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Die Windmühle ist ein technisches Bauwerk, das mittels seiner vom Wind in Drehung versetzten Flügel Arbeit verrichtet. Am verbreitetsten war die Nutzung als Mühle, wodurch die Bezeichnung auf alle derartigen Anlagen übertragen wurde.
Windmühlen waren, neben den an Standorten mit nutzbarer Wasserkraft anzutreffenden Wassermühlen, bis zur Erfindung der Motoren die einzigen frühen Kraftmaschinen nach der Muskelkraftmaschine in der Menschheitsgeschichte. Entsprechend vielfältig war ihre Verwendung als Mahlmühle, als Ölmühle, zur Verarbeitung von Werkstoffen (etwa als Sägewerk) und als Pump- oder Schöpfwerk (siehe Artikel Windpumpe). Die klassische Windmühle mit rechteckigen, länglichen Flügeln ist in Europa sowohl im Flachland der nördlichen Regionen als auch an der Meeresküste im Mittelmeerraum verbreitet. Die heutigen Windkraftanlagen sind die Nachfolger der Windmühlen.
Aufgrund eines Gesetzbuches des Königs Hammurapi ist zu vermuten, dass es die ersten Windmühlen um 1750 v. Chr. in Babylon gab. Eine Orgel, die von einem Windrad angetrieben wird, ist die erste bekannte schriftlich dokumentierte Idee. Sie stammt von dem griechischen Erfinder Heron von Alexandria, der im 1. Jahrhundert nach Christus lebte. Das Konstruktionsbild wurde viel später in Anlehnung an die schriftlich verfasste Idee Herons erstellt.
Persische Windmühlen, die sich von der abendländischen Bauweise durch eine senkrechte Rotationsachse und senkrecht stehende Flügel, Schaufeln oder Segel unterscheiden, waren nach Berichten islamischer Geographen im 9. Jahrhundert im östlichen Persien in Gebrauch. Eine weitere Bauart von Windmühlen mit vertikaler Rotationsachse kennt man als chinesische Windmühle oder chinesisches Windrad.
Die Technik der chinesischen Version weicht von der der persischen Windmühle deutlich ab, weil sie ohne jede Ummauerung freistehende, sich selbsttätig zum Wind ausrichtende Segel nutzt. Die europäische Form dieser sogenannten Dschunkensegel ist als Luggersegel bekannt. Die persische Mühle mit Matten oder Latten am Rotor, welche wie die Schaufeln auf dem Rad eines Raddampfers angeordnet sind, muss in offenem Halbkreis ummauert sein, weil dort die Segelflächen unmittelbar starr mit der Drehachse verbunden sind und sich auf ihrer Kreisbahn nicht optimal zum Wind ausrichten können. Deshalb deckt hier eine halboffene Ummauerung den Teil des Rotors ab, bei dem sich die Flügel sonst mit abbremsender Wirkung gegen den Wind drehen müssten. Der Rotor an der persischen Windmühle wird in seiner aerodynamischen Funktion als Vortriebsläufer bezeichnet. Die chinesische Windmühle hingegen ist ein Auftriebsläufer.
Arabische Windmühlen kamen mit der Ausbreitung des Islams auf die Iberische Halbinsel und wurden dort verbessert. Windmühlen mit horizontal liegender Rotordrehachse sind ab 1180 in Flandern, Südostengland und der Normandie nachgewiesen. Im 13. Jahrhundert wurden im Heiligen Römischen Reich die Bockwindmühlen entwickelt, bei denen das gesamte Mühlhaus in den Wind gedreht wurde
