Így van ez a fizikában is: kevés olyan fizikus él illetve élt a földön, aki sokat alkotott mennyiség szempontjából. Általában több éves kutatás és kísérletezés előzi meg azt az utólag egyszerűnek tűnő megállapítást, amit mi akár egyetlen mondatban világosan meg tudunk fogalmazni. Valljuk be: egy fizikus élete unalmas. Ezért esett a választásunk James Wattra - a téma tartalmas, és szorosan kapcsolódik a fizikához, mint általában minden találmány. Egyszerű szerkezet első ránézésre a gőzgép - vagy mégsem az?
A jelentősége óriási: ez az a szerkezet, amely elindította az ipari forradalmat. Maga a találmány különféle formáiban sokáig, a föld egyes részein napjainkig használatban maradt. (Gondoljunk a szegény országok vasútjaira - ők nem nosztalgiázás céljából használnak gőzösöket.) Lehetővé tette a bányászat további fejlesztését (a bányákban a talajvíz szivattyúzására alkalmazták), a fonás és a szövés gépesítését.
A gőzgép működése
A gép feladata egyszerű: a szénben eltárolt fosszilis energiát alakítja át mozgássá, közvetett módon. Minden gőzgép lényeges része a kazán, ahol a gép működéséhez szükséges gőzt fejlesztik. A tüzelőanyag elégetésével előállított magas hőmérsékletű és nagynyomású gőz munkavégzésre képes. Az úgynevezett munkahengerben jön létre a jól záró dugattyú és a gőz között. A dugattyú mozgása azáltal változik, hogy a dugattyú elé, majd mögé egy elosztó segítségével gőzt vezetnek. Így a dugattyú "ide-oda" mozgást végez. A dugattyúrúd egy csuklós hajtókaron át forgómozgást is létrehozhat, ha ez szükséges. A nagynyomású forró gőz miközben munkát végez, kitágul - energiája csökken -, lehűl. Ez az ún. "fáradt gőz" a gőzgépből a szabadba távozik. A dugattyús gőzgép hatásfoka kb. 10 %. A befektetett energiának csak a tizedrészét képes hasznosítani. Működése közben jelentősek a mechanikai energia- és hőveszteségek. Ezért ma már nagyon ritkán használják.
A dugattyús gőzgépeknél a veszteségek nagy része abból adódik, hogy a dugattyú ide-oda haladó mozgását forgómozgássá kell alakítani. Célszerűvé vált egy olyan gép készítése, amelyben a gőz közvetlenül forgómozgást hoz létre. Ez a gőzturbina. A gőzturbina hajtóműve egy ferde helyzetű lapátokkal ellátott kerék. Erre vezetik rá a kazánból a fúvókákon át a nagy sebességgel áramló gőzt. Ez a gőzsugár - a lapáttal való ütközés közben - erőhatásával forgásba hozza a turbinakereket. A gőzturbina hatásfoka eléri a 30 %-ot (A Diesel-motoré hasonló), és teljesítménye több száz megawatt lehet. Ezért alkalmazzák napjainkban elektromos generátorok forgórészének meghajtására.
A nyomás
Először is, mit értünk nyomás alatt? Úgy általában értjük, de tudományosan ezt az "egyszerű" dolgot megközelíteni...
A nyomás fizikai mennyiség, az anyagok egyik fizikai jellemzője, állapothatározó. Definíció szerint egységnyi felületre eső erőhatást adja meg.
A nyomás az intenzív mennyiségek közé tartozik, tehát nem additív, két test között áramlással kiegyenlítődésre törekszik. Jele: p.
A képletben F az erő jele, A a felszíné.
Szabványos SI mértékegysége a Pascal (Pa), származtatása:
A képletben N a newton jele (erőmennyiség). 1 N = 0,1 kg.
Egyéb használatos, vagy történetileg jelentős mértékegységek:
| Jelölés | Olvasat | Magyarázat | Kiszámítás |
| atm | atmoszféra | A tengerszinten mért légnyomás. | 1 atm = 101.325 Pa |
| bar | bar | A légnyomás közelítő értéke. | 1 bar = 105 Pa |
| Torr | Torr | 1 torr = 0,001315 atm | |
| Hgmm | Higany-milliméter | Egy milliméter átmérőjű higanyoszlop hidrosztatikai nyomása. | (n. sz.) |
A gőzgép dugattyújában a nyomásnak nagyobbnak kellett lennie, mint a külső levegő nyomása. A dugattyúban található nyomás minél inkább többszöröse a légnyomásnak, annál inkább erőteljesebb a gőzgép.