Energia meccanica e Rivoluzione Industriale

energìa, - Energia e Industria - Di fondamentale importanza per l'inizio della rivoluzione industriale fu l'invenzione della macchina a vapore che ha cambiato radicalmente tutti i sistemi produttivi. Per far funzionare queste macchine però occorreva trovare una fonte di energia diversa da quella muscolare. Macchina a vapore Motore termico alternativo a combustione esterna, che si basa sull'espansione e sul successivo raffreddamento del vapore generato in una caldaia. La macchina a vapore trasforma energia termica in energia meccanica con un rendimento generalmente basso, per cui nella maggior parte delle applicazioni destinate alla produzione di forza motrice è stata sostituita dalla turbina a vapore. Cenni storici La prima rudimentale macchina a vapore fu inventata nel 1690 dal francese Denis Papin e venne usata per il pompaggio dell'acqua. La "pentola di Papin" era poco più di una curiosità: il lavoro effettivo era eseguito dall'aria più che dalla pressione del vapore. Era costituita da un unico cilindro che svolgeva anche la funzione della caldaia: nella parte inferiore si immetteva una piccola quantità di acqua, che veniva riscaldata fino a produrre una parziale evaporazione; la pressione del vapore prodotto sollevava uno stantuffo che scorreva nel cilindro; infine, quando la fonte di calore veniva rimossa, il vapore condensava e lo stantuffo, non più sostenuto dalla pressione sottostante, veniva spinto verso il basso dal proprio peso e dalla pressione atmosferica. Più efficiente era il cosiddetto motore atmosferico, inventato nel 1705 dal britannico Thomas Newcomen e costituito da un cilindro verticale con uno stantuffo dotato di un contrappeso. Il vapore immesso a bassa pressione dal fondo del cilindro spingeva verso l'alto lo stantuffo, alleggerito dal contrappeso. Quando lo stantuffo raggiungeva la sommità del cilindro, si apriva automaticamente una valvola e all'interno del cilindro veniva spruzzato un getto d'acqua fredda: l'abbassamento di temperatura faceva condensare il vapore e la pressione atmosferica spingeva in basso lo stantuffo. Il braccio, basculante su un perno fisso, collegava lo stelo dello stantuffo con il contrappeso e si prolungava con una barra che, alzandosi e abbassandosi secondo il movimento dello stantuffo, azionava una pompa. Pur essendo poco efficiente, il motore di Newcomen si rivelò abbastanza pratico e venne largamente usato per pompare l'acqua fuori dalle miniere di carbone. Partendo dall'idea di migliorare il motore di Newcomen, lo scozzese James Watt realizzò una serie di importanti invenzioni, che portarono allo sviluppo della moderna macchina a vapore. La prima di tali invenzioni fu un motore dotato di una camera di condensazione del vapore separata, mediante la quale si riuscivano a ridurre la perdite di vapore che si verificavano nell'alternarsi di riscaldamenti e raffreddamenti del cilindro. Nel motore di Watt, infatti, il cilindro era isolato e rimaneva alla temperatura del vapore. La camera di conden