© 2026 SO-rummet.se
Hur uppfanns ångmaskinen?
Ingenjören James Watt vid skrivbordet i sin verkstad där han studerar en liten ångmaskin i arbete. Watts viktiga bidrag till den industriella revolutionen var att förbättra Newcomens ångmaskin så att den blev betydligt mer effektiv.
I äldre historieböcker kan man läsa att James Watt uppfann ångmaskinen. Det förekommer till och med en bild som visar hur han fick idén. Den lilla pojken James sitter med fundersam min och håller en tesked framför pipen på en tekokare som står i den öppna spisen. Elden flammar, och ångan växer ur pipen och kondenseras till vattenpärlor på teskeden – och den blivande uppfinnaren grubblar och tänker.
Det hela är en historia som någon fantiserat ihop. James Watt är en av ångmaskinens uppfinnare, den siste i en ganska lång rad.
Herons kula
Att det finns kraft i utrusande ånga visade redan greken Heron, som levde i Alexandria på 100-talet f.Kr. Han konstruerade ett klot med två munstycken. När klotet fylldes med vatten och upphettades, strömmade ångan ut och fick klotet att rotera. Det hela kan närmast jämföras med en modern jetmotor.
ANNONS
ANNONS
Varför togs då inte ångkraften i bruk redan under antiken, när man hade så bra tekniker som Heron? Somliga menar att grekerna hade så gott om slavar ("levande kraftmaskiner") att de inte behövde några andra energikällor. Men om detta vore en korrekt förklaring, borde ju romarna ha byggt ångmaskiner när det några århundraden e.Kr blev brist på slavar.
En annan förklaring verkar vettigare: Antikens tekniker gjorde väldigt fina konstruktioner på papperet, i teorin. Men när de skulle bygga sina maskiner i praktiken, fanns det inte lämpligt material. För att bygga ångmaskiner behöver man järn och stål i större omfattning än man kunde få fram i Grekland och Rom. Teorier fanns alltså tidigt men inte teknik att förverkliga dem.
Vi flyttar oss 1 700 år framåt i vår ångmaskinshistoria.
Borgmästaren med halvkloten
I den tyska staden Magdeburg levde under 1600-talet en man som hette Otto von Guericke. Han var länge borgmästare i staden. Han hade läst om de antika uppfinnarna och gjorde ett berömt experiment, som kom att betyda mycket för vetenskapen och tekniken. Guericke lät göra två stora halvklot av koppar som fylldes med vatten efter att ha monterats ihop. Vattnet pumpades sedan ut, och man försökte ta isär halvkloten. Inte ens fyra par hästar klarade av det. Den enda rimliga slutsatsen av det var att luften hade tyngd och att det var luftens tyngd som höll ihop kloten.
Den vetgirige borgmästaren fortsatte experimenten och gjorde ett försök med klot som från början endast var luftfyllda. En luftpump kopplades på och några starka män pumpade allt vad de orkade. Plötsligt hördes en knall och plåten skrynklade ihop. Von Guericke drog den alldeles riktiga slutsatsen att man borde kunna utnyttja tryckskillnaden för att producera kraft, men han kom aldrig så långt som till att göra maskiner. Han skrev om sina experiment, och artiklarna lästes av många tekniker och vetenskapspersoner runt om i Europa.
Christian Huygens 1629-1695
Christian Huygens var en holländsk ingenjör som arbetade i Paris. Han blev berömd för sin uppfinning av pendeluret, men han arbetade också med kraftmaskiner.
Precis som von Guericke, vars skrifter han läste med stort intresse, insåg han att man kan skapa vakuum i en behållare, en cylinder. En kolv skulle då kunna drivas av luftens tyngd, dess tryck. Huygens gjorde en cylinder, och i den satte han en glidande kolv. Under kolven placerades en liten krutladdning som pressade upp kolven. Den pressades sedan ner av lufttrycket. Genom en ventil kunde luft släppas in i cylindern. Teoretiskt var det här bra, men praktiskt klarade han inte att få krut att explodera i en jämn serie. Inte förrän 1859 lyckades fransmannen Lenoir göra en explosionsmotor och då med kolgas som bränsle.
Huygens kom inte längre, men han hade en begåvad lärjunge, Denis Papin, som fortsatte arbetet.
ANNONS
ANNONS
Denis Papin 1647-1714
Under experimenten hade Papin märkt att vattenånga utvidgar sig kolossalt mycket. Vi vet nu att 1 del vatten blir 1 300 delar ånga. Nå, resonerade Papin, om man går andra vägen och kyler av het ånga, så minskar ju volymen. Om man alltså snabbt kondenserar ånga i ett slutet rum, skapar man ett vakuum.
