Саме з появою свободи в дослідників, винахідників та митців з’явилася можливість думати не лише про те, як вижити, а й про суспільну користь та світові зміни.

Відомий психолог Абрахам Маслоу (який, до речі, має українське коріння) досліджував людські потреби та мотивацію. Він створив модель ієрархії потреб та теорію про самоактуалізацію — прагнення людини до саморозвитку та реалізації здібностей. Свободу творчості та самовираження ми відчуваємо, коли задоволені базові потреби: ми здорові та ситі, в безпеці, нас люблять і поважають, ми маємо друзів. На щастя, у сучасному світі свобода людини — цінність, захищена законом, а тому люди можуть вільно придумувати нові ідеї, створювати винаходи та витвори мистецтва.

Прийняття помилок

Хто не знає минулого — той не має майбутнього. Робити помилки нормально, важливо аналізувати та брати із собою у майбутнє корисні уроки. Історія винайдення та розробки парових двигунів може бути використана як навчальний матеріал для нових пристроїв. З тобою назавжди залишаться твої знання, уміння та навички, тому сприймай невдачі як можливість розширити кругозір. Чи засмутився автор «Парового воза» Кюньо, коли зрозумів, що його машина може рухатись лише 25 хвилин після пуску? Певно, що так. Чи опустив він руки? Спойлер: ні (у розділі 3 можна дізнатися про долю цього винаходу).

У наш час історії помилок та провалів привертають більше уваги, ніж перемоги. Цікаво спостерігати за діями людини на шляху до реалізації мрії, адже саме у момент переосмислення, пошуку нових ідей для покращення, роботи над помилками відбувається внутрішній ріст та розвиток особистості. Ілон Маск, винахідник і підприємець, неодноразово відкладав запуск своїх проектів, розуміючи, що за ним стежать мільйони людей по всьому світу. Обвал акцій компанії «Tesla», скасування запуску ракети «Crew Dragon» у запланований день — усе це стає приводом до обговорень. Маск перетворює свої помилки та невдачі на щось грандіозне, тому страх невдачі не зупиняє, а надихає продовжувати працювати і вигадувати нові ідеї.

Проте інколи помилки коштують людського життя. Катастрофи, аварії, трагедії, з якими пов’язують парові двигуни, насправді спричинені людською жадобою чи дурістю. У 1865 році власник річкового пароплава «Султана» знехтував ремонтом двигуна — за це поплатилися власним життям близько 1800 людей. Непорозуміння, нехтування інструкціями і правилами безпеки та бажання власної вигоди можуть мати страшні наслідки. Проте маючи змогу вивчити та зрозуміти досвід минулого, ми, сучасники, отримуємо «фору»: тепер існують комісії, що регулярно перевірять стан техніки, а люди користуються захисним обладнанням.

Безпечна сила

Думаємо, ти не залишив/ла без уваги розділ про найбільші катастрофи парових двигунів. Неймовірна сила та потужність пари приносила користь, проте траплялися випадки, коли напруга та тиск розривали пристрої та спричиняли аварії. Створення запобіжного клапану — це намагання зробити силу безпечною і знизити ризик.

Чи бувало, що ти, так само як і скороварка Дені Папена, «вибухав/ла» під тиском сильних емоцій? Кожен із нас може відчувати сильний гнів, сум чи радість, проте часто ми можемо ненароком «вибухнути» і зашкодити людям довкола. Є вислів про останню краплю — уявну межу, яка відділяє наш спокійний стан від неконтрольованого витоку емоцій.

Ти можеш поцікавитися фізичним поняттям сили поверхневого натягу води: склянка може бути заповнена навіть трохи більше, ніж по вінця, проте рідина з неї все одно не виливається. Але настає момент, коли падає та сама «остання крапля», і зі склянки виливається вже значна кількість води. Так само і з нами: коли день не вдався (посварилися з друзями, загубили навушники, розлили суп), то ввечері навіть маленька дрібничка (наприклад, ручка, що припинила писати) може спровокувати гучний скандал. Тоді вода із нашої склянки виходить з берегів, ми «випускаємо пару» — злимося, сваримося, голосно говоримо або навпаки плачемо. У такі моменти ми можемо звернутися до «запобіжного клапану» і мінімізувати ризик вибуху.

Можна попередити оточення, що ти не в гуморі, прогулятися, послухати музику, зайнятися фізичною активністю — зробити щось, що допоможе тобі охолонути і знизити тиск. Говорити про свої почуття — нормально, так ти піклуєшся не тільки про себе, а й про дорогих тобі людей. Для цього можна використовувати «Я-повідомлення» — речення, що починаються зі слів я або мені (наприклад, «Я втомився/лася, злюсь, засмучений/а» та «Мені треба побути на самоті / складно зараз відповідати на запитання» тощо). Таке формулювання допоможе оточенню зрозуміти, що саме з тобою відбувається і сприятиме подальшому спілкуванню. Адже погодься, фрази на кшталт «Ви мене всі дістали» звучать як звинувачення (дивись пункт 1 про позицію автора та жертви).

Використовуйте «Я-повідомлення», щоб допомогти оточенню зрозуміти ваші почуття та налагодити спілкування.

Коментар для батьків

Книга «Сила пари. Історія парових двигунів» — наче машина часу, яка занурює в різні часи та суспільства, розповідаючи історію світу через процес винайдення парового двигуна. Цікаво, як спостереження за кипінням води провокує «ефект метелика» — несподівані глобальні зміни в житті тисяч людей на кількох континентах. Окрім обговорення історичних фактів та цифр, вам може бути корисно поспілкуватися з дитиною про причинно-наслідкові зв’язки дій та вчинків.

По-перше, особливість підліткового віку — активний розвиток префронтальної кори, яка відповідає за прогнозування дій. Остаточно ця частина головного мозку формується до 25 років, тому в підлітковому та юнацькому віці ми часто робимо стільки шалених та необдуманих речей. Фізіологічні процеси пояснюють, чому підлітки схильні до ризику і часто беруть участь у небезпечних іграх (наприклад, «Синій кит»). Навичка передбачати наслідки може бути сформована з дитинства, проте свідоме прогнозування повноцінно функціонуватиме після повноліття.

По-друге, підлітки орієнтовані на швидкий результат. Перспектива успішної кар’єри через 30 років видається занадто примарною, а от насолода від комп’ютерної гри тут і зараз — цілком реальна. Тому часто підлітки не вбачають сенсу в ранковій руханці (яка стане звичкою і може зберегти бадьорість навіть у літньому віці). Або й навіть у грі з досвідченішими суперниками, адже вони вважають, що все одно програють (хоча лише під час гри із сильним гравцем можна побачити, куди рухатися далі).

Що допоможе навчити передбачати наслідки вчинків та ставити довгострокові цілі?

  1. «Ефект метелика»
  2. «Діаграма Ішікави», або «Діаграма риб’ячої кістки»
  3. «Конструктивний зворотний зв’язок»

«Ефект метелика»

Це приклад того, як незначні дії можуть стати причиною глобальних змін. Спробуйте придумати послідовні ланцюжки, які розкривають наслідки вчинків. У формі гри ви можете разом фантазувати і придумувати історії, які стосуються навіть побутових дій чи важливих ситуацій у світі.

Є цікава вправа, яку використовують у світі бізнесу — «П’ять — і що?». Необхідно придумати 5 наслідків до події, які відбуватимуться послідовно. Так можна, наприклад, пропрацьовувати страхи, прогнозуючи 5 разів наслідки до події, яка на початку лякала.

Наприклад, можна спрогнозувати, що станеться, якщо не зважати на страх публічних виступів і погодитись взяти участь у виставі. Події можуть розгортатися так:

  • я приймаю запрошення — і що?
  • мені доведеться ходити на репетиції — і що?
  • я буду кожного дня на сцені — і що?
  • я запам’ятаю текст, бо буду практикуватись — і що?
  • мені не потрібно буде хвилюватись, що я щось забуду — і що?
  • виступлю добре.

Таким способом можна розглянути кілька варіантів розвитку подій — оптимістичний та песимістичний. Спробуйте обміркувати обидва і порівняти, як змінюється фінальний результат. На рішення впливають наші переконання, але змінивши переконання, ми можемо вибрати сценарій, який буде найбільш прийнятний та приємний.

