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WISSENSDURST/018: Himmelsleiter Wissenschaft - Wasserdampf und Eisen (SB)


Himmelsleiter Wissenschaft - Wasserdampf und Eisen


Ben und Stefan - Buntstiftzeichnung: © 2012 by Schattenblick

Grafik: © 2012 by Schattenblick

Nachdem Stefan und Ben klar geworden war, über wie viele Jahrtausende hinweg die Menschen Erfindungen gemacht haben, waren sie ganz froh, ihre Nachforschungen mit der Dampfmaschine zu beginnen. Zwar ist das aus ihrer Sicht auch noch eine ziemlich alte Erfindung, aber eine sehr bedeutsame, da durch sie eine technische Entwicklung in Gang gesetzt wurde, die als die Industrielle Revolution in die Geschichte eingegangen ist.

Ben hatte seinem Vater abends von ihrem Vorhaben erzählt. Der hörte aufmerksam zu und murmelte etwas wie: "Oh, da habe ich eine Idee." Leider verriet er nichts weiter.

Am nächsten Tag verabredeten die beiden Jungs, sich am späten Nachmittag bei Ben zu treffen. Sie wollten planen, wie sie bei den Nachforschungen über die Dampfmaschine vorgehen wollten.

Ben: "Du glaubst nicht, was mein Vater gemacht hat ..."

Sie stürmten die Treppe zu Bens Zimmer hinauf und dort stand auf dem Tisch ein altes, etwas verbeultes Spielzeug.

Stefan: "Was ist denn das?"

Ben: "Mein Vater ist gestern noch auf den Dachboden gestiegen und hat Opas Dampfmaschine hervorgekramt. Das sei damals ein beliebtes Spielzeug für Jungen gewesen, meinte er. Ob sie noch funktioniert, weiß er nicht."

Stefan: "Dann sollten wir das ausprobieren, oder?"

Ben: "Klar, ich weiß auch schon was wir als 'Kohle' benutzen - Trockenbrennstoffstückchen, die mein Vater für den Campingkocher benutzt!"

Sie putzten die Maschine, holten die Schachtel mit dem Trockenbrennstoff und einen kleinen Krug mit Wasser. Dann füllten sie den Kessel mit Wasser auf, verschlossen ihn sorgfältig und legten ein Brennstoffstückchen in die Vorrichtung unter den Dampfkessel. Über einen Kolben und Gestänge sollte, wenn der Dampfdruck groß genug würde, ein Rad zum Drehen gebracht werden. Gespannt saßen Stefan und Ben davor und starrten auf die Dampfmaschine. Aber nichts geschah.

Stefan: "Ich denke mal, dass das Wasser ganz schön lange braucht, bis es kocht und sich Dampf bildet."

Ben: "Glaube ich auch. Vielleicht sollten wir in der Zwischenzeit schon mal sehen, ob wir etwas in Büchern oder im Netz über die Erfindung der Dampfmaschine finden."

Stefan: "James Watt war der Erfinder, wenn ich mich recht erinnere, aber das ist auch schon alles, mehr weiß ich nicht darüber ..."

Ben: "Ach, ja, einen Tipp habe ich noch bekommen. Wir sollten im Netz unter 'Deutsches Museum' suchen, dort sind Abbildungen und Erklärungen zu finden."

Stefan: "Na, dann, lass uns doch damit anfangen."

Ben setzte sich vor seinen Rechner, startete ihn und tippte "Deutsches Museum, München" in das Google-Feld. Von dort aus suchte er nach "Dampfmaschine" und wurde fündig. Stefan behielt währenddessen die Spielzeug-Dampfmaschine im Blick. Ben las leise. Nach einer Weile verließ er die Seiten und gab einen neuen Suchbegriff ins Google-Feld ein: Die Dampfmaschine. Nach wenigen Augenblicken fand er weitere Artikel und las mal hier und mal dort.

Ben: "Also, ich habe schon mal etwas gefunden: James Watt gilt als der Erfinder der Dampfmaschine. Aber sie wurde nicht wirklich von ihm erfunden. Sein Verdienst war die technische Weiterentwicklung der Maschinen, die bereits von anderen gebaut worden waren.
Hör mal, Stefan, schon um 1700 haben Leute mit Dampfdruck experimentiert. In Deutschland war es der Franzose mit Namen Denis Papin und in England war es Thomas Savery. Sie bemühten sich darum, etwas zu erfinden, um mit Feuer Wasser zu heben. Die beiden müssen schon ein paar Ideen gehabt haben, denn der englische Schmiedemeister Thomas Newcomen stützte sich beim Bau seiner Dampfmaschine auf deren Erfahrungen. 1712 baute dieser Newcomen eine praxistaugliche Maschine, die als atmosphärische Dampf- oder Feuermaschine in der Geschichte der Technik ihren Platz fand."

Stefan: "Hast du eine Idee, warum diese Forscher 'mit Feuer Wasser heben' wollten? Auf diese Idee muss man erst mal kommen."

