Les principales réalisations de la fin du XIXe siècle. Réalisations techniques de la fin du 19ème - début du 20ème siècle

A la fin du 19e siècle, commence « l'époque de l'électricité ». Si les premières machines ont été créées par des maîtres autodidactes, la science est maintenant intervenue puissamment dans la vie des gens - l'introduction des moteurs électriques était une conséquence des réalisations de la science. L'"époque de l'électricité" a commencé avec l'invention de la dynamo, le générateur de courant continu ; il a été créé par l'ingénieur belge Zinovy ​​Gramm en 1870. En raison du principe de réversibilité, la machine de Gramm pouvait fonctionner à la fois comme générateur et comme moteur ; il pourrait facilement être converti en alternateur. Dans les années 1880 Le yougoslave Nikola Tesla, qui travaillait en Amérique chez Westinghouse Electric, a créé un moteur à courant alternatif biphasé. Au même moment, l'ingénieur électricien russe Mikhail Dolivo-Dobrovolsky, qui travaillait en Allemagne dans la société AEG, a créé un moteur électrique triphasé efficace. Désormais, la tâche d'utiliser l'électricité reposait sur le problème de la transmission du courant à distance. En 1891, l'ouverture de l'exposition universelle de Francfort a eu lieu. Sur ordre des organisateurs de cette exposition, Dolivo-Dobrovolsky a créé la première ligne de transport d'électricité haute tension et un transformateur pour celui-ci ; l'ordre prévoyait un délai si court qu'aucun test n'a été effectué ; Le système a été activé - et immédiatement gagné. Après cette exposition, Dolivo-Dobrovolsky est devenu le principal ingénieur électricien de l'époque et la société AEG est devenue le plus grand fabricant d'équipements électriques. Depuis lors, les usines et les usines ont commencé à passer des moteurs à vapeur aux moteurs électriques, de grandes centrales électriques et des lignes électriques sont apparues.

La grande réalisation de l'électrotechnique a été la création de lampes électriques. L'inventeur américain Thomas Edison a repris la solution de ce problème en 1879 ; ses employés ont fait plus de 6 000 expériences, essayant divers matériaux pour le filament incandescent, les fibres de bambou se sont avérées être le meilleur matériau et les premières ampoules d'Edison étaient du "bambou". Seulement vingt ans plus tard, à la suggestion de l'ingénieur russe Lodygin, le filament a commencé à être fabriqué à partir de tungstène.

Les centrales électriques nécessitaient des moteurs de très grande puissance; Ce problème a été résolu par la création de turbines à vapeur. En 1889, le Suédois Gustav Laval obtient un brevet pour une turbine dont le débit de vapeur atteint 770 m/s. Au même moment, l'Anglais Charles Parsons crée une turbine à plusieurs étages ; La turbine Parsons a commencé à être utilisée non seulement dans les centrales électriques, mais également comme moteur pour les navires à grande vitesse, les croiseurs et les paquebots. Des centrales hydroélectriques sont également apparues, qui utilisaient des hydroturbines créées dans les années 30. L'ingénieur français Benoit Fourneron. L'américain Pelton en 1884 a breveté une turbine à réaction fonctionnant sous haute pression. Les hydroturbines avaient un rendement très élevé, environ 80%, et l'énergie reçue dans les centrales hydroélectriques était très bon marché.

Parallèlement aux travaux sur la création de moteurs lourds, des travaux étaient en cours sur de petits moteurs mobiles. Au début, il s'agissait de moteurs à essence qui fonctionnaient au gaz d'éclairage; ils étaient destinés aux petites entreprises et aux ateliers artisanaux. Le moteur à essence était un moteur à combustion interne, c'est-à-dire que la combustion du carburant s'effectuait directement dans le cylindre et que les produits de combustion poussaient le piston. Travailler à des températures de cylindre élevées nécessitait un système de refroidissement et de lubrification; ces problèmes ont été résolus par l'ingénieur belge Etienne Lenoir, qui a créé le premier moteur à gaz en 1860. Cependant, le gaz d'éclairage obtenu à partir de la sciure de bois était un combustible coûteux et les travaux sur un moteur à essence étaient plus prometteurs. Le moteur à essence a nécessité la création d'un carburateur, un dispositif permettant de pulvériser du carburant dans un cylindre. Le premier moteur à essence fonctionnel a été créé en 1883 par l'ingénieur allemand Julius Daimler. Ce moteur a inauguré l'ère des automobiles; déjà en 1886, Daimler a mis son moteur sur une voiture à quatre roues. Cette machine a été présentée lors d'une exposition à Paris, où la licence pour sa production a été achetée par les fabricants français René Panhard et Etienne Levassor. Panhard et Levassor n'utilisaient que le moteur Daimler; ils ont construit leur voiture en l'équipant d'un système d'embrayage, d'une boîte de vitesses et de pneus en caoutchouc. C'était la première vraie voiture; en 1894, il remporte la première course automobile Paris-Rouen. L'année suivante, Levassor remporte la course Paris-Bordeaux avec sa voiture. "C'était fou! - a déclaré le gagnant. - J'ai couru à une vitesse de 30 km/h ! Cependant, Daimler a décidé de se lancer lui-même dans la production automobile; en 1890, il crée la société Daimler Motoren, et dix ans plus tard, cette société produit la première voiture Mercedes. Mercedes est devenue une voiture classique du début du 20ème siècle ; il avait un moteur à quatre cylindres d'une capacité de 35 ch. avec., a développé une vitesse de 70 km / h. Cette belle et fiable voiture connut un succès incroyable, elle marqua le début de la production de masse de voitures.

