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Steam Engine Puzzle

Um motor a vapor é um motor térmico que executa o trabalho mecânico usando o vapor como fluido de funcionamento.

O uso de água fervente para produzir movimento mecânico remonta a mais de 2000 anos, mas os dispositivos iniciais não eram práticos. O inventor espanhol Jerónimo de Ayanz Y Beaumont patenteou em 1606 o primeiro motor a vapor. Em 1698, Thomas Savery patenteou uma bomba de vapor que usava vapor em contato direto com a água sendo bombeada. A bomba de vapor de Savery usou vapor de condensação para criar um vácuo e desenhar água para uma câmara e, em seguida, aplicou o vapor pressurizado para bombear ainda mais a água. O motor atmosférico do Thomas Newcomen foi o primeiro motor comercial a vapor comercial usando um pistão e foi usado em 1712 para bombear em uma mina.

Em 1781, James Watt patenteou um motor a vapor que produzia movimento rotativo contínuo. [1] Os motores de dez cavalos de potência de Watt permitiram que uma ampla gama de máquinas de fabricação fosse alimentada. Os motores poderiam estar situados em qualquer lugar que a água e o carvão ou o combustível de madeira pudessem ser obtidos. Em 1883, os motores que poderiam fornecer 10.000 hp se tornaram viáveis. [2] Os motores a vapor também podem ser aplicados a veículos como motores de tração e locomotivas ferroviárias. O motor a vapor estacionário era um componente essencial da revolução industrial, permitindo que as fábricas localizassem onde a energia da água estava indisponível.

Os motores a vapor são motores de combustão externa, [3] onde o fluido de trabalho é separado dos produtos de combustão. Fontes de calor sem combustão, como energia solar, energia nuclear ou energia geotérmica, podem ser usadas. O ciclo termodinâmico ideal usado para analisar esse processo é chamado de ciclo Rankine. No ciclo, a água é aquecida e se transforma em vapor dentro de uma caldeira operando a uma alta pressão. Quando expandido através de pistões ou turbinas, o trabalho mecânico é realizado. O vapor reduzido de pressão é então condensado e bombeado de volta para a caldeira.

Em uso geral, o termo motor a vapor pode se referir às plantas a vapor integradas (incluindo caldeiras etc.), como locomotivas a vapor ferroviárias e motores portáteis, ou podem se referir apenas ao mecanismo de pistão ou turbina, como no motor e motor de vapor estacionário. Dispositivos especializados, como martelos a vapor e motoristas de pilha de vapor, dependem do vapor fornecido de uma caldeira separada. Os motores a vapor do tipo pistão recíproco permaneceram a fonte dominante de energia até o início do século XX, quando os avanços no design de motores elétricos e mecanismos de combustão interna resultaram gradualmente na substituição de motores a vapor recíprocantes (pistão) em uso comercial e a ascensão das turbinas a vapor na gerência de energia. [4] Considerando que a grande maioria da geração elétrica em todo o mundo é produzida por motores a vapor do tipo turbina, a "Era do Vapor" continua com níveis de energia muito além dos da virada do século XIX.