De WKC: Een omgekeerde schroef van Archimedes

De schroef van Archimedes loste een van de grootste praktische problemen van de oudheid op, namelijk het vinden van een gemakkelijke manier om vloeistoffen op te tillen. Archimedes creëerde een machine waarmee deze operatie met relatieve eenvoud kon worden uitgevoerd: de schroef van Archimedes.

Hoe ziet de schroef van Archimedes er uit

De machine bestaat uit een grote schroef en wordt in een buis geplaatst, niet noodzakelijkerwijs waterdicht gelast. Het onderste deel van de buis wordt ondergedompeld in een vloeistof en door aan de schroef te draaien, verzamelt elke stap een bepaalde hoeveelheid stof die langs de spiraal wordt opgetild totdat het uit het bovenste deel komt, om in een opslagbassin te worden geloosd.

De energie voor rotatie kan worden geleverd door een handvat, door dieren, door windmolenpropellers of door landbouwtractoren. De schroef wordt aan Archimedes toegeschreven op basis van de getuigenissen van Diodorus Siculus en Athenaeus. Recente studies geven echter aan dat het mogelijk al vóór Archimedes is uitgevonden, omdat men denkt dat het is gebruikt om de hangende tuinen van Babylon te irrigeren. Archimedes heeft mogelijk de schroef bestudeerd tijdens zijn verblijf in Alexandrië in Egypte en heeft mogelijk een instrument in Italië geïmporteerd dat daarom al bekend was in het Midden-Oosten.

Galileo en Archimedes

De studies van Archimedes hebben een opmerkelijke invloed op de geschiedenis van de wetenschap. Galileo Galilei neemt de schroef van Archimedes op in zijn werk Le Meccaniche: in de passage “Over de schroef van Archimedes voor het verwijderen van water” demonstreert hij hoe het werkt.  Hij schrijft: “Het lijkt mij niet dat op deze plaats de uitvinding van Archimedes om water met de schroef op te heffen in stilte moet worden doorgegeven: wat niet alleen wonderbaarlijk is, maar ook wonderbaarlijk; want we zullen merken dat het water in de wijnstok opstijgt en voortdurend daalt.”

Praktische toepassingen van de schroef

Zelfs vandaag de dag wordt de schroef van Archimedes op verschillende wijzen gebruikt om stoffen in vaste, vloeibare en gasvormige toestand op te tillen.

De schroef van Archimedes kan ook worden toegepast bij het verplaatsen van water van een hoog naar een lager gelegen punt. Op het hoogste punt is de potentiële energie van het water maximaal en als gevolg van de daaruit voortvloeiende val naar het laagste punt, wordt het overgebracht in een rotor die is aangesloten op een generator die de kinetische energie, gegeven door de beweging van de schroef, omzet in elektrische energie. De vloeistof komt op het hoogste punt de vijzel binnen. De verschillende compartimenten van de vijzel vormen min of meer individuele kamers waarin het binnenkomende water duwt, dankzij de zwaartekracht van de aarde. Door de vorm van de vijzel gaat deze draaien. De energie die wordt geproduceerd door de rotatie van de vijzelas wordt via een tandwielkast naar een generator overgebracht. De generator levert elektrische energie. Door deze energie om te zetten naar de juiste netspanning en netfrequentie kan de opgewekte energie nu beschikbaar gesteld worden aan het openbare energienet.