Efficacité Le moteur Daimler était d'environ 20%, l'efficacité. les machines à vapeur ne dépassaient pas 13 %. Parallèlement, selon la théorie des moteurs thermiques développée par le physicien français Carnot, le rendement le moteur idéal pourrait atteindre 80 %. L'idée d'un moteur idéal a excité l'esprit de nombreux inventeurs, au début des années 90. un jeune ingénieur allemand, Rudolf Diesel, a tenté de lui donner vie. L'idée de Diesel était de comprimer l'air dans le cylindre à une pression d'environ 90 atmosphères, alors que la température atteignait 900 degrés ; du carburant était alors injecté dans le cylindre; dans ce cas, le cycle moteur était proche du "cycle de Carnot" idéal. Diesel n'a pas réussi à réaliser pleinement son idée, en raison de difficultés techniques, il a été contraint d'abaisser la pression dans le cylindre à 35 atmosphères. Néanmoins, le premier moteur Diesel, apparu en 1895, a fait sensation - son efficacité. était de 36 %, soit le double de celui des moteurs à essence. De nombreuses entreprises ont cherché à acheter une licence pour la production de moteurs et déjà en 1898, Diesel est devenu millionnaire. Cependant, la production de moteurs nécessitait une forte culture technologique, et pendant de nombreuses années Diesel a dû voyager sur différents pays, établissant la production de leurs moteurs.

Le moteur à combustion interne n'était pas seulement utilisé dans les voitures. En 1901, les ingénieurs américains Hart et Parr ont créé le premier tracteur, en 1912 la société Holt maîtrisait la production de tracteurs à chenilles et en 1920, 200 000 tracteurs travaillaient déjà dans des fermes américaines. Le tracteur prenait en charge non seulement les travaux des champs, son moteur servait à alimenter des batteuses, des faucheuses, des moulins et d'autres machines agricoles. Avec la création du tracteur, la mécanisation de masse de l'agriculture a commencé.

L'avènement du moteur à combustion interne a joué un grand rôle dans la naissance de l'aviation. Au début, ils pensaient qu'il suffisait de mettre le moteur sur un véhicule ailé - et il s'élèverait dans les airs. En 1894, le célèbre inventeur de la mitrailleuse, Maxim, a construit un énorme avion d'une envergure de 32 mètres et d'un poids de 3,5 tonnes - cette machine s'est écrasée lors de la première tentative de décollage. Il s'est avéré que le principal problème de l'aéronautique est la stabilité du vol. Ce problème a été résolu par de longues expériences avec des modèles et des planeurs. Retour dans les années 1870. le Français Penot a créé plusieurs petits modèles propulsés par un moteur en caoutchouc ; le résultat de ses expériences a été la conclusion sur le rôle important de la queue. Dans les années 1890 L'Allemand Otto Lilienthal a effectué environ 2 000 vols sur un planeur conçu par lui. Il contrôlait le planeur, équilibrait son corps et pouvait rester dans les airs jusqu'à 30 secondes, volant 100 mètres pendant ce temps. Les expériences de Lilienthal se sont terminées tragiquement, il n'a pas pu faire face à une rafale de vent et s'est écrasé, tombant d'une hauteur de 15 mètres. Les travaux sur la création de planeurs ont été poursuivis par les Américains - les frères Wright, propriétaires d'un atelier de vélos dans la ville de Dayton. Les frères Wright ont introduit le gouvernail vertical, les gouvernails d'ailerons transversaux et ont mesuré la portance des ailes en soufflant dans la soufflerie qu'ils ont inventée. Le planeur construit par les frères Wright était bien contrôlé et pouvait rester en l'air pendant environ une minute. En 1903, les frères Wright ont installé un petit moteur à essence, qu'ils avaient eux-mêmes fabriqué, dans un planeur dans leur atelier. 14 décembre 1903 Wilbur Wright effectue le premier vol à moteur, volant à 32 mètres ; Le 17 décembre, la portée de vol a atteint 260 mètres. Ce sont les premiers vols au monde ; avant les frères Wright, plus d'un avion ne pouvait pas décoller. En augmentant progressivement la puissance du moteur, les frères Wright apprirent à voler sur leur avion, en octobre 1905 l'avion resta en l'air pendant 38 minutes, volant dans un cercle de 39 km. Cependant, les réalisations des frères Wright sont passées inaperçues et leurs demandes d'aide au gouvernement sont restées sans réponse. La même année 1905, les frères Wright sont contraints d'arrêter leurs vols par manque de fonds. En 1907, les Wright visitent la France, où le public est très intéressé par les vols des premiers aviateurs - cependant, la portée de vol des aviateurs français ne se mesure qu'en centaines de mètres et leurs avions n'ont pas d'ailerons. Les récits et photographies des frères Wright firent un tel retentissement en France que leur écho parvint en Amérique et que le gouvernement passa immédiatement une commande de 100 000 exemplaires aux Wright. dollars. En 1908, le nouvel avion des Wright effectue un vol de 2,5 heures. Les commandes d'avions affluent de toutes parts et la Wright Aircraft Company est fondée à New York avec un capital de 1 million de dollars. Cependant, déjà en 1909, il y eut plusieurs accidents sur les Wright et la déception s'installa. Le fait est que les avions des frères Wright n'avaient pas de queue et donc souvent "s'endorment". Les aviateurs français connaissaient le besoin de queues grâce aux expériences de Peno; ils empruntèrent bientôt les ailerons aux frères Wright et surpassèrent leurs homologues américains. En 1909, Louis Blériot effectue un vol à travers la Manche. La même année, Henri Farman crée le premier modèle de masse d'un avion, le célèbre Farman-3. Cet avion est devenu la principale machine d'entraînement de l'époque et le premier avion à être produit en série.

