O que é uma câmara de combustão?
Uma câmara de combustão é a área em um motor onde o combustível é queimado. Em um motor de combustão interna, o combustível é queimado no espaço diretamente em cima de seus pistões. Os motores de combustão interna são amplamente utilizados em veículos pequenos e móveis. No motor de combustão externa, o combustível é queimado em um espaço fisicamente separado das paredes de seus cilindros. Os motores de combustão externa foram amplamente utilizados no século 19 para alimentar grandes navios a vapor e trens.
A câmara de combustão de um motor de combustão interna é delimitada em parte pela superfície de um pistão. Quando o combustível é inflamado nesta câmara de combustão, gases quentes podem atuar diretamente sobre o pistão para empurrá-lo para baixo. Como a pressão do gás é alta, ela se expande rapidamente para seguir o pistão e continuar pressionando-o. Quando a pressão do gás é baixa novamente, o gás empurra o pistão para sua posição inferior. Um virabrequim conectado aos pistões girará à medida que os pistões oscilarem.
Uma aplicação generalizada do motor de combustão interna é a potência para veículos móveis, como automóveis, barcos e aviões a hélice. O calor em uma câmara de combustão interna é criado dentro do próprio motor, para que ele possa agir rapidamente nos pistões do motor. Essa eficiência relativa permite que os motores de combustão interna sejam menores e mais leves que os de combustão externa. Por esse motivo, os motores de combustão interna são amplamente utilizados para aplicações móveis com necessidades de energia relativamente baixas.
O motor a vapor, por outro lado, é um motor de combustão externa. Isso significa que a câmara de combustão está localizada fora dos cilindros. Os motores de combustão externa requerem transferência de calor através das paredes sólidas do motor. A transferência de calor através de um objeto sólido estacionário é denominada condução. A condução pode ser um processo lento quando as diferenças de temperatura são pequenas; portanto, os motores a vapor normalmente usam grandes câmaras de combustão que produzem muito calor.
No motor a vapor, o carvão é queimado em uma câmara de combustão conhecida como fornalha para produzir calor. O calor flui através das paredes de outro recipiente cheio de água conhecida como caldeira. Quando a água ferve, o vapor de alta pressão é temporariamente direcionado para um ou mais cilindros para atuar em um pistão. O movimento linear do pistão é convertido no movimento circular de uma cambota para acionar o motor.
Os motores de combustão interna e externa são formas do motor alternativo. Esses motores acabam convertendo energia química em trabalho mecânico, com o calor sendo a forma intermediária de energia. Mesmo sob condições ideais, eles não podem converter 100% da energia química armazenada em trabalho mecânico, porque algum calor sempre sai do sistema.