I motori
sono il tipo di più diffuso di convertori, cioè di macchine complesse in grado
di trasformare una forma di energia (ad esempio energia chimica o energia termica)
in energia meccanica.
I motori
si dividono in due categorie: i motori a combustione esterna (che sfruttavano
legna o carbone per innalzare la temperatura dell’acqua di una caldaia e
produrre vapore che mette in movimento un sistema biella-manovella e, quindi,
le ruote del mezzo) e i più moderni motori a combustione interna.
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| i vecchi treni a vapore erano alimentati da motori a combustione esterna |
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| il vapore generato dalla caldaia viene immesso nel motore (freccia rossa) e mette in azione un sistema di pistoni e bielle che fa muovere la ruota |
Nei
motori a combustione interna, o motori a scoppio, l’energia chimica contenuta
in una miscela di carburante e aria viene liberata con la combustione e
convertita in energia termica (lo scoppio) che a sua volta viene convertita in
energia meccanica (movimento) che permette alla macchina di muovere i suoi
componenti.
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| il funzionamento del motore a scoppio |
Questi
motori si basano sul sistema biella-manovella.
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| i componenti del sistema biella-manovella |
Un’asta
(biella), collegata per un’estremità al pistone, trasferisce il movimento del
pistone stesso (movimento rettilineo alternato) ad una ruota, a sua volta
collegata all’albero motore, che trasforma il movimento rettilineo alternato in
movimento rotatorio.
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| la trasformazione del movimento rettilineo alternato in movimento rotatorio |
I pistoni possono essere allineati orizzontalmente o a V e il loro numero varia generalmente da 2 a 12.
IL
MOTORE A SCOPPIO A QUATTRO TEMPI
È
utilizzato nelle auto-mobili e nelle motociclette di grossa cilindrata.
Utilizza come carburante la benzina e ha un ciclo di funzionamento che
comprende 4 fasi.
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| il motore a quattro tempi |
1.
Aspirazione: il pistone, dal punto più alto del suo movimento, procede verso il
basso aspirando la miscela di benzina e aria attraverso le valvole di
aspirazione
2.
Compressione: La valvola di aspirazione si chiude e il pistone, risalendo verso
l’alto spinto dalla biella, comprime la miscela aria-benzina nella camera di
scoppio posta all’estremità del cilindro.
3. Scoppio:
La candela provoca l’accensione della miscela che aumenta il proprio volume e
spinge il pistone verso il basso. Lo scoppio è l'unica fase attiva dell'intero ciclo.
4.
Scarico: La valvola di scarico si apre e il pistone risale spingendo
all’esterno i gas della combustione. Quando arriva nel punto più alto, chiude
la valvola di scarico e, quasi contemporaneamente, si apre la valvola di
aspirazione. Il ciclo ricomincia da capo.
IL
MOTORE A SCOPPIO A DUE TEMPI
E’ molto
più semplice del motore a quattro tempi in quanto in esso non sono presenti alcuni
meccanismi come le valvole, il sistema di distribuzione e quello di
lubrificazione.
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| componenti del motore a due tempi |
Le fasi
di funzionamento sono molto simili a quelle del motore a quattro tempi ma
avvengono con due soli movimenti dello stantuffo.
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| comparazione tra il motore a quattro tempi (four stroke) e e il motore a due tempi (two stroke) |
IL
MOTORE DIESEL
È un
motore a quattro tempi, ma con alcune differenze essenziali:
_non
utilizza benzina ma gasolio;
_l’accensione
non avviene per mezzo di una candela, ma per effetto di una forte compressione
e di un’alta temperatura;
_l’immissione
del carburante avviene attraverso un iniettore a pressione al termine della
fase di compressione.
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| funzionamento del motore diesel (blu: aspirazione, verde: compressione, rosso: iniezione e scoppio, giallo: scarico) |
E’
utilizzato in alternativa a quello a quattro tempi per autovetture, camion e grandi
macchine agricole. Anche le imbarcazioni con motore a bordo vengono spinte
grazie a motorizzazioni diesel
I MOTORI
A REAZIONE
I motori
a reazione (o a getto), generalmente usati dagli aerei, sfruttano una corrente
di gas ad altissima velocità che, in uscita dal propulsore, fornisce per
reazione una spinta in avanti.
L’aria viene aspirata dall’esterno tramite un
compressore che la comprime nella camera di scoppio dove unita al combustibile
(il cherosene) viene fatta bruciare producendo gas ad alta temperatura e
pressione. Il gas fa girare una turbina, che spinge i gas di combustione verso
gli ugelli posteriori alla velocità di 500-600 metri al secondo. Si ottiene
così la spinta.
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| funzionamento del motore a reazione (Jet engine) |