A la fin du XIXème siècle. les travaux se poursuivent sur la création de nouveaux moyens de communication, le télégraphe est remplacé par les communications téléphoniques et radio. Les premières expériences de transmission de la parole à distance ont été réalisées par l'inventeur anglais Reiss dans les années 60. Dans les années 70. Alexander Bell, un Écossais qui a émigré en Amérique et a d'abord enseigné dans une école pour enfants sourds-muets, puis à l'Université de Boston, s'est intéressé à ces expériences. Un ami médecin a suggéré que Bell utilise une oreille humaine pour des expériences et lui a apporté une oreille d'un cadavre. Bell a copié le tympan en plaçant une membrane métallique à côté d'un électroaimant, a obtenu une transmission de la parole satisfaisante sur courtes distances. En 1876, Bell dépose un brevet pour un téléphone et en vend plus de 800 exemplaires la même année. L'année suivante, David Hughes a inventé le microphone et Edison a utilisé le transformateur pour transmettre le son sur de longues distances. En 1877, le premier central téléphonique est construit, Bell crée une entreprise de fabrication de téléphones. En 10 ans, il y avait déjà 100 000 postes téléphoniques aux États-Unis.

Alors qu'il travaillait au téléphone, Edison eut l'idée d'enregistrer les vibrations de la membrane du microphone. Il munit la membrane d'une aiguille qui enregistrait les vibrations sur un cylindre recouvert de papier d'aluminium. Ainsi est né le phonographe. En 1887, l'Américain Emil Berliner remplace le cylindre par une plaque ronde et crée le gramophone. Les disques de gramophone pouvaient être facilement copiés et bientôt il y eut de nombreuses maisons de disques.

Une nouvelle étape dans le développement des communications est franchie avec l'invention du radiotélégraphe. La base scientifique de la communication radio était la théorie des ondes électromagnétiques créée par Maxwell. En 1886, Heinrich Hertz confirma expérimentalement l'existence de ces ondes à l'aide d'un appareil appelé vibrateur. En 1891, le physicien français Branly découvre que la limaille de métal placée dans un tube de verre change de résistance sous l'influence des ondes électromagnétiques. Ce dispositif est appelé un cohéreur. En 1894, le physicien anglais Lodge utilise un cohéreur pour enregistrer le passage des ondes, et l'année suivante, l'ingénieur russe Alexander Popov fixe une antenne au cohéreur et l'adapte pour recevoir les signaux émis par un vibreur hertzien. En mars 1896, Popov a fait la démonstration de son appareil lors d'une réunion de la Société russe de physique et de chimie et a transmis des signaux sur une distance de 250 mètres. En même temps que Popov, le jeune italien Guglielmo Marconi crée son installation radiotélégraphique ; il fut le premier à breveter cette invention ; et l'année suivante organisé Société par actions pour son utilisation. En 1898, Marconi a inclus dans son récepteur un jigger - un dispositif d'amplification des courants d'antenne, cela a permis d'augmenter la portée de transmission à 85 miles et de transmettre à travers la Manche. En 1900, Marconi remplace le cohéreur par un détecteur magnétique et établit des communications radio à travers l'océan Atlantique : le président Roosevelt et le roi Édouard VIII échangent des télégrammes de bienvenue par radio. En octobre 1907, la firme Marconi ouvre la première station radiotélégraphique au grand public.

L'une des réalisations remarquables de cette époque fut la création du cinéma. L'avènement du cinéma est directement lié à l'amélioration de la photographie inventée par Daguerre. L'Anglais Maddox met au point en 1871 un procédé de gélatine au brome sec, qui permet de réduire la vitesse d'obturation à 1/200 de seconde. En 1877, le Polonais Lev Warneke a inventé une caméra à rouleau avec du ruban de papier au bromure d'argent. En 1888, le photographe allemand Anschutz crée un obturateur à rideau instantané. Après cela, il est devenu possible de prendre des instantanés. Après cela, tout le problème se résumait à créer un mécanisme de saut pour prendre des photos à des intervalles d'une fraction de seconde. Ce mécanisme et la première caméra de cinéma ont été créés par les frères Lumière en 1895. En décembre de cette année, le premier cinéma a été ouvert sur le boulevard des Capucins à Paris. En 1896, les Lumières parcourent toutes les capitales européennes pour présenter leur premier film ; ces tournées ont été un énorme succès.

A la fin du XIXème siècle. Pour la première fois, des substances désormais appelées plastiques sont créées. En 1873, J. Hyatt (États-Unis) a breveté le celluloïd - la première de ces substances à être largement utilisée. Avant la Première Guerre mondiale, la bakélite et d'autres plastiques, collectivement appelés phénoliques, ont été inventés. La production de fibres artificielles a commencé après que l'ingénieur français G. Chardonnet a développé une méthode pour obtenir de la soie nitro en 1884; appris par la suite à produire de la soie artificielle à partir de viscose. En 1899, le scientifique russe I. L. Kondakov a lancé la production de caoutchouc synthétique.

Les dernières décennies du XIXe siècle étaient une époque de mutations techniques dans le secteur de la construction. La construction d'immeubles de grande hauteur, ou, comme ils sont devenus connus, de "gratte-ciel" a commencé à Chicago dans les années 80. 19ème siècle Le premier bâtiment d'un nouveau type est considéré comme un immeuble de 10 étages de la compagnie d'assurance de Chicago, construit en 1883 par l'architecte W. Jenny, qui utilisait à la fois des sols en fer et en acier. Le renforcement des murs avec une charpente en acier, sur laquelle les poutres des plafonds inter-étages ont commencé à reposer, a permis de doubler la hauteur des bâtiments. Le plus haut bâtiment de cette époque était le gratte-ciel new-yorkais de 58 étages, haut de 228 m, construit en 1913. Mais le plus haut bâtiment était la tour Eiffel, une sorte de monument de l'âge du fer. Érigé par l'ingénieur français Gustave Eiffel sur le Champ de Mars à Paris dans le cadre de exposition mondiale En 1889, cette tour ajourée mesurait 300 m de haut.

