Che cos'è un motore a vapore?
Un motore a vapore è un motore che utilizza il vapore per alimentare se stesso. È uno dei motori più antichi, risalente a circa 2000 anni fa. Il motore ha svolto un ruolo importante nella rivoluzione industriale e, nel mondo moderno, rappresenta più della metà dell'elettricità in tutto il mondo.
Ci sono fondamentalmente due parti in un motore a vapore: un motore e un generatore di vapore. Un motore potrebbe anche includere condensatori per raccogliere il vapore e restituirlo come acqua al sistema, surriscaldatori per consentire al vapore di raggiungere temperature che non raggiungerebbe naturalmente e pompe per fornire un flusso costante di acqua. Tradizionalmente, il calore veniva fornito bruciando qualcosa, di solito legna o carbone, in una cassetta di vapore. Nei tempi moderni, questo calore può invece essere fornito toccando il calore geotermico o creando reazioni nucleari e catturando il calore da quel processo.
Eroe di Alessandria descrisse il primo motore a vapore noto nel I secolo. Questo tipo non è stato utilizzato per nessun tipo di vera generazione di energia, ma piuttosto è servito da modello per scoprire le proprietà del vapore stesso. Alcuni degli esperimenti più approfonditi che coinvolgono il vapore furono condotti da Giovanni Brance all'inizio del XVII secolo e Taqi al-Din alla metà del XVI secolo.
Alla fine del 17 ° secolo, Thomas Savery creò il primo motore a vapore veramente pratico. Lo usava per alimentare le pompe dell'acqua, che, nonostante alcuni difetti, erano usate a capacità limitata nelle operazioni di estrazione. In meno di due decenni, Thomas Newcomen inventò una versione ancora più utile, che vide un uso molto più ampio di mine drenanti. Non molto tempo dopo, James Watt migliorò immensamente l'efficienza del motore di Newcomen, creando uno che funzionava all'incirca il 400% in più per la stessa quantità di carbone.
Il motore a vapore di Watt è stato un enorme passo avanti nel progresso della rivoluzione industriale. Prima di questo, le fabbriche dovevano essere costruite accanto ai fiumi che scorrevano per alimentare le ruote idrauliche. L'invenzione di Watt fece sì che le fabbriche potessero essere costruite ovunque, così che il nucleo della rivoluzione industriale potesse diffondersi ampiamente e rapidamente.
Nel diciannovesimo secolo, il motore a vapore fu notevolmente ridotto e reso ancora più efficiente. Ciò significa che potrebbe effettivamente essere collocato su un veicolo, il che ha portato a un trasporto piuttosto eccentrico a vapore per un breve periodo durante l'era vittoriana.
Il motore a vapore più iconico è probabilmente quello su una locomotiva a vapore. Si tratta di un motore relativamente inefficiente, poiché la maggior parte del calore di scarto viene appena scaricato nell'atmosfera e viene recuperata poca acqua, ma è stato comunque un uso importante dell'energia del vapore per molti anni. Nei tempi moderni, le persone hanno molte più probabilità di trovarne uno come parte di una centrale elettrica. L'energia viene generata, spesso dalla combustione del carbone o da una reazione nucleare, e quell'energia termica viene quindi fatta scorrere attraverso l'acqua, che viene trasformata in vapore surriscaldato. Questo vapore trasforma quindi le turbine, che generano elettricità. Sebbene molte persone pensino ai motori a vapore come un ricordo del passato, in realtà sono i principali motori del mondo moderno e c'è molto lavoro da fare nello sviluppo di nuovi progressi e miglioramenti nell'efficienza.