Un motore a vapore è un motore che utilizza il vapore per alimentarsi. È uno dei motori più antichi, che risale a circa 2,000 anni fa. Il motore ha svolto un ruolo importante nella rivoluzione industriale e, nel mondo moderno, rappresenta più della metà dell’elettricità in tutto il mondo.
Ci sono fondamentalmente due parti in un motore a vapore: un motore e un generatore di vapore. Un motore potrebbe anche includere condensatori per raccogliere il vapore e restituirlo come acqua al sistema, surriscaldatori per consentire al vapore di raggiungere temperature che non raggiungerebbe naturalmente e pompe per fornire un flusso d’acqua costante. Tradizionalmente, il calore veniva fornito bruciando qualcosa, di solito legno o carbone, in una scatola a vapore. Nei tempi moderni, questo calore può invece essere fornito sfruttando il calore geotermico o creando reazioni nucleari e catturando il calore di quel processo.
Eroe di Alessandria descrisse il primo motore a vapore conosciuto nel I secolo. Questo tipo non è stato utilizzato per nessun tipo di vera generazione di energia, ma è servito piuttosto come modello per scoprire le proprietà del vapore stesso. Alcuni degli esperimenti più approfonditi sul vapore furono condotti da Giovanni Brance all’inizio del XVII secolo e Taqi al-Din a metà del XVI secolo.
Alla fine del XVII secolo, Thomas Savery creò il primo motore a vapore veramente pratico. Lo usava per alimentare le pompe dell’acqua, che, nonostante alcuni difetti, venivano utilizzate con capacità limitata nelle operazioni minerarie. In meno di due decenni, Thomas Newcomen ha inventato una versione ancora più utile, che ha visto un uso molto più ampio delle miniere drenanti. Non molto tempo dopo, James Watt migliorò immensamente l’efficienza del motore di Newcomen, creandone uno che funzionava circa il 17% in più per la stessa quantità di carbone.
Il motore a vapore di Watt è stato un enorme passo avanti nel progresso della rivoluzione industriale. Prima di questo, le fabbriche dovevano essere costruite vicino ai fiumi correnti per azionare le ruote idrauliche. L’invenzione di Watt significava che le fabbriche potevano essere costruite ovunque, in modo che il nucleo della rivoluzione industriale potesse diffondersi ampiamente e rapidamente.
Nel XIX secolo, il motore a vapore fu notevolmente ridotto e reso ancora più efficiente. Ciò significava che poteva effettivamente essere posizionato su un veicolo, il che ha portato a un trasporto a vapore piuttosto eccentrico per un breve periodo durante l’era vittoriana.
Il motore a vapore più iconico è probabilmente quello su una locomotiva a vapore. Questo è un motore relativamente inefficiente, poiché la maggior parte del calore di scarto viene semplicemente scaricato nell’atmosfera e una piccola parte dell’acqua viene recuperata, ma è stato comunque un uso importante della potenza del vapore per molti anni. Nei tempi moderni, è molto più probabile che le persone ne trovino uno come parte di una centrale elettrica. L’energia viene generata, spesso dalla combustione del carbone o da una reazione nucleare, e quell’energia termica viene quindi fatta scorrere attraverso l’acqua, che viene trasformata in vapore surriscaldato. Questo vapore poi trasforma le turbine, che generano elettricità. Sebbene molte persone pensino ai motori a vapore come un ricordo del passato, in realtà sono il motore principale del mondo moderno e c’è molto lavoro da fare per sviluppare nuovi progressi e miglioramenti in termini di efficienza.