Parallèlement aux structures métalliques, les structures en béton armé étaient largement utilisées à cette époque. L'homme qui a découvert le béton armé est le jardinier français Joseph Monnier. Dès 1849, il fabrique des bacs pour arbres fruitiers avec une armature en fil de fer. Poursuivant ses expérimentations, lui dans les années 60. breveté plusieurs méthodes de fabrication de tuyaux, réservoirs et dalles de béton avec armature en fer. Le plus important était son brevet pour les voûtes en béton armé (1877).

Fin du 19ème siècle était une époque de croissance rapide du réseau ferroviaire mondial. De 1875 à 1917 longueur les chemins de fer multiplié par 4 et atteint 1,2 million de km. Les projets de construction célèbres de cette époque étaient l'autoroute Berlin-Bagdad et la Grande Voie Sibérienne, sa longueur en 1916 était de 7,4 mille km. De nouvelles voies ferrées ont été posées avec des rails en acier, ont traversé les plus grands fleuves du monde et construit de gigantesques ponts en acier. Le début de «l'ère des ponts en acier», comme le disent les contemporains, a été posé par le pont en arc de l'ingénieur J. Eads sur la rivière. Mississippi (1874) et suspension du pont de Brooklyn à New York par l'architecte Roebling (1883). La travée centrale du pont de Brooklyn mesurait environ 1/2 km de long. De puissantes locomotives du système composé à expansion multiple et à haute surchauffe de la vapeur travaillaient sur les nouvelles routes. Dans les années 1990, les premières locomotives électriques et chemins de fer électrifiés sont apparus aux États-Unis et en Allemagne.

La construction de chemins de fer a nécessité une augmentation multiple de la production d'acier. En 1870-1900. la fusion de l'acier a été multipliée par 17. En 1878, l'ingénieur anglais SJ Thomas a introduit la méthode Thomas de conversion de la fonte en acier; cette méthode a permis d'utiliser les minerais de fer phosphoreux de Lorraine et a fourni le minerai pour l'industrie métallurgique en Allemagne. En 1892, le chimiste français A. Moissan crée un four à arc électrique. En 1888, l'ingénieur américain C. M. Hall a développé une méthode électrolytique pour la production d'aluminium, ouvrant la voie à l'utilisation généralisée de l'aluminium dans l'industrie.

De nouvelles capacités techniques ont conduit à des améliorations équipement militaire. En 1887, l'Américain Hiram Maxim crée la première mitrailleuse. La célèbre mitrailleuse Maxim tirait 400 coups par minute et équivalait en puissance de feu à une compagnie de soldats. Il y avait des canons de trois pouces à tir rapide et des canons lourds de 12 pouces avec des obus pesant de 200 à 300 kg.

Les changements dans la construction navale militaire ont été particulièrement impressionnants. Dans la guerre de Crimée (1853-1856), des géants à voile en bois avec des centaines de canons sur trois ponts de batterie participaient encore, le poids des obus les plus lourds à l'époque était de 30 kg. En 1860, le premier cuirassé de fer Warrior a été lancé en Angleterre, et bientôt tous les navires en bois ont été démolis. Une course aux armements navals commença, l'Angleterre et la France s'affrontèrent dans la création de cuirassés de plus en plus puissants, plus tard l'Allemagne et les USA rejoignirent cette course. En 1881, le cuirassé anglais Inflexible a été construit, avec un déplacement de 12 000 tonnes; il n'avait que 4 canons de batterie principale, mais il s'agissait de canons colossaux de 16 pouces placés dans des tourelles rotatives, la longueur du canon était de 8 mètres et le poids du projectile était de 700 kg. Après un certain temps, toutes les principales puissances maritimes ont commencé à construire des cuirassés de ce type (bien que la plupart du temps avec des canons de 12 pouces). Une nouvelle étape dans la course aux armements fut provoquée par l'apparition en 1906 du cuirassé anglais Dreadnought ; Le Dreadnought avait un déplacement de 18 000 tonnes et dix canons de 12 pouces. Grâce à la turbine à vapeur, il développa une vitesse de 21 nœuds. Avant la puissance du Dreadnought, tous les vieux cuirassés se sont avérés incapables de combattre, et les puissances maritimes ont commencé à construire des navires comme le Dreadnought. En 1913, des cuirassés de type Queen Elizabeth sont apparus avec un déplacement de 27 000 tonnes avec dix canons de 15 pouces. Cette course aux armements a naturellement conduit à une guerre mondiale.

La raison de la guerre mondiale était l'écart entre la puissance réelle des puissances européennes et la taille de leurs possessions. L'Angleterre, profitant du rôle de leader de la révolution industrielle, a créé un immense empire colonial et s'est emparé de la plupart des ressources nécessaires aux autres pays. Cependant, à la fin du XIXe siècle, l'Allemagne est devenue le leader du développement technique et industriel ; Naturellement, l'Allemagne cherchait à utiliser sa supériorité militaire et technique pour un nouveau partage du monde. En 1914, la Première Guerre mondiale éclate. Le commandement allemand espérait vaincre ses adversaires dans quelques mois, mais ces calculs ne tenaient pas compte du rôle de la nouvelle arme apparue alors - la mitrailleuse. La mitrailleuse a donné aux défenseurs un avantage décisif; l'offensive allemande est stoppée et une longue « guerre de tranchées » commence. Pendant ce temps, la flotte anglaise bloquait les ports allemands et coupait les vivres. En 1916, la famine a commencé en Allemagne, ce qui a finalement conduit à la désintégration de l'arrière, à la révolution et à la défaite de l'Allemagne.

Zapariy V.V., Nefedov S.A.

