Motore termico: funzionamento, rendimento e punti deboli

Vecchio amico e vecchio nemico, in questa pagina ne facciamo l’identikit: raccontiamo tutto del motore termico, definizione, funzionamento, rendimento e tipi in uso, oggi e in futuro.
Detto anche “motore a combustione”, questo marchingegno tanto usato, amato e criticato, non è ancora pronto per la pensione.

Infatti, anche quest’anno escono belle novità a quattro ruote che lo utilizzano: le elenchiamo nel prossimo articolo come alcune delle più interessanti nuove auto 2023.

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Che cosa si intende per motore termico? Una definizione

Un motore termico è una macchina che utilizza il calore per ottenere lavoro meccanico, cioè sfrutta l’energia termica e la trasforma in energia meccanica. Nei motori termici il calore funziona come un vettore energetico, cioè un “qualcosa” che rende disponibile l’energia in una forma diversa da quella di partenza.

Il punto di partenza per capirne il funzionamento è rappresentato da batteria e motorino di avviamento che si attivano quando accendiamo l’automobile. Nei veicoli che utilizzano una motorizzazione di questo tipo l’attività motrice avviene nel cilindro dentro cui scorre un pistone verso l’alto e verso il basso.

Le 4 fasi del motore termico, detto “a quattro tempi”

• Quando il pistone si abbassa, apre una valvola in cui entra un misto di benzina e aria.
• Alla chiusura della valvola viene creata una camera ermetica dove il pistone inizia ad alzarsi comprimendo il liquido.
• Quando raggiunge la posizione più alta, avviene un’esplosione che genera energia termica e proietta il pistone verso il basso.
• A questo punto, avviene l’apertura delle valvole di scarico e il pistone risale buttando fuori gas esausti e fumi.

A che cosa servono i motori termici

I motori a combustione, cioè quelli termici, servono a muovere veicoli, ma anche pompe idrauliche o turbine.
Sono utilizzati, quindi, nel settore automotive, ma anche nell’agricoltura, per la purificazione dell’acqua e nel campo energetico.

I punti deboli del motore termico e del suo funzionamento

Il tallone d’Achille numero uno dei motori termici sono le emissioni inquinanti.
Un altro aspetto su cui il  motore termico scopre il fianco alle critiche è il rendimento: rispetto a un propulsore elettrico, il suo è inferiore.
L’efficienza termica dei motori a combustione è limitata al 40-45%: a che cosa facciamo riferimento con questa percentuale? Indica la parte di energia termica che, attraverso l’ingegnoso marchingegno, riusciamo a trasformare in energia meccanica senza dissipazione. I motori elettrici, invece, arrivano a risultati dell’85-90%.

Qual è il destino delle auto con motore termico

L’Unione Europea ha stabilito che dal primo gennaio 2035 non potranno più essere immatricolate vetture con motore termico diesel o a benzina. Il provvedimento vuole mettere fine alle emissioni di anidride carbonica nell’ambiente e va a colpire, quindi, anche le automobili ibride. D’altra parte, la decisione non stigmatizza il motore a combustione di per sé. Lascia, infatti, la “porta” aperta a combustibili che non siano inquinanti, come per esempio l’idrogeno verde e altri prodotti sintetici.

Tipi di motore termico

Esistono due tipi di motore termico:

• il motore a combustione interna, chiamato impropriamente anche “motore a scoppio” o “endotermico”;
• il motore a combustione esterna.

La differenza tra i due dispositivi sta nel luogo in cui avviene la trasformazione dell’energia in lavoro meccanico.

Nel primo tipo di motore termico, il processo avviene nella camera di combustione, per esempio, nel cilindro di un motore a quattro tempi. Al contrario, nella seconda tipologia, la trasformazione si verifica in una struttura esterna alla camera di combustione.

I motori a combustione interna (endotermici)

I motori a scoppio, cioè a combustione interna, sono quelli usati tipicamente nelle automobili termiche. Sono caratterizzati dalla presenza di un albero motore e funzionano utilizzano una miscela di aria e combustibile, in cui il “comburente” è l’ossigeno. Dall’energia termica ottengono energia meccanica, e da questa anche energia elettrica attraverso un generatore.

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