Che cos'è una camera di combustione?

Una camera di combustione è l'area di un motore in cui il carburante viene bruciato. In un motore a combustione interna, il carburante viene bruciato nello spazio direttamente sopra i suoi pistoni. I motori a combustione interna sono ampiamente utilizzati nei veicoli piccoli e mobili. Nel motore a combustione esterna, il carburante viene bruciato in uno spazio fisicamente separato dalle pareti dei suoi cilindri. I motori a combustione esterna furono ampiamente utilizzati nel XIX secolo per alimentare grandi navi a vapore e treni.

La camera di combustione di un motore a combustione interna è delimitata in parte dalla superficie di un pistone. Quando il combustibile viene acceso in questa camera di combustione, i gas caldi possono agire direttamente sul pistone per spingerlo verso il basso. Poiché la pressione del gas è elevata, si espande rapidamente per seguire il pistone e continuare a spingerlo. Quando la pressione del gas è di nuovo bassa, il gas ha spinto il pistone nella sua posizione inferiore. Un albero motore collegato ai pistoni ruoterà mentre i pistoni oscillano.

Un'applicazione diffusa del motore a combustione interna è l'energia per veicoli mobili, come automobili, barche e aeroplani ad elica. Il calore in una camera di combustione interna viene creato all'interno del motore stesso, quindi può agire rapidamente sui pistoni del motore. Questa efficienza relativa consente ai motori a combustione interna di essere più piccoli e leggeri delle loro controparti a combustione esterna. Per questo motivo, i motori a combustione interna sono ampiamente utilizzati per applicazioni mobili con esigenze di potenza relativamente basse.

Il motore a vapore, d'altra parte, è un motore a combustione esterna. Ciò significa che la camera di combustione si trova all'esterno dei cilindri. I motori a combustione esterna richiedono il trasferimento di calore attraverso le pareti solide del motore. Il trasferimento di calore attraverso un oggetto solido fisso è chiamato conduzione. La conduzione può essere un processo lento quando le differenze di temperatura sono piccole, quindi i motori a vapore utilizzano generalmente grandi camere di combustione che producono molto calore.

Nel motore a vapore, il carbone viene bruciato in una camera di combustione nota come focolaio per produrre calore. Il calore scorre attraverso le pareti di un altro contenitore pieno d'acqua noto come caldaia. Quando l'acqua bolle, il vapore ad alta pressione viene temporaneamente indirizzato in uno o più cilindri per agire su un pistone. Il movimento lineare del pistone viene convertito nel movimento circolare di un albero a gomiti per guidare il motore.

Entrambi i motori a combustione interna ed esterna sono forme del motore alternativo. Questi motori alla fine convertono l'energia chimica in un lavoro meccanico, con il calore come forma intermedia di energia. Anche in condizioni ideali, non possono convertire il 100% dell'energia chimica immagazzinata in lavoro meccanico perché parte del calore fuoriesce sempre dal sistema.