Histoire des sciences et techniques. Ekaterinbourg

A la fin du 19e siècle, commence « l'ère de l'électricité ». Si les premières machines ont été créées par des maîtres autodidactes, la science est maintenant intervenue puissamment dans la vie des gens - l'introduction des moteurs électriques était une conséquence des réalisations de la science. « L'âge de l'électricité » a commencé avec l'invention de la dynamo ; Générateur de courant continu, il a été créé par l'ingénieur belge Zinovy ​​Gramm en 1870. En raison du principe de réversibilité, la machine de Gramm pouvait fonctionner à la fois comme générateur et comme moteur ; il pourrait facilement être converti en alternateur. Dans les années 1880, le yougoslave Nikola Tesla, qui travaillait en Amérique chez Westinghouse Electric, a créé un moteur à courant alternatif biphasé. Au même moment, l'ingénieur électricien russe Mikhail Dolivo-Dobrovolsky, qui travaillait en Allemagne dans la société AEG, a créé un moteur électrique triphasé efficace. Désormais, la tâche d'utiliser l'électricité reposait sur le problème de la transmission du courant à distance. En 1891, l'ouverture de l'exposition universelle de Francfort a eu lieu. Sur ordre des organisateurs de cette exposition, Dolivo-Dobrovolsky a créé la première ligne de transmission à haute tension et un transformateur pour celle-ci; l'ordre prévoyait un délai si court qu'aucun test n'a été effectué ; Le système a été activé - et immédiatement gagné. Après cette exposition, Dolivo-Dobrovolsky est devenu le principal ingénieur électricien de l'époque et la société AEG est devenue le plus grand fabricant d'équipements électriques. Depuis lors, les usines et les usines ont commencé à passer des moteurs à vapeur aux moteurs électriques, de grandes centrales électriques et des lignes électriques sont apparues.

La grande réalisation de l'électrotechnique a été la création de lampes électriques. L'inventeur américain Thomas Edison a repris la solution de ce problème en 1879 ; ses employés ont fait plus de 6 000 expériences, testant divers matériaux pour le filament, les fibres de bambou se sont avérées être le meilleur matériau et les premières ampoules d'Edison étaient du "bambou". Seulement vingt ans plus tard, à la suggestion de l'ingénieur russe Lodygin, le filament a commencé à être fabriqué à partir de tungstène.

Les centrales électriques nécessitaient des moteurs de très grande puissance; ce problème a été résolu par la création de turbines à vapeur. En 1889, le Suédois Gustav Laval obtient un brevet pour une turbine dont le débit de vapeur atteint 770 m/s. Au même moment, l'Anglais Charles Parsons crée une turbine à plusieurs étages ; La turbine Parsons a commencé à être utilisée non seulement dans les centrales électriques, mais également comme moteur pour les navires à grande vitesse, les croiseurs et les paquebots. Des centrales hydroélectriques sont également apparues, qui utilisaient des hydroturbines créées dans les années 30 par l'ingénieur français Benoit Fourneron. L'Américain Pelton en 1884 a breveté une turbine à réaction qui fonctionnait sous haute pression. Les turbines hydroélectriques avaient un rendement très élevé, environ 80 %, et l'énergie reçue des centrales hydroélectriques était très bon marché.

Parallèlement aux travaux sur la création de moteurs lourds, des travaux étaient en cours sur de petits moteurs mobiles. Au début, il s'agissait de moteurs à essence qui fonctionnaient au gaz d'éclairage; ils étaient destinés aux petites entreprises et aux ateliers artisanaux. Le moteur à essence était un moteur à combustion interne, c'est-à-dire que la combustion du carburant s'effectuait directement dans le cylindre et que les produits de combustion poussaient le piston. Travailler à des températures de cylindre élevées nécessitait un système de refroidissement et de lubrification; ces problèmes ont été résolus par l'ingénieur belge Etienne Lenoir, qui a créé le premier moteur à gaz en 1860.

Cependant, le gaz d'éclairage obtenu à partir de la sciure de bois était un combustible coûteux et les travaux sur un moteur à essence étaient plus prometteurs. Le moteur à essence a nécessité la création d'un carburateur, un dispositif permettant de pulvériser du carburant dans un cylindre. Le premier moteur à essence fonctionnel a été créé en 1883 par l'ingénieur allemand Julius Daimler. Ce moteur a inauguré l'ère des automobiles; déjà en 1886, Daimler a mis son moteur sur une voiture à quatre roues. Cette machine a été présentée lors d'une exposition à Paris, où la licence pour sa production a été achetée par les fabricants français René Panhard et Etienne Levassor. Panhard et Levassor n'utilisaient que le moteur Daimler; ils ont construit leur voiture en l'équipant d'un système d'embrayage, d'une boîte de vitesses et de pneus en caoutchouc. C'était la première vraie voiture; en 1894, il remporte la première course automobile Paris-Rouen. L'année suivante, Levassor remporte la course Paris-Bordeaux avec sa voiture. "C'était fou! - a déclaré le gagnant. - J'ai couru à une vitesse de 30 kilomètres par heure ! Cependant, Daimler a décidé de se lancer lui-même dans la production automobile; en 1890, il crée la société Daimler Motoren, et dix ans plus tard, cette société produit la première voiture Mercedes. Mercedes est devenue une voiture classique du début du 20ème siècle ; il avait un moteur à quatre cylindres d'une capacité de 35 ch. à partir de. et développé une vitesse de 70 km / h. Cette belle et fiable voiture connut un succès incroyable, elle marqua le début de la production de masse de voitures.

L'efficacité du moteur Daimler était d'environ 20%, l'efficacité des moteurs à vapeur ne dépassait pas 13%. Parallèlement, selon la théorie des moteurs thermiques développée par le physicien français Carnot, le rendement d'un moteur idéal pourrait atteindre 80 %. L'idée d'un moteur idéal a enthousiasmé de nombreux inventeurs ; au début des années 90, un jeune ingénieur allemand, Rudolf Diesel, a tenté de lui donner vie. L'idée de Diesel était de comprimer l'air dans le cylindre à une pression d'environ 90 atmosphères, alors que la température atteignait 900 degrés ; du carburant était alors injecté dans le cylindre; dans ce cas, le cycle moteur était proche du "cycle de Carnot" idéal. Diesel n'a pas réussi à réaliser pleinement son idée, en raison de difficultés techniques, il a été contraint d'abaisser la pression dans le cylindre à 35 atmosphères. Cependant, le premier moteur de Diesel, apparu en 1895, a fait sensation - son efficacité était de 36%, soit le double de celle des moteurs à essence. De nombreuses entreprises ont cherché à acheter une licence pour la production de moteurs et déjà en 1898, Diesel est devenu millionnaire. Cependant, la production de moteurs nécessitait une forte culture technologique, et pendant de nombreuses années Diesel dut voyager dans différents pays, mettant en place la production de ses moteurs.

Le moteur à combustion interne n'était pas seulement utilisé dans les voitures. En 1901, les ingénieurs américains Hart et Parr ont créé le premier tracteur, en 1912, la société Holt maîtrisait la production de tracteurs à chenilles et, en 1920, 200 000 tracteurs travaillaient déjà dans des fermes américaines. Le tracteur prenait en charge non seulement les travaux des champs, son moteur servait à alimenter des batteuses, des faucheuses, des moulins et d'autres machines agricoles. Avec la création du tracteur, la mécanisation de masse de l'agriculture a commencé.

L'avènement du moteur à combustion interne a joué un grand rôle dans la naissance de l'aviation. Au début, ils pensaient qu'il suffisait de mettre le moteur sur un véhicule ailé - et il s'élèverait dans les airs. En 1894, le célèbre inventeur de la mitrailleuse Maxim a construit un énorme avion d'une envergure de 32 mètres et d'un poids de 3,5 tonnes - cette machine s'est écrasée lors de la première tentative de décollage. Il s'est avéré que le principal problème de l'aéronautique est la stabilité du vol. Ce problème a été résolu par de longues expériences avec des modèles et des planeurs. Dès les années 1870, le Français Penot crée plusieurs petits modèles propulsés par un moteur en caoutchouc ; le résultat de ses expériences a été la conclusion sur le rôle important de la queue. Dans les années 1890, l'Allemand Otto Lilienthal a effectué environ 2 000 vols sur un planeur conçu par lui. Il contrôlait le planeur, équilibrait son corps et pouvait rester dans les airs jusqu'à 30 secondes, volant 100 mètres pendant ce temps. Les expériences de Lilienthal se sont terminées tragiquement, il n'a pas pu faire face à une rafale de vent et s'est écrasé, tombant d'une hauteur de 15 mètres. Les travaux sur la création de planeurs ont été poursuivis par les Américains, les frères Wright, propriétaires d'un atelier de vélos dans la ville de Dayton. Les frères Wright ont introduit le gouvernail vertical, les gouvernails d'ailerons transversaux et ont mesuré la portance des ailes en soufflant dans la soufflerie qu'ils ont inventée. Le planeur construit par les frères Wright était bien contrôlé et pouvait rester en l'air pendant environ une minute. En 1903, les frères Wright installent un petit moteur à essence qu'ils transforment eux-mêmes en planeur dans leur atelier. Le 14 décembre 1903, Wilbur Wright a effectué le premier vol propulsé, volant à 32 mètres; Le 17 décembre, la portée de vol a atteint 260 mètres. Ce sont les premiers vols au monde ; avant les frères Wright, plus d'un avion ne pouvait pas décoller. En augmentant progressivement la puissance du moteur, les frères Wright ont appris à piloter leur avion ; en octobre 1905, l'avion est resté en l'air pendant 38 minutes, volant dans un cercle de 39 kilomètres. Cependant, les réalisations des frères Wright sont passées inaperçues et leurs demandes d'aide au gouvernement sont restées sans réponse. Dans le même 1905, les frères Wright ont été contraints d'arrêter leurs vols en raison d'un manque de fonds. En 1907, les Wright visitent la France, où le public est très intéressé par les vols des premiers aviateurs - cependant, la portée des aviateurs français ne se mesure qu'en centaines de mètres et leurs avions n'ont pas d'ailerons. Les récits et photographies des frères Wright firent un tel retentissement en France que leur écho parvint en Amérique et que le gouvernement donna immédiatement aux Wright une commande de 100 000 dollars. En 1908, le nouvel avion des Wright effectue un vol de 2,5 heures. Les commandes d'avions affluent de toutes parts et la Wright Aircraft Company est fondée à New York avec un capital de 1 million de dollars. Cependant, déjà en 1909, il y eut plusieurs accidents sur les "droits", et la déception s'ensuivit. Le fait est que les avions des frères Wright n'avaient pas de queue, et donc ils "s'endorment" souvent. Les aviateurs français connaissaient le besoin de queues grâce aux expériences de Peno; ils empruntèrent bientôt les ailerons aux frères Wright et surpassèrent leurs homologues américains. En 1909, Louis Blériot survole la Manche. La même année, Henri Farman crée le premier modèle de masse d'un avion, le célèbre Farman-3. Cet avion est devenu la principale machine d'entraînement de l'époque et le premier avion, qui a commencé à être produit en série.

