الثورة الصناعية الثانية
الصناعة والتقنية > العلوم التطبيقية

فتحت العلوم التطبيقية العديد من الفرص. ففي منتصف القرن التاسع عشر كان هناك فهم علمي للكيمياء وفهم أساسي للديناميكا الحرارية، فاقترب كلا العلمين من شكلهما الأساسي الحالي أواخر القرن التاسع عشر. وقد استخدمت مبادئ الديناميكا الحرارية في تطوير الكيمياء الفيزيائية. ساعد الفهم القوي للكيمياء بتطوير التصنيع الكيميائي غير العضوي الأساسي وصناعات صبغ الأنيلين.
تقدم علم المعادن من خلال أعمال هنري كليفتون سوربي وآخرين. كان سوربي رائدًا في دراسة الحديد والصلب تحت المجهر، مما مهد الطريق لفهم علمي للمعادن والإنتاج الكبير للفولاذ. حيث استخدم في 1863 النقش بالحمض لدراسة التركيب المجهري للمعادن، وكان أول من أدرك أن كمية قليلة ومحددة من الكربون أعطت الفولاذ قوته. مهد هذا الطريق لهنري بسمر وروبرت فورستر موشيه لتطوير طريقة لإنتاج الصلب بكميات كبيرة.
وكذلك تطورت عمليات لتنقية عناصر مثل الكروم والموليبدينوم والتيتانيوم والفاناديوم والنيكل والتي امكن استخدامها لصنع مركبات ذات الخصائص الخاصة، وبالذات مع الفولاذ. ومثال على ذلك فولاذ الفاناديوم قوي ومقاوم للإجهاد، وقد استخدم في نصف فولاذ السيارات. تم استخدام سبائك الفولاذ في كريات المحمل التي استخدمت في صناعة الدراجات في ثمانينيات القرن التاسع عشر. بدأ استخدام المحامل الكروية والأسطوانات أيضًا في الآلات. وتُستخدم سبائك مهمة أخرى في درجات الحرارة المرتفعة، مثل شفرات التوربينات البخارية والفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة التآكل.
صنعت أعمال يوستوس فون ليبيغ وآوغست هوفمان الأساس للكيمياء الصناعية الحديثة. واعتبر ليبيغ «أب صناعة الأسمدة» لاكتشافه النيتروجين من مغذيات النبات الأساسية، ثم قام بتأسيس شركة أنتجت مستخلص اللحم ‹Oxo›. وترأس هوفمان مدرسة الكيمياء العملية في لندن تحت أسلوب الكلية الملكية للكيمياء، وأدخل الاتفاقيات الحديثة للنمذجة الجزيئية وعلّم بيركين الذي اكتشف أول صبغة اصطناعية.
تم تطوير علم الديناميكا الحرارية إلى شكله الحديث بواسطة سادي كارنو وويليام رانكين ورودولف كلاوزيوس وويليام طومسون وجيمس كليرك ماكسويل ولودفيج بولتزمان وجوزيه غيبس. تم تطبيق تلك المبادئ العلمية على مجموعة متنوعة من الاهتمامات الصناعية، ومنها تحسين كفاءة الغلايات والتوربينات البخارية. وكان عمل مايكل فاراداي وآخرين محوريًا في وضع أسس الفهم العلمي الحديث للكهرباء.
كان للعالم الإسكتلندي ماكسويل تأثير خاص - فقد كانت اكتشافاته إيذانا ببدء عصر الفيزياء الحديثة. وكانت أبرز إنجازاته هي صياغة مجموعة من المعادلات التي وصفت الكهرباء والمغناطيسية والبصريات بأنها مظاهر لنفس الظاهرة وهي المجال الكهرومغناطيسي. أدى توحيد الظواهر الضوئية والكهربائية إلى التنبؤ بوجود موجات الراديو وكان أساس التطور المستقبلي لتكنولوجيا الراديو بواسطة هيوز وماركوني وآخرين.
طور ماكسويل نفسه أول صورة فوتوغرافية ملونة دائمة في 1861 ونشر أول معالجة علمية لنظرية التحكم التي هي أساس التحكم في العمليات، والتي تستخدم على نطاق واسع في الأتمتة، وخاصة في عمليات التصنيع وللتحكم في السفن والطائرات. تم تطوير نظرية التحكم لتحليل عمل منظم الطرد المركزي على المحركات البخارية. بدأ استخدام المنظمات في أواخر القرن الثامن عشر في طواحين الهواء والماء لتحديد فجوات أحجار الطاحونة بشكل صحيح، وتم تكييفها مع المحركات البخارية بواسطة جيمس وات. واستخدمت إصدارات محسنة منها في تثبيت آليات التتبع التلقائي للتلسكوبات وللتحكم في سرعة مراوح السفن ودفاتها. ومع ذلك كانت تلك المنظمات بطيئة ومتأرجحة حول نقطة التحديد. كتب ماكسويل ورقة بحثية تحلل رياضيًا تصرفات المنظمات، والتي شكلت بداية التطور الرسمي لنظرية التحكم. تم تحسين العلم باستمرار حتى تحول إلى تخصص هندسي.