La Macchina a Vapore

A metà del '600 Denis Papin inventa la pentola a pressione: prende una pentola, copre la parte superiore con un coperchio che sia perfettamente aderente ai bordi della pentola, appoggia su di esso una pietra, scalda l'acqua e ad un certo punto il coperchio salta. Egli cerca di dare una spiegazione a questo fenomeno: il fuoco riesce a provocare un cambiamento strutturale dell'acqua facendola diventare vapore, e quest'ultimo occupa maggior volume e esercita una pressione dentro la pentola.
Allora ci si chiede perché l'acqua riscaldata diventa vapore e perché il vapore riesce ad esercitare una forza maggiore dell'acqua.
Thomas Savery, cosi, inventa la prima macchina a vapore, una macchina statica, costituita da un serbatoio in cui l'acqua bolle, e che viene collegato ad un sistema di questo genere:

 

Questa è la prima pompa a fuoco, una macchina a fuoco che permette di aspirare l'acqua in maniera ciclica, non con mezzi meccanici, ma con mezzi tecnici. Ha operato per molto tempo nelle miniere inglesi. Se la macchina si riscaldava troppo rischiava di esplodere, quindi c'era bisogno di qualcuno che monitorava le valvole. Con questa macchina l'Inghilterra migliorò lo sfruttamento delle risorse minerarie

Pochi anni dopo, Thomas Newcomen, sempre con lo stesso principio, inventa una nuova macchina molto simile a quella di Savery ma con un grande vantaggio: non necessita più di un uomo che le stia accanto.

Newcomen riesce ad introdurre un meccanismo che funziona sempre a depressione. Viene usata una tensione di vapore molto bassa. Ma non è la pressione che fa lavorare il sistema ma la depressione, ottenuta dalla condensazione del vapore.

C'è una caldaia che genera vapore il quale viene raffreddato, condensato da un getto di acqua fredda e, facendo condensare il vapore, lo stantuffo viene schiacciato dalla pressione atmosferica verso il basso. Queste sono dette macchine atmosferiche perché è la pressione atmosferica che lavora.

Per approfondimenti esaustivi:
Le tecnologie dell'aria e del fuoco


Motore a vapore, da Wikipedia

Nell'età industriale - XIX sec. - XX sec. Parte 2

Prodotto tipico della produzione in serie di articoli fabbricati industrialmente fu il fiammifero di sicurezza.. La storia del fiammifero come strumento per creare il fuoco iniziò nel XVII sec., con la scoperta del fosforo. Vi è un sincronismo tra il suo sviluppo e quello della macchina a vapore. I progressi della tecnologia specialistica e della scienza crearono le condizioni per una ricerca deliberata di nuovi congegni per accendere il fuoco, più economici da produrre e meno ingombranti da azionare della scatola contenente l'esca, l'acciarino e la pietra focaia. Verso la fine del XVIII sec., furono inventati vari tipi di fiammiferi contenenti fosforo. Ma nonostante le migliorie, essi continuarono a essere insoddisfacenti sotto vari aspetti. Sprigionavano una pioggia di scintille quando venivano accesi e potevano prendere fuoco spontaneamente con facilità, a causa di un movimento brusco o se accidentalmente esposti al sole; inoltre la testa era fatta di un materiale (il fosforo giallo) altamente tossico. Questi svantaggi furono finalmente superati nel 1852 con l'invenzione, brevettata dal fabbricante svedese J. Lundström, del fiammifero di sicurezza, che si accendeva solo se veniva strofinato contro la superficie di una scatola (una superficie contenente il fosforo rosso). Il fiammifero di sicurezza metteva il fuoco alla portata di tutti con un rischio minimo di incidenti e a un costo che divenne, in breve, insignificante. La loro grande importanza è dovuta al fatto che hanno reso il fuoco disponibile a tutti in qualsiasi momento.