Nästa steg för Papin blev att bygga en ångmaskin som bestod av cylinder med kolv. Han var i tjänst hos lantgreven av Hessen och fick i uppdrag att låta en ångmaskin driva springbrunnarna i lantgrevens slottsträdgård. Apparaten ser du här till höger.
Thomas Savery 1650-1715
Kolbrytningen hade mot slutet av 1600-talet blivit så omfattande att man gick ner på allt större djup för att få fram kol. Då kom problemet med vatten i gruvorna. Det behövdes någon ständigt arbetande pump. Thomas Savery fick patent på en gruvpump. Tyvärr hade den samma svagheter som Papins maskin. I modell fungerade appararen bra, men i full skala klarade stigröret inte det tryck som ibland kunde komma upp till tio atmosfärers övertryck. Ja, det var inte bara stigrör som sprack, hela ångpannan flög ibland i bitar, mycket beroende på att säkerhetsventil saknades.
Hur som helst så lyckades Savery sälja ett antal pumpmaskiner. Namnet var vackert: Gruvarbetarens vän.
Nu var tiden så att säga mogen för den första ångmaskinen. De grundläggande experimenten var gjorda, och man visste var de stora svagheterna fanns.
ANNONS
Thomas Newcomen 1663-1729
Thomas Newcomen hade läst om von Guerickes cylinder och om Papins idéer att göra en maskin som utnyttjade kraften när ångan kondenserades. I flera år höll han på med utvecklingsarbetet, och 1712 var den första maskinen färdig. Han hade kombinerat Papins förbättring av von Guerickes cylinder och kolv med Saverys pump.
När cylindern fyllts av ånga, stängdes ventilen från pannan, och samtidigt öppnades en annan ventil, och kallt vatten sprutades in i cylindern. Då kondenserades ångan, och det blev ett vakuum i cylindern. Lufttrycket kunde då pressa ner kolven, och pumpstången drogs uppåt.
Newcomens ångmaskin var sedan i bruk långt in på 1800-talet trots sina svagheter. Den största var att den var så bränsleslukande. Man kunde inte heller göra större cylindrar än ca 60 cm i diameter. Innerytan kunde man inte borra som nu, utan den fick mejslas och filas för hand vid finbearbetningen. Kolven hade en packning av rep som var insmort med kospillning, och dess översida var täckt av en läderskiva. För att det skulle bli något så när lufttätt fanns ett lager vatten över läderskivan.
Maskinen kunde endast användas vid kolgruvor, alltså där billigt bränsle fanns i stora mängder. Förutom att värme gick förlorad genom den dåliga tekniska kvaliteten på maskindelarna, hade den också en annan svaghet.
Det var James Watts stora insats att han insåg det.
ANNONS
ANNONS
James Watt 1736-1819
James Watt var utbildad instrumentmakare och arbetade vid universitetet i Glasgow från 1757. När han var 23 år fick han i uppdrag att laga en modell av Newcomens ångmaskin. Modellen hade använts vid fysikundervisningen men gått sönder. Det klarade Watt av ganska lätt.
När han satt och såg maskinen arbeta, blev han fundersam. Den kunde bara göra fem arbetsslag innan ångan tog slut. Sedan måste man värma upp pannan igen. Varför gick det åt så mycket ånga? Det var ju lufttrycket som gjorde arbetet. Modellens cylinderdiameter var bara 5 cm och slaglängden 15 cm. Watt byggde en ny modell med en träcylinder med 15 cm diameter och 30 cm slaglängd. Under försöken med denna modell kom Watt underfund med att det gick åt så mycket ånga därför att det insprutade vattnet kylde ner cylinderväggarna efter varje slag.
Han insåg samtidigt en annan sak. Ångan borde pressa upp kolven istället för att den skulle tryckas ner av lufttrycket. Han gjorde nu om maskinen på så sätt att han hade ett särskilt kärl som kondensor. I cylindern behölls den höga temperaturen. Det blev på så sätt ingen, eller mycket mindre, värmeförlust genom cylinderns väggar.
