Macchina a vapore

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màcchina a vapóre Dispositivo che permette la conversione dell'energia termica del vapore in lavoro meccanico.

principio di funzionamento

Schematicamente la m. a v. è costituita da un contenitore, il bollitore, al cui interno, grazie all'azione di una fonte di calore, viene riscaldata acqua fino a temperature vicine all'ebollizione per ottenere vapore, che tende a espandersi in tutto il bollitore, o in un secondo contenitore in cui si riversa, esercitando una pressione sulle pareti tanto maggiore quanto più alta è la concentrazione del vapore stesso. Il vapore può venire convogliato su un pistone o una turbina, che sono messe in moto dalla pressione che ricevono, producendo lavoro meccanico. Nel corso degli ultimi tre secoli sono stati costruiti tipi diversi di m. a v., nell'intento di migliorarne soprattutto l'efficienza, vale a dire la quantità di energia termica effettivamente trasformata in lavoro meccanico, che in queste macchine è particolarmente bassa, specie in quelle a pistone.

applicazioni

Le m. a v. fanno funzionare pompe idrauliche, forniscono potenza a macchine, specie nell'industria manifatturiera, hanno fatto marciare le navi e, naturalmente, i treni, che hanno rappresentato fino ad alcuni decenni fa la loro maggiore applicazione pratica. La m. a v. è stata forse l'innovazione tecnologica fondamentale nella prima rivoluzione industriale. Uno dei vantaggi della m. a v. risiede nel fatto che è possibile usare qualunque combustibile come fonte di calore. Un'applicazione del vapore analoga a quella delle m. a v. si ha oggi nelle centrali nucleari.

focusLa macchina a vapore di WattLa prima m. a v. moderna è dovuta allo scozzese J. Watt che, tra la fine del 18° e l'inizio del 19° sec., modificò la macchina ideata dal meccanico inglese T. Newcomen (1663-1729), dotata di un pistone che si alzava e si abbassava in base a un ciclo di espansione e di condensazione del vapore immesso in un cilindro. Watt ideò una macchina dotata di camera di condensazione del vapore separata, per ridurre la perdite di vapore, e realizzò un semplice meccanismo che trasformava il moto del pistone, rettilineo dal basso verso l'alto e viceversa, in un moto circolare continuo, grazie a un volano e a un meccanismo a biella, poi adottato in tutte le m. a v. moderne. Infine, aumentò notevolmente l'efficienza del motore inserendo una seconda valvola che permetteva di introdurre vapore nel cilindro oltre che dal basso anche dall'alto, quando il pistone era giunto al massimo della sua corsa, per agevolarne il ritorno verso il basso della camera.

Approfondimenti

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