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Trasformano in energia meccanica altre forme di energia.

• Motori idraulici ed eolici (mulino ad acqua e a vento, turbine idrauliche)
• Motori termici (macchine a vapore, motori a scoppio, motori a reazione, turbina a va vapore)

Mulini ad acqua e mulini a vento

Sono state le prime macchine utilizzate dall’uomo per avere a disposizione dell’energia ricavata direttamente dalla natura.

• Mulino ad acqua (IMG)
  Una ruota a pale è immersa nella corrente di un flusso d’acqua e viene messa in rotazione (es. per macinare il grano e ottenere la farina)

• Mulini a vento (IMG)
  L’aria investe le pale e le fa ruotare (utilizzati principalmente per macinare il grano o pompare l’acqua dalle terre poste sotto il livello del mare (Olanda)

La versione moderna dei mulini a vento sono i generatori eolici.

La macchina a vapore (IMG)

Inventata nel XVIII secolo da James Watt, è stata di importanza fondamentale per lo sviluppo industriale. Alimentata a carbone, aveva il pregio di fornire energia in qualsiasi luogo e in qualsiasi periodo dell’anno.

La macchina a vapore è un motore termico, che trasforma l’energia del calore in energia di movimento attraverso la dilatazione del vapore acqueo.

 

Sfruttata dalle industrie per far muovere ruote, pulegge, ingranaggi, ecc. Fu anche utilizzata nel settore dei trasporti.

 

I motori a scoppio

Nei motori a scoppio il carburante brucia nella camera di scoppio in presenza di aria ricavata nella testata del pistone.

L’accensione della miscela può essere comandata oppure spontanea.

 

• Motori a benzina (l’accensione della miscela è provocata dalla scintilla che scocca dalla candela al termine della fase di compressione)
• Motori diesel (gasolio), il forte calore che si sviluppa all’interno della camera di scoppio è sufficiente a incendiare la miscela combustibile.

 

I gas della combustione

In entrambi i motori, incendiandosi, si espandono e applicano una grande forza al pistone. Quest’ultimo è collegato all’albero motore per mezzo di un meccanismo biella-manovella. Questo meccanismo, trasforma il moto rettilineo alternato, del pistone, in moto rettilineo continuo, dell’albero motore, al quale sono collegati gli organi di trasmissione.

 

Funzionamento di un motore a ciclo otto a 4 tempi (IMG)

Aspirazione (aria + combustibile)  → compressione → scoppio-espansione (scintilla) → Scarico → gas bruciati

 

I motori a 4 tempi compiono un ciclo completo ogni 2 giri dell’albero motore.

 

Funzionamento di un motore a iniezione a ciclo diesel a 4 tempi

Aspirazione (aria) → compressione → scoppio-espansione (il gasolio si incendia spontaneamente) → scarico → gas bruciati

 

Motore a turbofan (IMG)

È un motore molto potente montato su tutti gli aeroplani moderni, caratterizzato da una grande ventola posta nella parte anteriore del motore che ruotando spinge l’aria dentro al motore, parte di essa entra nel compressore facendo girare le pale che ruotando aumentano la pressione dell’aria e la spingono nella camera di combustione. Nella camera di combustione l’aria è mescolata al combustibile (kerosene), la miscela brucia producendo gas ad alta temperatura e ad alta pressione, questi gas passano attraverso una turbina che ruotando aziona sia la ventola che il compressore. I gas caldi infine escono dal condotto di scarico del motore con un potente getto a grande velocità e spingono l’aeroplano in avanti.

 

Motore a razzo (IMG)

Tutti i razzi contengono un combustibile che brucia senza bisogno dell’aria. Questo combustibile, bruciando, produce gas che fuoriescono dal condotto di scarico del razzo e lo spingono in avanti.

• A combustibile solido (polvere che brucia)
• A combustibile liquido

A differenza dei motori a combustibile solido, i motori a combustibile liquido possono essere accesi e spenti.

Molti razzi sono formati da diverse parti, chiamati stadi, ciascuna delle quali possiede i propri serbatoi e motori. Soltanto l’ultimo stadio, la capsula con il carico pagante (es. un satellite), entra in orbita.

Turbina a vapore (IMG)

Sfrutta l’energia termica generata dalla pressione di una caldaia, convertendola in lavoro meccanico impresso a un organo rotante chiamato albero.

Impiegata nelle centrali termoelettriche o come motori navali.

Turbine idrauliche (IMG)

Trasformano l’energia cinetica posseduta da una massa d’acqua che precipita da una certa altezza, in energia meccanica di rotazione di un albero.

• Il distributore 
• La girante o ruota mobile

Principali tipi di turbina:

• Turbina Pelton, adatta ad alte cadute, da 400 a 2000 m, e piccole parti d’acqua)
•  Turbina Francis, Adatta a medie cadute, da 20 a 400 m, e grandi portate d’acqua (20 – 300 m3/s)
• Turbina Kaplan, adatta a basse cadute, da 20 m e grandissima portata d’acqua più di 300 m3/s

Impiegate nelle centrali idroelettriche, mettono in moto un generatore elettrico (alternatore), dove avviene la trasformazione dell’energia meccanica in energia elettrica.