Macchina termica

Una macchina termica è un sistema in grado di convertire l'energia termica in lavoro. Il concetto è alla base dello studio della termodinamica. L'energia termica può essere fornita dalla combustione interna (es. motore a benzina) o dalla combustione esterna. Per produrre lavoro una macchina termica lavora in presenza di un gradiente termico tra due sorgenti a temperatura diversa. Secondo Carnot il calore produce lavoro quando si sposta spontaneamente dalla sorgente calda alla sorgente più fredda. Ad esempio un flusso di aria calda si sposta verso gli spazi occupati da aria fredda, questo spostamento può essere intercettato da una turbina ed essere trasformato in energia meccanica.

Nella rappresentazione semplificata della macchina termica sono messi in collegamento tramite una conduttura due spazi, l'uno con temperatura calda T1 e l'altro con temperatura bassa T2. Quando apriamo la conduttura l'aria calda presente nel primo spazio si sposta verso lo spazio a temperatura inferiore. Lo spostamento d'aria spinge al movimento la turbina centrale generando energia meccanica ossia lavoro. Il movimento continua fin quando tra i due ambiente è presente un gradiente termico tra la sorgente calda e quella fredda. Lo stesso esempio di macchina termica può essere ottenuto sostituendo l'aria con un fluido. Questo è il principio base della macchina termica e della macchina a vapore.