La Rivoluzione industriale 3 : la macchina a vapore

Le innovazioni in campo tessile avevano portato alla costruzione di macchine sempre più grandi e pesanti per tessere e filare.

Esempio di telaio completamente meccanizzato.

Le nuove macchine potevano essere azionate solo con la forza dell'acqua (quindi erano posizionate in prossimità dei fiumi), ma ben presto si pensò di sfruttare una nuova forma di energia: il vapore.

Il principio del motore a vapore è molto semplice: l'acqua, quando viene portata a ebollizione, si trasforma in vapore e si espande; se non è libera di espandersi, esercita una pressione (cioè una forza) sulle pareti del contenitore che la racchiude; se si incanala opportunamente questa forza, si può muovere ciò che si vuole; ma come fare?

Si ebbe l'idea di costringere il vapore a entrare in un cilindro (un contenitore di metallo) chiuso da un pistone (o stantuffo) in grado di muoversi all'interno del cilindro: il vapore immesso nel cilindro avrebbe mosso il pistone, azionando il motore.

Immagine di un cilindro con stantuffo e schema del suo funzionamento.

Le prime macchine a vapore che si basavano su questo principio furono inventate nei primi decenni del '700. Erano macchine molte semplici, in grado di sviluppare soltanto un moto rettilineo, con il quale si poteva azionare una pompa per aspirare l'acqua dalle miniere.

La macchina a vapore di Newcomen del 1712.

Funzionamento della macchina di Newcomen.

Il limite di queste macchine era quello di non poter sviluppare un moto rotatorio, in grado di far girare una ruota. 
A metà del '700 un inventore di nome James Watt scoprì come trasformare il moto rettilineo della macchina a vapore in moto rotatorio: per mezzo del meccanismo biella-manovella: il moto rettilineo del pistone si trasmetteva alla biella, il cui moto si trasmetteva alla manovella, che a sua volta faceva girare la ruota.

La biella ( b ) fa muovere la manovella ( m ) , che a sua volta fa muovere la ruota ( A ).

Applicando questo principio della biella-manovella, Watt costruì la sua macchina a vapore.

Funzionamento della macchiana a vapore di Watt.

Video che spiega il funzionamento della macchina a vapore:

Video in cui si vede una ricostruzione di un modellino di macchina a vapore funzionante: