Concetti Chiave
- Le macchine termiche, come la macchina a vapore, il motore a scoppio e le turbine, convertono l'energia termica in lavoro meccanico.
- La macchina a vapore utilizza il vapore generato dalla combustione di carbone per muovere lo stantuffo, che aziona le ruote della locomotiva.
- Il motore a scoppio funziona attraverso un ciclo di quattro fasi: aspirazione, compressione, scoppio e scarico, generando movimento tramite la dilatazione dei gas.
- Le macchine termiche sono alimentate principalmente dalla combustione di vari carburanti, tra cui carbone, benzina e gasolio.
- Le innovazioni nel campo delle macchine termiche hanno rivoluzionato i trasporti e l'industria sin dal XVIII secolo.
Evoluzione delle macchine termiche
Dal XVIII secolo in poi sono state costruite tantissime macchine che sfruttano l’energia termica: la prima è stata la macchina a vapore, che utilizzava il vapore per mettere in movimento gli ingranaggi delle macchine usate nelle prime fabbriche, della locomotiva e del piroscafo. Le macchine che trasformano il calore in lavoro meccanico sono chiamate macchine termiche. La macchina a vapore della locomotiva, il motore a scoppio delle automobili, le turbine delle centrali elettriche e i motori a reazione degli aerei e dei razzi sono le più importanti macchine termiche. Nelle macchine termiche il calore viene in generale prodotto dalla combustione di un carburante (carbone, benzina, gasolio, gas).
Funzionamento della locomotiva a vapore
La locomotiva a vapore: Il carbone viene bruciato per riscaldare l’acqua contenuta nella caldaia e trasformarla in vapore. Il vapore viene fatto passare nel cilindro per mezzo di tubi e fa muovere lo stantuffo. Lo stantuffo trasmette il movimento alle ruote della locomotiva attraverso un sistema di leve. Il motore a scoppio: Il motore a scoppio è formato da 4 cilindri nei quali scorre su e giù un pistone. Sulla sommità di ogni cilindro vi è una valvola che fa passare benzina e aria. Una “candela” produce una scintilla elettrica che fa esplodere la benzina. Il calore generato dall’esplosione provoca la dilatazione dei gas; la pressione dei gas fa abbassare il pistone che aziona così l’albero motore. L’albero motore, collegato alle ruote, le fa girare. Infine il pistone sale e spinge all’esterno i gas di scarico; in tal modo il ciclo può ricominciare. Le fasi del motore a scoppio: 1) aspirazione; 2) compressione; 3) scoppio; 4) scarico.
Domande da interrogazione
- Qual è stata la prima macchina termica e come ha influenzato l'industria?
- Come funziona la locomotiva a vapore?
- Quali sono le fasi del funzionamento del motore a scoppio?
La prima macchina termica è stata la macchina a vapore, che ha utilizzato il vapore per muovere ingranaggi nelle fabbriche, nelle locomotive e nei piroscafi, segnando l'inizio di una nuova era industriale.
Nella locomotiva a vapore, il carbone bruciato riscalda l'acqua nella caldaia, trasformandola in vapore che muove lo stantuffo, il quale a sua volta trasmette movimento alle ruote tramite un sistema di leve.
Il motore a scoppio opera in quattro fasi: aspirazione, compressione, scoppio e scarico, dove l'esplosione della benzina genera calore e pressione, facendo muovere il pistone e azionando le ruote.
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