Physik verstehen 3, Schulbuch

7 James Watt (1736–1819) Der schottische Erfinder begann in London eine Mechanikerlehre. Diese schloss er allerdings nicht ab, weil er meinte, alles Notwendige bereits zu können. Durch die nicht abgeschlossene Ausbildung konnte er keine Werkstatt eröffnen. An einer Universität erhielt Watt schließlich eine Stelle als Instrumentenmacher. Als er dort ein schlecht funktionierendes Modell einer Dampfmaschine von Newcomen reparieren sollte, erkannte er grundlegende Konstruktionsfehler der Maschine. Er verbesserte die Dampfmaschine (  Seite 47), erfand den Fliehkraft­ regler, gründete die erste Dampfmaschinenfabrik und führte die „Pferdestärke“ (PS) als Leistungsangabe ein. Die wattsche Dampfmaschine benötigte zum Erzeugen von Wasserdampf etwa 60% weniger Kohle und erzielte einen Wirkungsgrad von 3%. Die Einheit der Leistung ist nach ihm benannt. Benjamin Thompson, Reichsgraf von Rumford (1753–1814) Der amerikanische Offizier und Erfinder floh während des Unabhängigkeits­ krieges nach England. Dort führte er Versuche zur Sprengkraft von Schießpulver durch. 1784 reiste er nach Deutschland. Beim Ausbohren von Kanonenrohren fiel ihm auf, dass sich diese sehr stark erwärmten. Er schloss daraus, dass der Ursprung der Wärme Bewegung sein muss und dass Wärme kein Stoff ist. In München ließ er Gärten zur Versorgung der Soldaten anlegen, erfand wärme- dämmende Unterwäsche und entwickelte die nahrhafte „Rumfordsuppe“ aus Graupen (einer Gerstenart) und Erbsen zur Versorgung der armen Bevölkerung. James Prescott Joule (1818–1889) Der englische Bierbrauer und Physiker führte mit einem mechanischen Rühr- werk einer bestimmten Menge Wasser mechanische Energie zu. So konnte er das Wasser erwärmen (  Seite 9). Die Wärmeenergie ist die Bewegungsenergie der kleinsten Teilchen. Joule untersuchte auch die Erwärmung von elektrischen Stromleitern. Gemeinsam mit William Thomson fand er heraus, dass sich ein Gas abkühlt, wenn es sich ausdehnt (Joule-Thomson-Effekt  Seite 44). Die Einheit der Arbeit, Energie und Wärmemenge ist nach ihm benannt. Nicolaus August Otto (1832–1891) Der Sohn eines Bauern gilt neben anderen als Erfinder des Viertaktmotors (  Seite 48). Dieser bildet die Grundlage für alle heutigen Benzinmotoren. Anfänglich betrieb er seinen Motor mit brennbarem Gas und zündete das Gas-Luft-Gemisch mit einer Gasflamme. Um von der Gasleitung unabhängig zu sein, baute er den mit Benzin betriebenen Verbrennungsmotor. Hier erzeugt ein Vergaser ein Benzin-Luft-Gemisch, das im Verbrennungsraum („Zylinder“) durch einen elektrischen Funken gezündet wird. Rudolf Diesel (1858–1913) Der deutsche Ingenieur meldete 1892 ein Patent auf seinen robusten Verbrennungsmotor an. Dieser benötigte keine elektrische Zündung und konnte mit billigen Ölen betrieben werden (  Seite 49). Heutige Dieselmotoren haben einen Wirkungsgrad von bis zu 45%, Benzinmotoren nur bis zu 37%. 7.1 James Watt 7.2 Benjamin Thompson 7.3 James Prescott Joule 7.4 Nicolaus August Otto 7.5 Rudolf Diesel Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv