كتب industry and technology

كانت عملية بسمر أول عملية صناعية غير مكلفة لإنتاج كميات كبيرة من الحديد الصلب من الحديد المنصهر المصبوب. وقد أحدث مخترع هذه العملية، السير هنري بسمر، ثورة في صناعة الصلب من خلال تقليل تكلفته وزيادة نطاق وسرعة إنتاج هذه المادة الخام الحيوية وقلل من متطلبات عمال صناعة الصلب. وسرعان ما تبع عملية بسمر فرن سيمنز مارتن الذي كان يستخدم عملية المجمرة المكشوفة، وقد سمح فرن المجمرة المكشوفة بإعادة تدوير خردة الحديد والصلب. ونظرًا لأنه كان من السهل مراقبة الجودة في عملية المجمرة المفتوحة، فقد أصبحت عملية رائدة لصناعة الصلب في بداية القرن العشرين.

تطورت في بداية الثورة الصناعية الثانية عملية تآزرية بين الحديد والصلب، والسكك الحديدية والفحم، فقد سمح وجود السكك الحديدية بنقل المواد، والمنتجات بكلفة قليلة، مما أدى بدوره إلى إنشاء سكك حديدية أكثر بتكاليف أقل، واستفادت السكك الحديدية أيضًا من رخص الفحم الذي يحتاجونه لعمل قاطراتها البخارية، ونتج عن كل هذا التآزر إنشاء مسار بطول 75 ألف ميل في الولايات المتحدة في عام 1880.

الصلب

سمحت عملية باسيمير، التي ابتكرها السير هنري باسيمير، بالإنتاج الضخم للصلب، وأدّت إلى زيادة حجم وسرعة إنتاج هذه المادة، وقلّلت من الحاجة للعمال، وكان المبدأ الرئيسي هو إزالة الكربون الزائد، والشوائب الأخرى من الحديد الخام عن طريق عملية الأكسدة بالهواء الذي يُمرَّر على الحديد المنصهر. وعملية الأكسدة هذه ترفع من درجة حرارة الكتلة الحديدية، وتبقيها منصهرة.

كان التقدم الكبير التالي في مجال صناعة الصلب هو عملية سيمنز مارتن، فقد طوّر السير كارلس ويليام سيمنز فرن التجديد الخاص به في خمسينيات القرن التاسع عشر، والذي صرّح في عام 1857 أنه قادر على استرداد حرارة كافية بشكل يوفَّر فيه 70 إلى 80% من الوقود. وكان المهندس الفرنسي بيير إميل مارتن أول من حصل على ترخيص استخدام فرن سيمنز وتطبيقه على إنتاج الصلب في عام 1865. إن عملية سيمنز مارتن استكملت عملية باسيمير بدلًا من استبدالها، ومن أهم مزاياها أنها لم تُعرّض الصلب للنتروجين المفرط (الذي سينتج فولاذًا هشًا في حال تعرضه له)، وكان من السهل التحكم بذلك، كما سمحت العملية بصهر وتكرير كميات كبيرة من خردة الصلب، مؤديةً بذلك لخفض تكاليف إنتاج الصلب. وأصبحت هذه العملية هي العملية الرائدة في صناعة الصلب في أوائل القرن العشرين.

سمح توفر الصلب الرخيص ببناء جسور أكبر، وسكك حديدية أكثر، وناطحات سحاب، وسفن، ومن منتجات الصلب الأخرى التي يمكن تصنيعها عبر العملية السابقة الكابلات الفولاذية، وقضبان الصلب، كما أنه بفضل وجود هذه الكميات الكبيرة من الصلب أصبح من الممكن بناء مدافع وعربات أكثر قوة، ودبابات، وعربات قتال مدرعة، وسفن بحرية.

السكك الحديدية

أدت الزيادة في إنتاج الصلب في عام 1860 إلى بناء المزيد من السكك الحديدية وبأسعار تنافسية، وبسبب كون الصلب مادة أكثر متانة من الحديد، فقد استُبدل مكان الحديد في بناء السكك الحديدية، وإن أوّل من صنع سككًا حديدية متينة من الصلب بدلًا من الحديد المطاوع كان روبرت فورستر موشيه في شركة داركهيل آيرون ووركس في عام 1857.

الكهرباء

وضع العالم والخبير مايكل فاراداي الأساس النظري والعملي لتسخير الطاقة الكهربائية، وذلك من خلال بحثه في المجال المغناطيسي الذي يتولّد حول موصل يحمل تيارًا مباشرًا.

بنيت أول محطة حديثة للطاقة الكهربائية في العالم من قبل المهندس الإنكليزي سيباستيان دي فيرانتي في ديبتفورد، ولم يسبق لها مثيل في ذلك الوقت، واستخدمت التيار المتناوب عالي الجهد (10 آلاف فولط)، وأنتجت 800 كيلو واط، وزوّدت وسط لندن بالطاقة الكهربائية. أُطلق على الكهرباء بأنها أهم إنجاز هندسي في القرن العشرين من قبل الأكاديمية الوطنية للهندسة، وأدّت الإضاءة الكهربائية في المصانع إلى تحسين ظروف العمل، لأنها خلّصت العمال من الحرارة، والتلوث الناجمين عن الإضاءة باستخدام الغاز، وحدّت من مخاطر الحرائق. سمحت الكهرباء بإنتاج مواد كيميائية غير مكلفة، كالألمنيوم، والكلور، وهيدروكسيد الصوديوم والمغنزيوم.

المعدّات الآلية

بدأ استخدام المعدات الآلية مع بداية الثورة الصناعية الأولى، من ثم تطلّبت زيادة الآلات زيادة إنتاج الأجزاء المعدنية التي تحتاجها، والتي كانت تُصنع عادة من الحديد الصب (أو الزهر)، والحديد المطاوع، وكانت اليد العاملة في هذا المجال تفتقر إلى الدقة، وبطيئة، ومكلفة.

في عام 1841 ابتكر جوزيف ويتوورث تصميمًا نموذجيًا للمعدات الآلية، التي استخدمتها العديد من شركات السكك الحديدية البريطانية، واستُخدم هذا التصميم خلال أربعينيات إلى ستينيات القرن التاسع عشر في الولايات المتحدة، وكندا.

صناعة الورق

أول آلة لصناعة الورق كانت آلة فوردرينييه، التي بناها سيلي وهنري فوردرينييه، اللذان كانا بائعا قرطاسية في لندن، فقد كانت فكرتهم استخدام الخشب لصناعة الورق، وبدؤوا في عملهم في مجال الطباعة بعد ذلك بعام، ولكن لم ينجح مشروعهم بسبب التكلفة الباهظة التي احتاجها في ذلك الوقت.

في أربعينيات القرن التاسع عشر، ابتكر كل من شارلز فينريتي في نوفا سكوتيا وفريدريش جوتلوب كيلر في ساكسونيا آلة ناجحة لاستخراج الألياف من الخشب (واستخرجوها من الخرق أيضًا) والتي انطلاقًا منها صنعوا الورق، وأدى ذلك إلى بدء عهد جديد لهذه الصناعة، بالإضافة إلى اختراع قلم الحبر، والقلم الرصاص الذي أُنتج بكميات كبيرة في نفس الفترة، مما نتج عنه تحوّل كبير في الاقتصاد والمجتمع في القرن التاسع عشر.

وبعد أن أصبحت عملية إنتاج الورق أرخص، أصبحت الكتب المدرسية، وغيرها من الكتب، والجرائد متوفّرة بشكل تدريجي بحلول عام 1900.

النفط

بدأت الصناعات النفطية (كل من الإنتاج، والتكرير) في عام 1848 في اسكتلندا. أنشأ الكيميائي جيمس يونغ شركة صغيرة لتكرير النفط الخام في عام 1848، ووجد يونغ أنه يمكن من خلال عملية التقطير البطيء الحصول على عدد من السوائل المفيدة، والتي أطلق عليها اسم «زيت البارافين» لأنها تتجمّع في درجات الحرارة المنخفضة بشكل مادة تشبه شمع البارافين. أُدخلت تقنية حفر الآبار الصينية إلى أوروبا في عام 1828.

بقي البنزين منتجًا ثانويًا غير مرغوب فيه لعملية تكرير النفط حتى انتشار السيارات على نطاق واسع بعد عام 1914، وكان هناك نقص في مادة البنزين خلال الحرب العالمية الأولى، لكن أدى اختراع عملية بيرتون للتكسير الحراري إلى مضاعفة إنتاج البنزين، مما ساعد على تخفيف النقص.

المواد الكيميائية

اكتشف الكيميائي الإنجليزي وليام هنري بيركين الصبغة الاصطناعية في عام 1856، فقد اكتشف صباغ الأنيلين (بشكل غير مقصود) الذي يمكن أن يتحول جزئيًا إلى خليط خام، يعطي عند تمديده بالكحول مادة ذات لون أرجواني كثيف.

المطاط

مهّدت تقنية تقسية المطاط بالكبريت من قبل الأمريكي تشارلز جوديير، والإنكليزي توماس هانكوك في أربعينيات القرن التاسع عشر الطريق أمام صناعة المطاط التي أخذت تتوسّع، وخاصة في مجال تصنيع الإطارات المطاطية.

الدرّاجات

صمم المهندس الإنجليزي هاري جون لوسون الدرّاجة الحديثة في عام 1876، لكن جون كيم ستارلي هو الذي أنتج أول دراجة آمنة وناجحة تجاريًا بعد بضعة سنوات.

السيارات

حصل المخترع الألماني كارل بنز على براءة اختراع أول سيارة في العالم في عام 1886، وبدأ ببيعها في أواخر صيف عام 1888، مما جعلها أول سيارة متوفرة تجارياً في التاريخ.

بنى هنري فورد سيارته الأولى في عام 1896 وكان رائدًا في هذه الصناعة، وأسّس شركته مع شركائه في عام 1903.