Modell är en sak, en maskin i full skala är en annan. Till det behövdes pengar, och här hade Watt tur i motsats till många andra uppfinnare. En industriägare som hette Mathew Boulton satsade pengar på en provmaskin. Watt fick den att fungera, och det visade sig att den inte drog mer än tredjedelen av det bränsle som gick åt till Newcomens maskin. Boulton och Watt bildade ett bolag, som sålde ångmaskiner till gruv- och järnbruksägare. Båda blev rika. Snart kom ånglok och ångbåtar. Grunden för industrialiseringen var lagd.
ANNONS
Antiken: Den äldre historiska perioden med Grekland och Rom. Den lyfts fram som en tid med mycket filosofi och tidig teknik.
Atmosfär: Ett mått på tryck. I texten används det om högt ångtryck som kunde spräcka rör och pannor.
Borgmästare: Den högsta ledaren i en stad. Otto von Guericke var borgmästare och gjorde viktiga experiment.
Cylinder: Ett rörformat utrymme i en maskin där ånga eller luft kan påverka en rörlig del. Den blev central i tidiga ångmaskiner.
Kondensor: Ett särskilt kärl där ånga kyls ner och blir vatten igen. Watts idé minskade värmeförluster och sparade bränsle.
Kolv: En rörlig del som glider upp och ner i en cylinder. Den kan driva en pump eller maskindelar när tryck förändras.
Krutladdning: En liten mängd krut som tänds och skapar en snabb explosion. Huygens använde det för att försöka driva en kolv.
Patent: Ett juridiskt skydd som ger ensamrätt till en uppfinning under en viss tid. Savery fick patent på sin gruvpump.
Slav: En människa som tvingas arbeta utan frihet. Texten nämner slavar som en möjlig förklaring till att ångkraft inte användes tidigare.
Vakuum: Ett utrymme med mycket lite luft. Skillnaden mellan vakuum och lufttryck kunde användas för att skapa kraft.
Ventil: En öppning som kan stängas och öppnas för att styra luft eller ånga. Den behövdes för att kontrollera maskinens arbetssteg.
Ångmaskin: En maskin som använder vattenånga för att skapa rörelse och arbete. Den blev viktig för gruvor och senare industrialiseringen.
Uppgifter och frågor
Frågor till texten:
- Vad visade Herons kula om kraften i ånga?
- Varför konstruerade man inte så många maskiner under antiken?
- Vad var det som von Guericke kom underfund med genom sina försök?
- På vilket sätt utnyttjade Huygens von Guerickes erfarenheter?
- Papin gjorde på ett annat sätt än sin lärare Huygens. Vilken var hans idé?
- Varför misslyckades Papin?
- Varför blev pumpar och kraftmaskiner viktiga när kolbrytningen gick djupare under 1600-talet?
- Varför kunde Newcomen göra en ångmaskin som var bättre än de tidigare?
- Hur fungerade hans maskin? Vilka svagheter hade den?
- Vilken var Watts stora insats i ångmaskinshistorien? Varför lyckades Watt bättre än de andra med att göra en bra maskin?
Ta reda på:
- Vad innebar industrialiseringen, och ge exempel på hur ångmaskiner användes i fabriker och transporter.
L LÄS MER: Ångmaskinen
M LÄS MER: Ångmaskinen möjliggjorde den industriella revolutionen
M LÄS MER: Vattenkvarnar och vattenhjul
M LÄS MER: Vetenskap, teknik och kommunikationer 1776-1914
M LÄS MER: Industriella revolutionen
M LÄS MER: Vattenkraft i modern tid: Ångmaskinen och vattenkraftverk
M LÄS MER: Industriella revolutionens orsaker
M LÄS MER: Industriella revolutionens ekonomiska och miljörelaterade följder
M LÄS MER: Vetenskapspersoner och vetenskapshistoria
S LÄS MER: Loktävlingen i Rainhill 1829 när järnvägarna föddes
L LÄS MER: Teknikhistoria
M PODCAST: Orsaker till den industriella revolutionen
Skrolla ner till listorna med bilder så hittar du mer liknande material.
Litteratur:
A.G. Drachmann och Natan Valmin, Antikens teknik - om den västerländska civilisationens första tekniska hjälpmedel, Prisma, 1988
Henry Hodges, Technology in the Ancient World, Penguin 1971
Nick Thorpe och Peter James, Ancient inventions, Ballantine Books, 1995
Bosse Sundin och Boel Berner, I teknikens backspegel: antologi i teknikhistoria, Carlsson, 1987
Peter N. Stearns, Den industriella revolutionen i världshistorien, Liber-Hermods AB, 1994
FÖRFATTARE
Text: Jan-Olof Fallström, bokrecensent och läromedelsförfattare
© 2026 SO-rummet.se