Ben: "Lass uns mal überlegen. Ich suche noch mal eben im Netz, ob ich etwas über diesen Newcomen finden kann. Wenn der die erste brauchbare 'Feuermaschine' gebaut hat, könnte ich mir vorstellen, dass er zunächst vor einem Problem stand, das er lösen wollte ..."

Stefan: "Gute Idee. Ich sehe inzwischen mal nach unserer Dampfmaschine. Das Wasser müsste eigentlich schon ziemlich heiß sein. Autsch, verflucht!"

Ben sah sich um: "Was damit bewiesen wäre. Tut es doll weh?"

Stefan: "Nein, nicht wirklich, hab mich aber ganz schön erschrocken."

Ben: "Halte deinen Finger lieber unter kaltes Wasser, dann gibt es keine Brandblase ..."

Stefan ging ins Bad und Ben suchte weiter nach Herrn Newcomen. Er fand einen ausführlichen Artikel über ihn, dem er entnehmen konnte, dass seine Maschine in englischen Bergwerken eingesetzt wurde. In England wurden um 1700 Zinn und Kupfer abgebaut. In den Stollen, die in die Erde gegraben wurden, sammelte sich Wasser und das musste unbedingt von dort weggeschafft werden, ansonsten hätte man Zinn und Kupfer nicht abbauen können. Die Bergarbeiter befanden sich während ihrer Arbeit unter Tage stets in lebensgefährlichen Situationen. Nicht selten stürzte ein Stollen wegen eindringender Wassermassen ein und Bergleute ertranken. Mit der Dampfmaschine von Newcomen ließ sich eine Pumpe antreiben, die das Wasser abpumpen konnte. Doch hatte sie mehrere Nachteile: sie war sehr laut, hatte eine geringe Pumpleistung, arbeitete nur ruckweise und langsam und außerdem verbrauchte sie Unmengen an Kohle zu ihrer Befeuerung. Gefährlich war seine Dampfmaschine obendrein auch noch. Es kam nicht selten vor, dass der Kessel explodierte und Arbeiter dabei zu Tode kamen oder durch ausströmenden Wasserdampf verbrüht wurden. Als Stefan zurück kam, erzählte Ben ihm, was er gerade gelesen hatte.

Stefan: "Das hätte ich jetzt nicht gedacht. Das waren ja ziemlich üble Zustände für die Bergleute. Aber weißt du, was ich merkwürdig finde? Wenn so viel Kohle gebraucht wurde, um die Pumpe anzutreiben, dann muss diese Kohle auch vorher irgendwo abgebaut worden sein. Soviel ich weiß, geschieht das auch im Bergbau."

Ben: "Ja, ich habe auch noch etwas gefunden. Als die Kohle, die in der Nähe eines Zinn- oder Kupferbergwerkes nicht mehr ausreichte, musste sie von immer weiter her beschafft werden. Das wurde den Minenbetreibern dann wohl zu teuer. Und das wiederum führte dazu, dass sie unbedingt eine Pumpe haben wollten, die weniger Kohle verbrauchte und effektiver arbeitete."

Stefan: "Das hört sich für mich aber nicht so an, als wenn sie sich um die Zerstörung, die mit dem Kohlebergbau einhergeht, Sorgen gemacht hätten ..."

Ben: "Also, was haben wir bisher? Erstens will man Zinn und Kupfer abbauen, was für sich genommen schon nicht ohne große Zerstörungen von Gestein und Erdboden vonstatten geht. Dann muss man Kohlebergbau betreiben, damit man die Dampfmaschine beheizen kann, um die Pumpe antreiben zu können, die den Bergbau ermöglicht ..."

Stefan: "... und Kupfer muss man abbauen, damit man den Kupferkessel der Dampfmaschine bauen kann ...?"

In dem Moment setzte sich das große Rad ihrer kleinen Modell-Dampfmaschine in Bewegung.

Ben: "Sie funktioniert noch. Wir müssen Wasser nachfüllen und neuen Brennstoff drunter stellen."

Stefan: "Tja, so als Spielzeug ist das ja ganz lustig, aber ..."

Ben: "Es ist schon spät geworden. Mir reicht 's erstmal. Was hältst du davon, wenn wir uns um die Weiterentwicklung der Maschine morgen kümmern, ich meine, was dieser James Watt an der ersten Maschine verändert hat und wohin das dann wieder geführt hat?"

"Gute Idee. Damit ich weiterhin gut funktioniere, muss ich auch erst einmal Energie zuführen", meinte Stefan und rieb sich den Bauch.

Ben: "Klar, willst du 'n Stück Kohle?"

Foto: by Wassily freigegeben via Wikimedia als CC-By-SA-3.0 Unported Lizenz

Eine große Dampfmaschine aus neuerer Zeit (um 1950)
Foto: by Wassily freigegeben via Wikimedia als CC-By-SA-3.0 Unported Lizenz

Fortsetzung folgt ...



21. März 2014