IL MO­TOR E

il mo­to­re a va­po­re per­mi­se di pro­dur­re ener­gia sen­za di­pen­de­re, co­me nel ca­so dei mu­li­ni, dal­la forza del ven­to o dell’ac­qua. Fu la spin­ta e il sim­bo­lo del­la ri­vo­lu­zio­ne in­du­stria­le, che avreb­be cam­bia­to la so­cie­tà e l’eco­no­mia

Storica NG Special - - Speciale storika - BERNAT HER­NÁN­DEZ PRO­FES­SO­RE DI STO­RIA MO­DER­NA ALL’UNI­VER­SI­TÀ AU­TO­NO­MA DI BARCELLONA

L’ idea di sfrut­ta­re il ca­lo­re pro­dot­to dal­la com­bu­stio­ne per ge­ne­ra­re ener­gia mo­tri­ce nac­que nel I se­co­lo d.C.: lo scien­zia­to ales­san­dri­no Ero­ne co­struì una sfe­ra di ra­me, la eo­li­pi­la, che ruo­ta­va per ef­fet­to del va­po­re ori­gi­na­to dall’ac­qua in ebol­li­zio­ne al suo in­ter­no, va­po­re fat­to poi sfia­ta­re at­tra­ver­so due tu­bi­ci­ni a “L” si­tua­ti agli estre­mi op­po­sti del­la sfe­ra. Ero­ne, co­me al­tri scien­zia­ti del suo tem­po, uti­liz­zò il va­po­re per crea­re in­ge­gno­si con­ge­gni mec­ca­ni­ci a ca­rat­te­re lu­di­co, co­me un tem­pio in mi­nia­tu­ra con por­te se­miau­to­ma­ti­che; ma mai vi in­trav­vi­de una rea­le fi­na­li­tà pra­ti­ca. In real­tà, per mol- ti se­co­li, le po­ten­zia­li­tà del va­po­re ac­queo ven­ne­ro tra­scu­ra­te o igno­ra­te. Il Me­dioe­vo fu, in tut­ta Eu­ro­pa, l’epo­ca dei mu­li­ni ad ac­qua e a ven­to, che sfrut­ta­va­no le for­ze del­la na­tu­ra per pro­dur­re ener­gia mo­tri­ce.

Pres­sio­ne at­mo­sfe­ri­ca e vuo­to

So­lo tra il XVI e il XVII se­co­lo, si co­min­ciò a va­lu­ta­re la pos­si­bi­li­tà di uti­liz­za­re il va­po­re co­me forza mo­tri­ce. So­no ri­ma­sti ce­le­bri, a ta­le ri­guar­do, gli espe­ri­men­ti com­piu­ti da Leo­nar­do da Vin­ci e dall’al­chi­mi­sta cam­pa­no Gio­van­ni Bat­ti­sta Del­la Por­ta (1535-1615). Nel frat­tem­po, si mol­ti­pli­ca­va­no le ri­cer­che sul­le pro­prie­tà dell’aria e del vuo­to. Nel 1650, il te­de­sco Ot­to von Gue­ric­ke in­ven­tò la pri­ma pom­pa pneu­ma­ti­ca ca­pa­ce di pro­dur­re il vuo­to, e se ne ser­vì per un ce­le­bre espe­ri­men­to pub­bli­co a Mag­de­bur­go: egli co­struì due se­mi­sfe­re di bron­zo che fe­ce com­ba­cia­re per­fet­ta­men­te; poi, gra­zie al­la sua pom­pa, creò il vuo­to al lo­ro in­ter­no; la forza che la pres­sio­ne at­mo­sfe­ri­ca eser­ci­ta­va all’ester­no del­le due se­mi­sfe­re fu ta­le che nep­pu­re va­rie cop­pie di ca­val­li fu­ro­no in gra­do di se­pa­rar­le.

Von Gue­ric­ke di­mo­strò an­che che la pres­sio­ne at­mo­sfe­ri­ca po­te­va pro­dur­re mo­to: con la sua pom­pa estras­se l’aria sot­to un pi­sto­ne chiu­so in un ci­lin­dro; il pi­sto­ne, “schiac­cia­to” dal­la pres­sio­ne at­mo­sfe­ri­ca, scen­de­va ine­so­ra­bil­men­te ver­so il bas­so, mal­gra­do lo sfor­zo di ven­ti uo­mi­ni di te­ner­lo sol­le­va­to ti­ran­do una cor­da che scor­re­va su una car­ru­co­la. A fi­ne Set­te­cen­to, il fran­ce­se De­nis Pa­pin, in­ven­to­re del­la pen­to­la a pres­sio­ne, com­pì un ul­te­rio­re pas­so avan­ti: egli ideò un con­ge­gno co­sti­tui­to da un ci­lin­dro con­te­nen­te un pi­sto­ne sot­to al qua­le ve­ni­va po­sta un po’ d’ac­qua. Que­sta, scal­da­ta e por­ta­ta a ebol­li­zio­ne, si tra­sfor­ma­va in va­po­re, che so­spin­ge­va il pi­sto­ne fi­no al­la ci­ma del ci­lin­dro. A quel pun­to la fon­te di ca­lo­re ve­ni­va tol­ta, e il va­po­re, raf­fred­dan­do­si, si con­den­sa­va. Il pi­sto­ne, non più so­ste­nu­to dal­la pres­sio­ne del va­po­re, ri­di­scen­de­va dun­que ver­so il bas­so e que­sto mo­to, tra­smes­so at­tra­ver­so un in­gra­nag­gio a ruo­te den­ta­te e cre­ma­glie­ra, con­sen­ti­va di azio­na­re qua­lun­que mec­ca­ni­smo.

