Lavoro eseguito dalla classe III H a.s. 2012/13

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Niccoletta Mari
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1 Lavoro eseguito dalla classe III H a.s. 2012/13

2 La macchina a vapore macchina a vapore è stata l innovazione tecnologica fondamentale della prima rivoluzione industriale. E un dispositivo che permette la conversione dell energia termica del vapore in lavoro meccanico.

3 La macchina a vapore è costituita da un contenitore (caldaia) al cui interno, grazie all azione di una fonte di calore (legno, carbone, petrolio, gas naturale) l acqua viene riscaldata fino a temperature vicine all ebollizione per ottenere vapore, che tende a espandersi in tutto il bollitore esercitando pressione sulle pareti.

l acqua viene riscaldata fino a temperature vicine all ebollizione per ottenere

4 Il vapore entra in una estremità del cilindro spingendo il pistone, successivamente viene fatto entrare nell altra estremità spingendo lo stesso pistone nella direzione opposta.

5 . 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 che dalla pressione del vapore.

6 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 sostenuto dalla pressione sottostante, veniva spinto verso il basso dal proprio peso e dalla pressione atmosferica.

sollevava uno stantuffo che scorreva nel cilindro; infine, quando la fonte di calore veniva rimossa, il vapore condensava e

7 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.

8 Il vapore immesso a bassa pressione dal fondo del cilindro (valvola A) spingeva verso l'alto il pistone, alleggerito dal contrappeso. Quando il pistone raggiungeva la sommità del cilindro, si apriva automaticamente una valvola (B) 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.

Quando il pistone raggiungeva la sommità del cilindro, si apriva automaticamente una valvola (B) e

9 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 rivela abbastanza pratico e venne largamente usato per pompare l'acqua fuori dalle miniere di carbone.

10 Partendo dall'idea di migliorare il motore di Newcomen, lo scozzese James Watt realizza una serie di importanti invenzioni, che portarono allo sviluppo della moderna macchina a vapore.

11 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 condensazione separata veniva raffreddata ad acqua ed era dotata di una pompa, utilizzata sia per creare una depressione sufficiente ad aspirare il vapore dal cilindro sia per rimuovere l'acqua dalla camera stessa.

Nel motore di Watt, infatti, il cilindro era isolato e rimaneva alla temperatura del vapore.

12 Un'altra radicale innovazione dei primi motori di Watt consisteva nel fatto che in essi era la pressione del vapore, e non la pressione atmosferica, a compiere lavoro utile. Watt inventa anche il modo di trasformare il moto rettilineo alternativo dello stantuffo nel moto rotatorio continuo di un volano, utilizzando dapprima un sistema di ruote dentate, e poi con un sistema biella-manovella simile a quello delle macchine a vapore moderne

Watt inventa anche il modo di trasformare il moto rettilineo alternativo dello stantuffo nel moto rotatorio

13 Introdusse inoltre il principio del doppio effetto, secondo il quale il vapore viene immesso alternativamente all'una o all'altra estremità del cilindro, in modo da azionare lo stantuffo sia nella corsa di andata sia in quella di ritorno, e il motore di una valvola di regolazione, comandata da un meccanismo a retroazione (noto ancor oggi come regolatore di Watt), per mantenere costante la velocità di rotazione del volano.

corsa di andata sia in quella di ritorno, e il motore di una valvola di regolazione, comandata da un

14 La macchina a vapore venne sfruttata soprattutto per muovere i telai e più tardi trascinare sui binari lunghi convogli ferroviari, lavoro fin ad allora eseguiti con l energia muscolare, eolica o idrica. Ciò diede il via alla La rivoluzione industriale è un processo di evoluzione economica, che da un sistema agricolo-artigianale porta ad un sistema industriale.