A la fin du XIXe siècle, les travaux se poursuivent sur la création de nouveaux moyens de communication, le télégraphe est remplacé par le téléphone et la radio. Les premières expériences de transmission de la parole à distance ont été réalisées par l'inventeur anglais Reiss dans les années 60. Dans les années 1970, Alexander Bell, un Écossais émigré en Amérique et enseignant d'abord dans une école pour enfants sourds-muets, puis à l'université de Boston, s'est intéressé à ces expériences. Un ami médecin a suggéré que Bell utilise une oreille humaine pour des expériences et lui a apporté une oreille d'un cadavre. Bell a copié le tympan et, en plaçant une membrane métallique à côté d'un électroaimant, a obtenu une transmission satisfaisante de la parole sur de courtes distances. En 1876, Bell dépose un brevet pour un téléphone et en vend plus de 800 exemplaires la même année. L'année suivante, Davis Hughes a inventé le microphone et Edison a utilisé le transformateur pour transmettre le son sur de longues distances. En 1877, le premier central téléphonique est construit, Bell crée une entreprise de fabrication de téléphones, et après 10 ans, il y a déjà 100 000 postes téléphoniques aux États-Unis.

Alors qu'il travaillait au téléphone, Edison eut l'idée d'enregistrer les vibrations de la membrane du microphone. Il munit la membrane d'une aiguille qui enregistrait les vibrations sur un cylindre recouvert de papier d'aluminium. Ainsi est né le phonographe. En 1887, l'Américain Emile Berliner remplace le cylindre par une plaque ronde et crée le gramophone. Les disques de gramophone pouvaient être facilement copiés et bientôt il y eut de nombreuses maisons de disques.

Une nouvelle étape dans le développement des communications est franchie avec l'invention du radiotélégraphe. La base scientifique de la communication radio était la théorie des ondes électromagnétiques créée par Maxwell. En 1886, Heinrich Hertz a confirmé expérimentalement l'existence de ces ondes à l'aide d'un instrument appelé vibrateur. En 1891, le physicien français Branly découvre que la limaille de métal placée dans un tube de verre change de résistance sous l'influence des ondes électromagnétiques. Ce dispositif est appelé un cohéreur. En 1894, le physicien anglais Lodge utilise un cohéreur pour enregistrer le passage des ondes, et l'année suivante, l'ingénieur russe Alexander Popov fixe une antenne au cohéreur et l'adapte pour recevoir les signaux émis par un vibreur hertzien. En mars 1896, Popov a fait la démonstration de son appareil lors d'une réunion de la Société russe de physique et de chimie et a transmis des signaux sur une distance de 250 mètres. En même temps que Popov, le jeune italien Guglielmo Marconi crée son installation radiotélégraphique ; il fut le premier à breveter cette invention ; et l'année suivante a organisé une société par actions pour son utilisation. En 1898, Marconi a inclus dans son récepteur un jigger - un dispositif d'amplification des courants d'antenne, cela a permis d'augmenter la portée de transmission à 85 miles et de transmettre à travers la Manche. En 1900, Marconi a remplacé le cohéreur par un détecteur magnétique et a établi une communication radio à travers l'océan Atlantique : le président Roosevelt et le roi Édouard VIII ont échangé des télégrammes de salutation par radio. En octobre 1907, la firme Marconi ouvre la première station radiotélégraphique au grand public.

L'une des réalisations remarquables de cette époque fut la création du cinéma. L'avènement du cinéma est directement lié à l'amélioration de la photographie inventée par Daguerre. En 1871, l'Anglais Maddox met au point le procédé de gélatine au brome sec, qui permet de réduire la vitesse d'obturation à 1/200 de seconde. En 1877, le Polonais Lev Warneke a inventé une caméra à rouleau avec du ruban de papier au bromure d'argent. En 1888, le photographe allemand Anschutz crée un obturateur à rideau instantané. Après cela, il était possible de prendre des instantanés, et tout le problème se résumait à créer un mécanisme de saut pour prendre des instantanés à des intervalles d'une fraction de seconde. Ce mécanisme et la première caméra ont été créés par les frères Lumière en 1895. En décembre de cette année, le premier cinéma a été ouvert sur le boulevard des Capucines à Paris. En 1896, les Lumières parcourent toutes les capitales européennes pour présenter leur premier film ; ces tournées ont été un énorme succès.

A la fin du XIXème siècle. Pour la première fois, des substances désormais appelées plastiques sont créées. En 1873, J. Hyatt (États-Unis) a breveté le celluloïd - la première de ces substances à être largement utilisée. Avant la Première Guerre mondiale, la bakélite et d'autres plastiques, collectivement appelés phénoliques, ont été inventés. La production de fibres artificielles a commencé après que l'ingénieur français G. Chardonnet a développé une méthode pour obtenir de la soie nitro en 1884; appris par la suite à produire de la soie artificielle à partir de viscose. En 1899, le scientifique russe I. L. Kondakov a lancé la production de caoutchouc synthétique.

Les dernières décennies du XIXe siècle étaient une époque de mutations techniques dans le secteur de la construction. La construction d'immeubles de grande hauteur, ou, comme ils sont devenus connus, de "gratte-ciel", a commencé à Chicago dans les années 80. XIXème siècle. Le premier bâtiment d'un nouveau type est le bâtiment de 10 étages de la compagnie d'assurance de Chicago, construit en 1883 par l'architecte W. Jenny, qui utilisait des planchers en acier. Le renforcement des murs avec une charpente en acier, sur laquelle les poutres des plafonds inter-étages ont commencé à s'appuyer, a permis de doubler la hauteur des bâtiments. Le plus haut bâtiment de cette époque était le gratte-ciel new-yorkais de 58 étages, haut de 228 mètres, construit en 1913. Mais le bâtiment le plus haut était la tour Eiffel, une sorte de monument de «l'âge de l'acier». Érigée par l'ingénieur français Gustave Eiffel sur le Champ de Mars à Paris dans le cadre de l'Exposition Universelle de 1889, cette tour ajourée mesurait 300 mètres de haut.

