Màquines tèrmiques

Una màquina tèrmica és un invent capaç de transformar l’energia tèrmica (la calor) en energia mecànica (moviment). Sense aquestes màquines, la Revolució Industrial no hauria existit i avui no tindríem cotxes, trens ni avions!

Anem a veure les dues màquines tèrmiques més famoses de la història: la màquina de vapor i el motor de quatre temps.

La Màquina de Vapor

La màquina de vapor va ser la gran protagonista de la Revolució Industrial. S’anomena de “combustió externa” perquè el foc que genera la calor està fora del motor (en una caldera).

Com funciona?

El funcionament és molt enginyós i es resumeix en tres passos:

1. S’escalfa aigua en una caldera cremant carbó o fusta fins que es converteix en vapor.
2. Aquest vapor a molta pressió viatja per uns tubs fins a un cilindre.
3. Dins del cilindre, el vapor té tanta força que empeny un pistó. Aquest moviment del pistó està connectat a una roda, fent-la girar.

[Image of schematic diagram of a steam engine]

Aquí pots veure com el moviment recte del pistó es transforma en un moviment circular gràcies a un mecanisme anomenat biela-manivela.

El Motor de Quatre Temps

Aquest és el motor que porten la majoria de cotxes i motos actuals (de benzina o dièsel). S’anomena de “combustió interna” perquè el foc (l’explosió) passa a l’interior del mateix motor, just dins del cilindre.

Les 4 fases del motor

Per aconseguir moviment, el motor repeteix contínuament un cicle de 4 passos o “temps”:

1. Admissió: S’obre una vàlvula i entra una barreja d’aire i benzina dins del cilindre. El pistó baixa.
2. Compressió: Es tanquen les vàlvules. El pistó puja i “aixafa” la barreja, escalfant-la molt.
3. Explosió (o Expansió): Una peça anomenada bugia fa una petita guspira. La benzina explota amb molta força i empeny el pistó cap avall violentament. (Aquest és l’únic temps que dóna força al motor!).
4. Escapament: S’obre una altra vàlvula. El pistó torna a pujar per expulsar els fums de l’explosió cap al tub d’escapament. I el cicle torna a començar!

A continuació pots veure les parts d’un motor de quatre temps i les quatre fases dibuixades.

Fixa’t en aquesta animació per entendre com les vàlvules s’obren i es tanquen al ritme adequat i com l’explosió fa moure l’engranatge inferior (el cigonyal).

🧠 Posa a prova el que has après!

Respon aquestes 4 preguntes per veure si domines les màquines tèrmiques:

1. Quina transformació d'energia fa una màquina tèrmica?

a) Transforma el moviment en calor.
b) Transforma l'energia tèrmica (calor) en energia mecànica (moviment).
c) Transforma l'energia elèctrica en energia tèrmica.

2. Per què diem que la màquina de vapor és de "combustió externa"?

a) Perquè el foc que escalfa l'aigua es fa fora del cilindre del motor (a la caldera).
b) Perquè el vapor s'escapa cap a l'exterior.
c) Perquè funciona a l'aire lliure.

3. Quin és l'ordre correcte de les 4 fases d'un motor de cotxe?

a) Admissió, Explosió, Compressió i Escapament.
b) Compressió, Admissió, Escapament i Explosió.
c) Admissió, Compressió, Explosió i Escapament.

4. En quina d'aquestes fases el motor rep impuls i produeix força de veritat?

a) En l'Admissió.
b) En l'Explosió.
c) En l'Escapament.

Infografies

A continuació hi ha algunes infografies realitzades per alumnes sobre màquines de vapor i motors de quatre temps:

• Màquina de vapor Infografia 1 Infografia 2
• Motor 4T Infografia 1 Infografia 2 Infografia 3