15 Questo processo è avvenuto attraverso l uso di macchine che funzionano tramite energia meccanica e anche grazie all utilizzo di fonti energetiche NON rinnovabili inorganiche come ad esempio i combustibili fossili.

anche grazie all utilizzo di fonti energetiche NON

16 La prima rivoluzione industriale ha avuto inizio intorno al 1780 ed con l impiego della macchina a vapore di James Watt nell industria tessile Nell'ambito del settore tessile l'applicazione delle macchine a vapore, assicurò produzioni continue di filati e tessuti e promosse il settore chimico per la produzione di sbiancanti e coloranti

tessile l'applicazione delle macchine a vapore, assicurò produzioni continue di

17 e siderurgica Abraham Darby 1, nel 1709 operò la prima fusione del ferro con il carbon coke in sostituzione del tradizionale carbone di legna, mentre suo nipote A. Darby 3, nel 1779, costruì il primo ponte interamente in ferro, considerato in quel tempo un prodigio di ingegneria e ritenuto oggi uno dei monumenti più significativi della Rivoluzione Industriale.

Darby 3, nel 1779, costruì il primo ponte interamente in ferro, considerato in quel tempo

18 La prima rivoluzione industriale inglese è caratterizzata da notevoli cambiamenti nel campo dell'agricoltura e da una crescita demografica impressionante conseguenza proprio di queste innovazioni. L'invenzione di nuove tecniche, di nuovi macchinari e l'applicazione di nuove fonti energetiche portarono allo sviluppo di un nuovo sistema di produzione.

19 Nel campo tessile: Prima delle rivoluzione, il settore tessile inglese era dominato dalla lana (che veniva esportata), ma avvengono progressi tecnici con l'invenzione della spoletta volante (1733) di John Kay, che aumentò la velocità della tessitura. Nel 1785 la tessitura vide un nuovo progresso tecnico con la costruzione della prima macchina automatica per tessere di Edmund Cartwright, inizialmente mossa da cavalli e dal 1789 dalla macchina a vapore.

20 Nel settore metallurgico: Abraham Darby trova il modo di utilizzare il carbone fossile sotto forma di carbone coke per produrre la ghisa. La macchina a vapore permise la costruzione di macchine in ferro sempre più grandi e la sua applicazione ai mezzi di trasporto su rotaia permise di trasportare mezzi pesanti in modo più rapido e agevole.

La macchina a vapore permise la costruzione di macchine in ferro sempre più grandi e

21 Inizialmente si pensava che le navi a vapore potessero navigare solo sui fiumi e quindi il loro sviluppo fu molto veloce negli Stati Uniti, ricchi di grandi corsi d acqua, in Europa le prime navi a vapore si costruirono nel Nel settore dei trasporti: La macchina a vapore venne inoltre impiegata sulle navi, ciò portò ad una enorme rivoluzione nei trasporti: la prima nave a vapore fu costruita nel 1807 da Robert Fulton: era il Clermont, battello a ruote con cui risalì Il fiume Hudson.

22 Nel 1819 fu varata la prima nave a vapore che attraversò l Atlantico, il Savannah. Con le prime navi azionate a vapore si abbandonò la vela: la navigazione non fu più condizionata dal vento e le traversate degli oceani, tra un continente e l'altro, diventarono più rapide e sicure. Più tardi, fu utilizzata l'elica al posto delle ruote e vennero costruiti degli scafi metallici più resistenti. Così il trasporto di passeggeri e di merci sul mare, sugli oceani e lungo i fiumi aumentò

23 Fu l'inglese Richard Trevithick ( ), nei primi anni dell'ottocento, il primo a costruire macchine a vapore ad alta pressione,una vera e propria locomotiva in grado di muovere un carico di più di 10 tonnellate, ma Trevithick non brevettò la sua invenzione e il vero inventore della locomotva è considerato George Stephenson.

24 Egli costruì la Locomotion che compì il suo primo viaggio il 27 settembre 1825 e per molti storici questa deve essere considerta la data di nascita della ferrovia.

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