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Máquina a vapor de James Watt (século XVIII)

Máquina a vapor de James Watt (século XVIII)

A máquina a vapor elaborada pelo engenheiro escocês, com as suas várias possibilidades de uso, revolucionou a técnica.

História

Palavras-chave

James Watt, máquina a vapor, invenção, caldeira, pistão, válvula, vapor, bomba, engenheiro, técnica, energia, água

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Questôes

  • É verdade que berço da revolução industrial foi nos EUA?
  • É verdade que a revolução industrial começou na década de 1760 em Inglaterra?
  • É verdade que James Watt aperfeiçoou a máquina a vapor universal?
  • É verdade que James Watt foi o inventor da máquina a vapor?
  • Onde NÃO utilizavam em grande número as máquinas a vapor?
  • Qual dos elementos seguintes não é condição sine qua non da revolução industrial?
  • Qual dos fenômenos seguintes não é resultado da revolução industrial?
  • Qual dos elementos seguintes não fazia parte da máquina a vapor de James Watt?
  • Qual dos elementos seguintes não fazia parte da máquina a vapor de James Watt?
  • Qual destes inventores NÃO fez experiências com vapor?
  • Quem foi contemporâneo de James Watt?
  • Quem não foi o contemporâneo de James Watt?
  • Em qual destes meios de transporte NÃO foi usado o vapor como força de propulsão?
  • Em que ramo industrial apareceram as primeiras máquinas modernas em Inglaterra?
  • Qual era a fonte de energia mais importante das máquinas a vapor?
  • Quem construiu na Antiguidade um aparelho a vapor rudimentar (chamado eolípila)?
  • Em que época foi descoberta (e explorada) a pressão do vapor?
  • Onde ficava a oficina de Watt?
  • Qual era a nacionalidade de James Watt?

Cenas

Máquina a vapor

Vista de corte

  • caldeira - A água entra em ebulição e evapora, sendo o vapor daí resultante utilizado para trabalho. Por conseguinte, o motor a vapor converte energia térmica em trabalho mecânico.
  • pistão de dupla ação - O vapor faz mover o pistão. Para além do condensador externo, a inovação de Watt foi o pistão de dupla ação: o vapor era conduzido tanto para cima como para baixo do pistão. Isto era mais eficiente do que conduzir o vapor apenas para o espaço debaixo do pistão, permitindo que o pistão elevado deslizasse para trás por ação do seu próprio peso quando a pressão decaísse (como era o caso nos primeiros motores a vapor).
  • condensador - Para além do pistão de dupla ação, uma das inovações de Watt foi o condensador externo. O objetivo era que o vapor fosse transportado para fora do cilindro no qual o pistão se move, condensando-se (liquefazendo-se) no condensador externo. Anteriormente, isto tinha lugar dentro do cilindro, o que fazia com que este arrefecesse. Parte da energia térmica do vapor era utilizada para reaquecer de novo o cilindro. A melhoria introduzida por Watt ajudou a poupar esta energia.
  • roda motriz - Os motores a vapor eram usados para rodas motrizes e bombas, entre outras coisas.

Funcionamento das válvulas

  • válvulas - São impulsionadas pelo movimento do motor a vapor.
  • entrada de vapor

James Watt

Animação

  • caldeira - A água entra em ebulição e evapora, sendo o vapor daí resultante utilizado para trabalho. Por conseguinte, o motor a vapor converte energia térmica em trabalho mecânico.
  • pistão de dupla ação - O vapor faz mover o pistão. Para além do condensador externo, a inovação de Watt foi o pistão de dupla ação: o vapor era conduzido tanto para cima como para baixo do pistão. Isto era mais eficiente do que conduzir o vapor apenas para o espaço debaixo do pistão, permitindo que o pistão elevado deslizasse para trás por ação do seu próprio peso quando a pressão decaísse (como era o caso nos primeiros motores a vapor).
  • condensador - Para além do pistão de dupla ação, uma das inovações de Watt foi o condensador externo. O objetivo era que o vapor fosse transportado para fora do cilindro no qual o pistão se move, condensando-se (liquefazendo-se) no condensador externo. Anteriormente, isto tinha lugar dentro do cilindro, o que fazia com que este arrefecesse. Parte da energia térmica do vapor era utilizada para reaquecer de novo o cilindro. A melhoria introduzida por Watt ajudou a poupar esta energia.
  • roda motriz - Os motores a vapor eram usados para rodas motrizes e bombas, entre outras coisas.

Condensador

  • bomba - O movimento coordenado do pistão e das válvulas devolve a água do condensador para a caldeira.
  • água
  • condensação de vapor - Sai do cilindro para o condensador, após o que a água é bombeada de volta para a caldeira.

Narração

O motor a vapor é uma máquina térmica que transforma a energia do vapor em trabalho mecânico.
O primeiro aparelho movido a vapor foi a eolípila de Heron, na Antiguidade. Mas o apogeu das máquinas a vapor chegou na época moderna.
No fim do século XVII, Denis Papin construiu a primeira máquina a vapor equipada com êmbolo. Os seus contemporâneos Thomas Savery e Thomas Newcomen criaram a primeira máquina a vapor industrial da Inglaterra. O aperfeiçoamento e o alargamento da utilização da máquina a vapor estão ligados ao nome de James Watt, engenheiro e inventor escocês.

O ponto de partida do mecanismo de James Watt foi a caldeira. O fogo da caldeira aquecia a água e assim nascia vapor. Por meio do tubo de vapor, esse vapor era conduzido ao cilindro de êmbolo. Aí, com a ajuda das válvulas, a energia do vapor transformava-se em movimento vertical. Esse movimento podia ser facilmente transformado em movimento circular. Desta maneira, a máquina a vapor, que no início foi apenas utilizada para movimentar bombas em minas, tornou-se apta a executar vários trabalhos mecânicos.

As primeiras experiências de Watt para aperfeiçoar a máquina a vapor universal foram feitas numa pequena oficina na Universidade de Glasgow.
Mais tarde, o seu trabalho foi patrocinado por vários mecenas capitalistas e assim nasceu uma empresa próspera com numerosas invenções registadas e mais de mil máquinas a vapor instaladas. Ao longo dos anos, as muitas inovações do engenheiro escocês tornaram a construção mais eficaz e económica. Destas inovações, a mais importante foi o condensador, uma câmara de condensação separada. A inovação de James Watt abriu novas perspetivas para uso das máquinas a vapor. É por isso que a data da sua patente, 1769, é considerada pelos historiadores como o início da revolução industrial.

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