Parallèlement aux structures métalliques, les structures en béton armé étaient largement utilisées à cette époque. L'homme qui a découvert le béton armé est le jardinier français Joseph Monnier. Dès 1849, il fabrique des bacs pour arbres fruitiers avec une armature en fil de fer. Poursuivant ses expérimentations, il brevète dans les années 60 plusieurs méthodes de fabrication de tuyaux, de réservoirs et de dalles en béton avec armature en fer. Le plus important était son brevet pour les voûtes en béton armé (1877).

La fin du XIXe siècle a été une période de croissance rapide du réseau ferroviaire mondial. De 1875 à 1917, la longueur des voies ferrées a été multipliée par 4 et a atteint 1,2 million de kilomètres. Les chantiers de construction célèbres de cette époque étaient l'autoroute Berlin-Bagdad et la Grande Voie Sibérienne ; la longueur de la route sibérienne en 1916 était de 7,4 mille kilomètres. De nouvelles voies ferrées ont été posées avec des rails en acier, elles ont traversé les plus grands fleuves du monde et des ponts en acier géants ont été érigés sur ces fleuves. Le début de "l'ère des ponts en acier", comme le disent les contemporains, a été posé par le pont en arc de l'ingénieur J. Eads sur le fleuve Mississippi (1874) et le pont suspendu de Brooklyn de l'architecte Roebling à New York (1883) . La travée centrale du pont de Brooklyn mesurait environ un demi-kilomètre de long. De puissantes locomotives du système composé à expansion multiple et à haute surchauffe de la vapeur travaillaient sur les nouvelles routes. Dans les années 1990, les premières locomotives électriques et chemins de fer électrifiés sont apparus aux États-Unis et en Allemagne.

La construction de chemins de fer a nécessité une augmentation multiple de la production d'acier. En 1870-1900, la production d'acier a été multipliée par 17. En 1878, l'ingénieur anglais SJ Thomas a introduit la méthode Thomas de conversion de la fonte en acier; cette méthode a permis d'utiliser les minerais de fer phosphoreux de Lorraine et a fourni le minerai pour l'industrie métallurgique en Allemagne. En 1892, le chimiste français A. Moissan crée un four à arc électrique. En 1888, l'ingénieur américain C. M. Hall a développé une méthode électrolytique pour la production d'aluminium, ouvrant la voie à l'utilisation généralisée de l'aluminium dans l'industrie.

De nouvelles capacités techniques ont conduit à l'amélioration de l'équipement militaire. En 1887, l'Américain Hiram Maxim crée la première mitrailleuse. La célèbre mitrailleuse Maxim tirait 400 coups par minute et équivalait en puissance de feu à une compagnie de soldats. Il y avait des canons de trois pouces à tir rapide et des canons lourds de 12 pouces avec des obus pesant de 200 à 300 kg.

Les changements dans la construction navale militaire ont été particulièrement impressionnants. Dans la guerre de Crimée (1853-1856), des géants à voile en bois avec des centaines de canons sur trois ponts de batterie participaient encore, le poids des obus les plus lourds à l'époque était de 30 kg. En 1860, le premier cuirassé de fer Warrior a été lancé en Angleterre, et bientôt tous les navires en bois ont été démolis. Une course aux armements navals commença, l'Angleterre et la France s'affrontèrent dans la création de cuirassés de plus en plus puissants, plus tard l'Allemagne et les États-Unis rejoignirent cette course. En 1881, le cuirassé anglais Inflexible a été construit avec un déplacement de 12 000 tonnes; il n'avait que 4 canons de batterie principale, mais il s'agissait de canons colossaux de 16 pouces placés dans des tourelles rotatives, la longueur du canon était de 8 mètres et le poids du projectile était de 700 kg. Après un certain temps, toutes les principales puissances maritimes ont commencé à construire des cuirassés de ce type (mais principalement avec des canons de 12 pouces). Une nouvelle étape dans la course aux armements fut provoquée par l'apparition en 1906 du cuirassé anglais Dreadnought ; Le Dreadnought avait un déplacement de 18 000 tonnes et dix canons de 12 pouces. Grâce à la turbine à vapeur, il développa une vitesse de 21 nœuds. Avant la puissance du Dreadnought, tous les vieux cuirassés se sont avérés incapables de combattre, et les puissances maritimes ont commencé à construire des navires comme le Dreadnought. En 1913, des cuirassés de type Queen Elizabeth sont apparus avec un déplacement de 27 000 tonnes avec dix canons de 15 pouces. Cette course aux armements a naturellement conduit à une guerre mondiale.

La raison de la guerre mondiale était l'écart entre la puissance réelle des puissances européennes et la taille de leurs possessions. L'Angleterre, profitant du rôle de leader de la révolution industrielle, a créé un immense empire colonial et s'est emparé de la plupart des ressources nécessaires aux autres pays. Cependant, à la fin du XIXe siècle, l'Allemagne est devenue le leader du développement technique et industriel ; Naturellement, l'Allemagne cherchait à utiliser sa supériorité militaire et technique pour un nouveau partage du monde. En 1914, la Première Guerre mondiale éclate. Le commandement allemand espérait vaincre ses adversaires dans quelques mois, mais ces calculs ne tenaient pas compte du rôle de la nouvelle arme apparue alors - la mitrailleuse. La mitrailleuse a donné aux défenseurs un avantage décisif; l'offensive allemande est stoppée et une longue « guerre de tranchées » commence. Pendant ce temps, la flotte anglaise bloquait les ports allemands et coupait les vivres. En 1916, la famine a commencé en Allemagne, ce qui a finalement conduit à la désintégration de l'arrière, à la révolution et à la défaite de l'Allemagne.