Motor a vapor
Dispositivo mecânico que converte energia térmica em energia mecânica, evaporando a água e usando o vapor para acionar uma máquina.
Componentes:
- Fonte de calor: por exemplo: fornalha a carvão
- Caldeira com água: caldeira com água que é aquecida para formar vapor
- Válvula: controla o fluxo de vapor na câmara
- Cilindro e pistão: o vapor aciona o pistão num movimento alternado
- Cambota: para converter o movimento linear em movimento circular (por exemplo: locomotiva a vapor)
Princípio de funcionamento:
A fonte de calor é usada para aquecer a água dentro da caldeira. Produz-se vapor a alta pressão que é então canalizado através da válvula para um pistão hermeticamente fechado dentro de uma câmara (1). A pressão empurra o pistão para fora, que por sua vez é conectado a um mecanismo que converte o movimento linear em movimento circular.
Conforme o gás se expande, perde energia cinética e condensa-se em água (ou apenas vapor mais frio), reduzindo a pressão dentro da câmara (2).
O pistão é impulsionado para trás pela ação combinada da redução da pressão na câmara e da inércia do mecanismo em movimento. Conforme a água condensada (ou vapor frio) é expelida, a válvula muda permitindo a entrada de novo vapor de alta pressão e o processo repete-se (3 e 4).
Numa locomotiva, normalmente existem dois cilindros (um de cada lado) desfasados um em relação ao outro para garantir um movimento contínuo.
Limitações da máquina a vapor:
- enorme e pesada, portanto, não pode ser usada para veículos pequenos como carros e autocarros
- início lento: requer a geração de vapor
- não é seguro: a alta pressão do vapor pode causar rebentamento da caldeira
- baixa eficiência: energia é perdida na forma de calor devido à grande área de superfície
Instruções:
- Encha o tanque com água
- Acenda a fonte de calor
- Observe o funcionamento do motor enquanto houver fonte de calor e água no tanque