Officina: da combustione a energia meccanica

I motori termici sono così chiamati perché utilizzano il calore generato da una combustione convertendolo in energia meccanica.

Tale combustione può aver luogo al loro esterno (come nei motori a vapore) o al loro interno. In questo secondo caso si parla di motori endotermici. Qui si può fare una prima distinzione tra quelli nei quali la combustione è continua (tipicamente si tratta dei motori a turbina) e quelli nei quali è invece intermittente.

Miscela e conbustione

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A bruciare è una miscela aria-carburante, che contiene sia il comburente (ossigeno) che il combustibile (in genere costituito da idrocarburi). Se essa viene accesa da una scintilla si tratta di un motore a ciclo Otto, come quelli delle nostre moto. I motori di questo tipo sono anche definiti “a scoppio” ma la denominazione, di uso assai comune, non è rigorosa.

Al loro interno infatti non ha luogo alcuna esplosione ma una combustione che per quanto rapida è comunque graduale. Prima di venire accesa la miscela combustibile deve venire compressa. Questo è fondamentale ai fini del rendimento.

Nell’Ottocento sono stati realizzati diversi motori nei quali la compressione non avveniva. Quelli atmosferici (come quello realizzato da Barsanti e Matteucci) hanno avuto un notevole impiego in campo industriale nella versione prodotta da Otto e Langen. Anche il motore del francese Lenoir, che ha avuto una discreta diffusione, non era a scoppio in quanto il suo ciclo di funzionamento non prevedeva alcuna compressione.

Il motore a ciclo Otto, ad accensione per scintilla e nel quale si svolgono tutte le quattro fasi che ben conosciamo, è arrivato alcuni anni dopo (1876) e ha rapidamente dominato la scena grazie al suo rendimento di gran lunga superiore. Nato per impiego industriale è in seguito stato sviluppato in versioni adatte ad azionare un veicolo su ruote (Benz, Daimler). Il rendimento (globale) di un motore è costituito dal rapporto tra l’energia utilizzata e quella fornita, ovvero tra quella meccanica disponibile alla uscita del moto e quella chimica “contenuta” nel carburante immesso nei cilindri.

Il potere calorifico è la quantità di calore sviluppata dalla combustione completa dell’unità di massa del carburante e si esprime in J/kg.