I cambiamenti climatici indotti dall' Uomo, stanno imponendo grandi sforzi nella ricerca di fonti di energia alternative. Il più grande scoglio in questo campo è determinato dal rapporto tra la mostruosa domanda di energia da parte del genere umano e la limitatezza di produzione di energia in termini di fonti ecocompatibili.
Per rendersi conto di quanta energia consumi un essere umano quotidianamente basti pensare al fatto che, l'energia consumanta da un carica cellulare lasciato sempre acceso per una anno (che è facilmente ricaricabile con un pannellino fotovoltaico), corrisponde all'energia consumata da un auto a benzina di medio/piccola cilindrata che viaggia a 50 Km/h in un secondo.
Da questo se ne deduce che una grande attenzione viene rivolta alla ricerca di meccanismi sempre più efficenti nella conversione tra energia meccanica e energia termica. Un siffatto meccanismo viene chiamato motore termico e non è difficile comprendere quanto siano importanti.
I motori termici si dividono in due grandi famiglie. La prima, i più comuni, sono i motori termici a combustione interna. Ad esempio sono quelli che tutti noi abbiamo nella nostra auto. I secondi sono i motori a combustione esterna. Di questa famiglia fanno parte i motori a vapore (quelli delle centrali nucleari) e i motori stirling (quelli delle centrali a biomasse). Una variante molto interessante dei motori stirling sono i cossidetti motori termoacustici, che sfruttano cioè la conversione di calore per generare onde acustiche di intensità tale da essere utilizzabili nel quotidiano. Qualcuno si starà chiedendo di che intensità sonore stiamo parlando, bhe allora facciamo un esempio. Un normalissimo Fon consuma mediamente 1 kW, cioè 1000 watt.
L'energia acustica sprigionata in uno stadio pieno al momento del "GOAL!" sono mediamente appena 40 W. Siccome l'intensità acustica cresce con il logaritmo degli elementi, vi lascio immaginare quanta gente servirebbe per accendere un Fon in questo modo. Tuttavia i motori acustici sono innoqui da questo punto di vista. Infatti usano solo un numero limitato di frequenze, la maggior parte delle quali non udibili. Bene vediamo come funziona. Tutti voi sapete cos'è un organo a canne. Immaginiamo quindi un organo che emetta solo un nota, cioè provvisto di una sola canna.
Dell'aria deve essere soffiata dentro la canna. Dentro la canna, esattamente dopo il foro di uscita dell'aria, c'è un piccolo dente che oppone resistenza al flusso d'aria e che crea delle turbolenze. Queste turbolenze creano delle onde di pressione stazionare determinate dalla lunghezza dalla canna. La stazionarietà è data dal fatto che agli estremi della canna la pressione dell' aria è quella ambientale. Bene, un motore termoacustico funziona in maniera del tutto analoga, solo che le onde di pressione vengono generate da una fonte di calore esterna. Come è possibile convertire un suono generato in questa maniera in energia meccanica? bhe la risposta più ovvia è mettendo un pistone. La difficoltà della costruzione di un tale meccanismo sta nel fatto che per generare energia meccanica sfruttabile, il sistema pistone-canna deve entrare in risonanza. In questo modo si creano quei cicli macroscopici sfruttabili. La cosa simpatica dei motori stirling è lo loro reversibilità, cioè se invece di fornire calore, fornisco energia meccanica, si crea una pompa di calore.
Questo principio viene sfruttato nei paese in via di sviluppo per riscaldare e raffreddare i cibi. Ok ma dove sono i vantaggi di usare una diavoleria del genere? Bhe prima cosa, la fonte di calore è esterna e quindi assolutamente indipendente dal motore. Quindi può essere generata come diavolo vi pare. Seconda cosa il motore è estremamente efficente per essere un motore termico. Terza cosa è incredibilmente semplice dal punto vista meccanico, quindi robusto e economico. Ovviamente per chi volesse saperne di più la rete offre tutte le fonti necessarie. Ciao e alla prossima.