L’“ami­co del mi­na­to­re”

Men­tre Pa­pin svol­ge­va le sue ri­cer­che in Fran­cia, nel­la vi­ci­na In­ghil­ter­ra l’in­du­stria mi­ne­ra­ria vi­ve­va an­ni d’oro: ciò ave­va in­dot­to le com­pa­gnie car­bo­ni­fe­re a sca­va­re gal­le­rie sem­pre più pro­fon­de, con con­se­guen­ti dif­fi­col­tà nell’aspi­ra­re l’ac­qua del­le fal­de frea­ti­che. L’in­ge­gne­re Tho­mas Sa­ve­ry, ispi­ra­to da­gli stu­di di Pa­pin, nel 1698 die­de una ri­spo­sta a que­sto pro­ble­ma bre­vet­tan­do una pom­pa a va­po­re stu­dia­ta ap­po­si­ta­men­te per ri­suc­chia­re l’ac­qua dal­le gal­le­rie sot­ter­ra­nee. Ri­bat­tez­za­ta Mi­ner’s Friend, “l’ami­co del mi­na­to­re”, la pom­pa di Sa­ve­ry aspi­ra­va l’ac­qua in ci­lin­dri en­tro i qua­li era sta­to crea­to il vuo­to tra­mi­te con­den­sa­zio­ne di va­po­re; l’al­tez­za mas­si­ma di aspi­ra­zio­ne era di cir­ca 10 me­tri. La Mi­ner’s Friend eb­be un di­scre­to suc­ces­so nell’In­ghil­ter­ra set­te­cen­te­sca, ve­nen­do ac- qui­sta­ta da di­ver­se com­pa­gnie mi­ne­ra­rie; ma non ri­sol­se mai i pro­ble­mi di ef­fi­cien­za le­ga­ti al­la scar­sa qua­li­tà dei giun­ti in me­tal­lo, che cau­sa­va­no per­di­te con­ti­nue di pres­sio­ne. Mol­to me­glio fun­zio­nan­te si ri­ve­lò al con­fron­to la pom­pa idea­ta da un al­tro in­gle­se, Tho­mas Newcomen, un fab­bro del De­von­shi­re che, sul­la scia di Pa­pin, nel 1712 co­struì la pri­ma mac­chi­na in gra­do di tra­sfor­ma­re l’ener­gia del va­po­re in ener­gia mec­ca­ni­ca. Per po­ter bre­vet­ta­re il suo mo­del­lo, Newcomen do­vet­te com­bat­te­re una du­ra bat­ta­glia con­tro l’im­pre­sa che de­te­ne­va i di­rit­ti sul­la pom­pa di Sa­ve­ry, co­sì co­me su tut­te le mac­chi­ne a va­po­re che im­pie­ga­va­no il ca­lo­re. Do­po lun­ghi ne­go­zia­ti, Newcomen ac­con­sen­tì in­fi­ne a con­ce­de­re all’im­pre­sa ri­va­le una co­spi­cua royal­ty, in cam­bio del per­mes­so di com­mer­cia­liz­za­re la sua mac­chi­na. Il suc­ces­so fu im­me­dia­to: mal­gra­do gli esor­bi­tan­ti co­sti d’ac­qui­sto – cau­sa­ti an­che dall’edi­fi­cio in mat­to­ni nel qua­le la pom­pa do­ve­va es­se­re in­se­ri­ta – e gli smo­da­ti con­su­mi di car­bo­ne, al­la fi­ne del XVIII se­co­lo in Gran Bre­ta­gna era­no in fun­zio­ne un mi­glia­io di mac­chi­ne di Newcomen, e il mo­del­lo fu espor­ta­to an­che in Ger­ma­nia, Fran­cia, Spa­gna e Sta­ti Uni­ti. Un ta­le suc­ces­so at­ti­rò l’at­ten­zio­ne di un al­tro mec­ca­ni­co, lo scoz­ze­se Ja­mes Watt, che si era tro­va­to a ri­pa­ra­re uno dei con­ge­gni di Newcomen. In mo­do in­tui­ti­vo, egli com­pre­se la prin­ci­pa­le cau­sa di inef­fi­cien­za del­la mac­chi­na: le in­sop­por­ta­bi­li ten­sio­ni che do­ve­va sop­por­ta­re l’uni­co ci­lin­dro in cui ave­va luo­go sia la pro­du­zio­ne del va­po­re sia la sua con­den­sa­zio­ne. Watt de­di­cò ore di ri­fles­sio­ne al pro­ble­ma, fin­ché, du­ran­te una pas­seg­gia­ta do­me­ni­ca­le, com­pre­se che la con­den­sa­zio­ne do­ve­va av­ve­ni­re fuo­ri dal ci­lin­dro; pro­get­tò per­ciò una nuo­va mac­chi­na do­ta­ta di un se­con­do ci­lin­dro che fun­ges­se da ca­me­ra di con­den­sa­zio­ne. Nel 1765 egli rea­liz­zò il suo pro­to­ti­po, e nel 1769 lo bre­vet­tò.

WATT RE­SE PIÙ EF­FI­CIEN­TE LA MAC­CHI­NA IDEA­TA DA NEWCOMEN REN­DEN­DO­LA FI­NAL­MEN­TE PRA­TI­CA L’EF­FI­GIE DI JA­MES WATT SU UNA ME­DA­GLIA COM­ME­MO­RA­TI­VA DEL XIX SE­CO­LO. UNI­VER­SAL IMAGES GROUP / AL­BUM

IL DIGESTORE A VA­PO­RE, IN­VEN­TA­TO NEL 1679 DAL MA­TE­MA­TI­CO E FI­SI­CO FRAN­CE­SE DE­NIS PA­PIN, FU IL PRE­CUR­SO­RE DEL­LA MO­DER­NA PEN­TO­LA A PRES­SIO­NE.

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