Nel corso del XX secolo il panorama industriale è cambiato completamente: non è più dominato da ciminiere di fabbriche, e la presenza del fuoco e del fumo si ridusse. Questi cambiamenti sono dovuti alla scomparsa della forza vapore come fonte primaria di energia nell'industria. Essa è stata sostituita da altre fonti come il petrolio, il gas e l'elettricità. Nonostante tutto i metodi di produzione dell'industria sono ad alta concentrazione di carburante, quindi il fuoco continua a svolgere un ruolo fondamentale. Gran parte dell'energia che viene consumata - inclusa l'elettricità - deriva dai combustibili fossili. I processi di combustione continuano ad avere un ruolo centrale, ma sono relegati in speciali contenitori cosicché la popolazione non sia esposta al contatto con il fuoco. In questo modo, i rischi sono ridotti al minimo.
I prodotti tipici della moderna industria ad alta concentrazione di carburante sono le automobili, con motori destinati ad essere azionati da processi di combustione accuratamente regolati e controllabili in ogni singola fase. Le automobili vengono messe in moto da propellente fossile in combustione. Sono fatte di acciaio, plastica e vetro, ovvero materiali prodotti ad alte temperature.

Un vantaggio molto importante delle nuove fonti di energia, rispetto al legname e al vapore, e che possono essere applicate con maggiore flessibilità. I combustibili sono più facili da trasportare e da distribuire e poi, assicurate le necessarie attrezzature tecniche, il gas, il petrolio e l'elettricità forniscono flussi di energia molto regolari e controllabili in maniera accurata. Inoltre, i rischi del fuoco sono stati gradualmente ridotti.

Nell'età industriale - XVIII sec. - XIX sec. Parte 1

L'inizio dell'età industriale fu caratterizzato da un'intensificazione sull'uso del fuoco: vennero costruite nuove fornaci con ciminiere e il fuoco fu usato anche per azionare motori e veicoli. L'industrializzazione fu la terza importante trasformazione ecologica avviata dagli umani, dopo l'addomesticamento originario del fuoco e la nascita dell'agricoltura e dell'allevamento. L'industrializzazione si presenta come un insieme di innovazioni. Di grande importanza fu, ancora una volta, l'inglobamento di fonti naturali che in precendenza erano estranee al mondo umano. Queste fonti naturali erano fonti di energia non sfruttate accumulate in combustibili fossili. L'uso del carbone e poi del petrolio e di gas permise all'uomo di sfruttare una grande varietà di altre fonti minerali, dal ferro al plutonio. Si pensa comunemente che l'evento cruciale della Rivoluzione Industriale sia l'uso della macchina a vapore, ma alcuni storici affermano che il ruolo avuto da questa sia stato sopravvalutato. Infatti alcune fabbriche inglesi di seta utilizzavano strumenti meccanici azionati dalla forza dell'acqua. Le macchine a vapore invece venivano usate nelle miniere e il loro ruolo nel processo produttivo era ancora modesto. Il culmine delle macchine a vapore giunse solo nella seconda metà dell'Ottocento. A quel punto, le fabbriche con motori azionati ad acqua o vento non poterono più competere con quelle dotate di forza vapore. Questa competizione costrinse i proprietari di mulini ad acqua a potenziare al massimo l'efficienza dei loro impianti. Un effetto simili si vide anche in campo marittimo, con l'introduzione delle navi a vapore. Infatti, in seguito, venne sviluppato un nuovo tipo di nave a vela, il clipper, che per molti decenni fu veloce quanto una nave a vapore.
La produzione di forza vapore richiedeva investimenti più cospicui rispetto all'energia eolica e idrica che era gratuita. Ma nonostante ciò, l'acqua e il vento erano due fonti che rendevano l'uomo troppo dipendente dalle condizioni atmosferiche, mentre per quanto riguarda la forza vapore, l'uomo era legato alla natura solo per le scorte di carbone. Quindi con la forza vapore gli uomini si resero meno dipendenti dalla natura

Antiche Tecniche di Accensione del Fuoco

Nella preistoria, i modi con cui il fuoco poteva essere acceso possono essere divisi in due gruppi:

-A percussione: consiste nel battere insieme un minerale, con percentuali di zolfo, con una pietra molto dura. Si producono scintille che danno origine alla combustione:

-A frizione a legna: consiste nello strofinare insieme due legni, i quali, generando attrito, producono segatura e calore. Quando la temperatura arriva a circa 250°C, la segatura comincia a bruciare.
Esistono vari sistemi a frizione a legna come: trapano da fuoco, a sega, ad aratro, etc...