«Діаграма Ішікави», або «Діаграма риб’ячої кістки»

Познайомте підлітків із цією методикою планування. У ній голова риби — це кінцева мета, а хвіст — початок. Кісточки риби — кроки для досягнення бажаного. Рухаючись від фінішу до старту, можна глобальніше оцінити ситуацію: так бажаний результат не видаватиметься таким далеким і недосяжним, а навпаки цілком реальним.

«Конструктивний зворотний зв’язок»

Надавайте його підліткам, адже вони дуже чутливі, а тому часто закриваються, коли чують критику. Інколи вони й самі можуть не розуміти, чому вчинили саме так, проте їм важлива підтримка. Невдало пофарбоване волосся чи сварка з друзями можуть сприйматися занадто емоційно, а тому зробити раціональні висновки та провести «роботу над помилками» досить складно. Є проста формула для зворотного зв’язку:

  • Що добре?
  • Що можна покращити?
  • Як це можна зробити?

Використовуючи ці запитання, ви можете допомогти проаналізувати та привласнити досвід і сформувати нову стратегію поведінки, і найголовніше — дати дитині потрібну підтримку.

Запитання для обговорення

  1. Водяна пара не має кольору, смаку і запаху. Що ж тоді ми бачимо над горнятком чаю? (Сконденсовані краплинки води, але вже не пару.)
  2. Де в побуті ми застосовуємо процес випаровування?
  3. Як ти гадаєш, навіщо Герон створював еоліпіл — пристрій без жодного практичного застосування? Що його спонукало це робити?
  4. Що таке кулачок? А ексцентрик? Що означає споріднене з ним слово «ексцентричний»? (Ексцентрик — диск або вал, вісь обертання якого не збігається з геометричною віссю.)
  5. Де ти міг/ла бачити поршні? (В втомобілях, шприцах.)
  6. У пароплава паровий двигун обертає лопаті гребних коліс, і завдяки цьому пароплав «відштовхується» від води і рухається. А де можна знайти зворотний процес — коли річка обертає колесо для виконання роботи? (У водяних млинах, гідроелектростанціях.)
  7. До якої групи музичних інструментів відноситься орган?
    – ударні;
    – духові;
    – струнні.
  8. На що схожі римські цифри? Як люди могли їх вигадати?
  9. Як і раніше, потужність автомобільних двигунів іноді досі визначають у кінських силах. «Кінська сила» — це скільки? (Кінську силу визначають так: 75 кгс·м/с, тобто це потужність, яка потрібна для равномірного піднімання вантажу, масою 75 кг зі швидкістю 1 м/с, за звичайного прискорення вільного падіння. Отже 1 кінська сила — це майже 735,5 Вт)
  10. Де ще можна застосовувати м’язову силу в’язнів?
  11. Які природні сили для отримання енергії людство використовує зараз? (Сонячні, вітрові, припливні, сили гідроелектростанції тощо.)
  12. Що таке гуральня?
  13. Які потреби має забезпечити двигун для приводу устаткування? Що не могла забезпечити м’язова сила чи сила води і вітру?
  14. Як так відбувається, що різні люди в різних куточках світу, не змовляючись, роблять подібні відкриття?
  15. Що потрібно для того, щоб виготовити двигун?
  16. Які галузі потрібно розвивати в державі для того, щоб уможливити корисні відкриття?
  17. Як пов’язаний розвиток країни і особиста свобода людей у ній?
  18. Які навички розвиває винахідник/ця, працюючи над своїм витвором?
  19. Одиниці вимірювання якої фізичної величини названо на честь шотландського винахідника парових двигунів? (Ватт — одиниця вимірювання потужності, названа на честь Джеймса Ватта.)
  20. Як Джеймс Ватт зміг зробити парові двигуни справді ефективними, які втрати енергії вдалось усунути?
  21. Хто з винахідників парових машин був хоумскулером?
  22. Який приблизно коефіцієнт корисної дії в автомобільних двигунів внутрішнього згоряння? А в електродвигунів? (30 % і 80 % відповідно.)
  23. Які зрушення відбулись у суспільстві завдяки винайденню парового двигуна?
    – зростання видобутку вугілля;
    – збільшення виробництва сталі;
    – збільшення заробітної плати;
    – підвищення рівня життя;
    – зростання виробництва побутових товарів;
    – урбанізація (зростання міст);
    – пришвидшення і захищеність подорожей;
    – покращення засобів зв’язку;
    – загальне виборче право;
    – освіта для жінок;
    – поява профспілок;
    – розвиток науки.
  24. Що означає вислів «Вікторіанська епоха»?
  25. Чому королева була першою жінкою, яка отримала анестезію під час пологів? (Не тому, що решта може і потерпіти, а щоб показати, що це безпечно і щоб інші погоджувались.)
  26. Хто такі суфражистки?
    – жінки, які готували суфле;
    – жінки легкої поведінки, які супроводжували армію в походах;
    – жінки, які виборювали виборче право для жінок;
    – жінки, які вперше почали носити штани;
    – жінки, які брали участь у акціях протесту топлес.
  27. Що символізував кожен колір у суфражистському русі?
    – фіолетовий
    – гідність
    – білий
    – надія
    – зелений
    – чистота
  28. Завдяки чому паротяги набули більшої популярності, ніж інший транспорт на паровій тязі? (Вони могли возити за собою вдосталь вугілля, з’єднували міста на суші, перевозили багато пасажирів.)
  29. Для чого за задумом винахідника мали застосовувати «Паровий віз»? А чим це стало згодом? Які ти ще знаєш приклади випадкових винаходів — коли збиралися зробити одне, а вийшло інше?
  30. Скільки років минуло від запуску першого кораблика на паровій тязі до часу, коли люди наважилися перетнути Атлантику на пароплаві?
  31. Чому людям так важлива першість? Які переваги вона дає? Які ризики є у прагненні першості за будь-яку ціну?
  32. На чию честь назвали перший пароплав з гребним ґвинтом? Чим відома ця людина?
  33. Який літальний апарат вперше обладнали паровим двигуном?
  34. Назва дирижабля походить від французького слова, яке означає «керувати». Яке слово також походить від нього? (Dirigere — диригент.)
  35. Чому в Російській імперії спершу не було зацікавлення паровими двигунами?
  36. Для якого виробництва вперше почали застосовувати парові машини в Україні?
  37. Де в Україні налагодили перше виробництво парових машин?
  38. У скільки разів подешевшали парові машини за 100 років?
  39. Потреба у якій професії відпала із розвитком залізниці? Які професії у сфері транспорту в зоні ризику зараз?
  40. Чию увагу серед українських авторів привертали парові машини:
    – Іван Франко;
    – Григорій Сковорода;
    – Іван Нечуй-Левицький;
    – Тарас Шевченко;
    – Іван Котляревський.
  41. Що з’явилося раніше: твір Жуля Верна «20 000 льє під водою» чи підводний човен Роберта Фултона?
  42. Для якої бойової техніки парові двигуни не годилися? А де навпаки були дуже ефективними?
  43. Скільки часу знадобиться, щоб заварити собі чаю високо в горах — більше чи менше, ніж на рівнині? (Скороварка працює завдяки тому, що підвищує тиск приготування страви. Чим вищий тиск — тим швидше. А в горах повітря розріджене, тиск менший, тому часу знадобиться більше.)
  44. Внаслідок чого зазвичай парові котли могли вибухати?
    – самозаймання палива;
    – поломка запобіжного клапана;
    – накопичення метану;
    – необізнаність користувачів;
    – ядерна реакція в котлі;
    – підрив динаміту.
  45. Завдяки чому вдалося зменшити кількість аварій парових двигунів?
  46. Яку назву отримав швидкісний паровий автомобіль?
  47. Як називався найсумнозвісніший пароплав?
  48. Який двигун виявився найуспішнішим конкурентом паровому? Чи є в нього конкуренти зараз?
  49. Які переваги має паровий двигун перед двигуном внутрішнього згоряння?
  50. Яке з джерел енергії тобі видається найбільш надійним і безпечним?
  51. Які ще є види двигунів? Наприклад, є двигуни зовнішнього згоряння, інерційні, водневі, спиртові та багато інших видів. Які в кожного з них переваги і недоліки?
  52. В якому напрямі, на твою думку, буде розвиватись енергетика і транспортні засоби найближчим часом? Чи мають шанс парові машини на відродження?
Бажаєте отримувати інформацію про новинки, знижки та івенти Порталу?