L'ENERGIA I LES MÀQUINES

Una màquina tèrmica és una màquina que utilitza un combustible per funcionar
i produir moviment.

En les màquines de combustió externa el combustible es crema fora dels elements que constitueixen les peces mòbils o motor de la màquina. Exemple: màquina de vapor.

En les màquines de combustió interna el combustible es crema dins el motor. Exemples: motor d’explosió d’un automòbil o motor de reacció d’un avió.

La màquina de vapor va servir per llançar la Revolució Industrial a Europa a final del segle xviii. James Watt va desenvolupar una màquina de vapor eficient a partir dels aparells dissenyats per altres investigadors anteriors. Abans de la màquina de Watt existien altres màquines de vapor, però aprofitaven molt menys combustible; és a dir, una gran part del combustible emprat no es feia servir eficientment.

En un motor d’explosió el combustible es crema a l’interior del motor. El motor d’explosió és un element clau en la societat actual, ja que és present en gairebé tots els vehicles de transport terrestre i aeri. Observa el funcionament d’un motor d’explosió de quatre temps emprat en un automòbil.

Els motors de reacció són els que utilitzen els avions i els coets. Fan servir el principi d’acció i reacció. Aquest principi és el responsable, per exemple, que un patinador es mogui cap enrere si llança una pilota cap endavant.

Els coets també utilitzen el principi d’acció i reacció, però com que a l’espai no hi ha aire, el combustible emprat no és cap derivat del petroli, sinó que fan servir hidrogen i oxigen líquids.

Cal molta energia per vèncer l’atracció terrestre i enviar un vehicle a l’espai, per la qual cosa els coets propulsors són molt grans, molt més grans que el vehicle que transporten. Per exemple, el coet Saturn V utilitzat en el llançament de la sonda Apollo 11, que va viatjar a la Lluna el 1969, tenia 110 m d’alçària i una massa d’unes 3.000 tones. I l’Ariane 5 emprat per posar satèl·lits artificials en òrbita té 59 m d’alçària i una massa de gairebé 800 tones.

És a dir, segons el principi d’acció i reacció, quan un cos llança matèria cap a un costat (acció), es mou automàticament cap al costat oposat (reacció).

Hi ha diferents tipus de motors de reacció, encara que tots funcionen seguint el principi d’acció i reacció: disposen d’una hèlix o ventilador per on entra l’aire al motor i d’una tovera per on surten els gasos calents. El combustible emprat sol ser querosè, un derivat del petroli. Els motors de reacció més utilitzats en avions comercials de passatgers i de mercaderies són el turboventilador i el turbopropulsor.