A frase “máquina a vapor” costuma ser uma reminiscência da máquina a vapor de uma locomotiva ou carro Stanley Steamer, mas essas máquinas têm muito mais utilidades do que apenas transporte. A máquina a vapor, que foi inventada em sua forma mais básica há cerca de dois milênios, tornou-se a principal fonte de energia nos últimos três séculos, com turbinas a vapor produzindo atualmente 80% da energia elétrica mundial ou mais. Para entender mais sobre as forças físicas que atuam em uma máquina a vapor, construa sua própria máquina a vapor com materiais que você tem em casa usando um dos métodos deste artigo! Veja a Etapa 1 abaixo para começar.
Etapa
Método 1 de 2: fazendo uma máquina a vapor com uma lata de refrigerante (para crianças)
Etapa 1. Corte a lata de alumínio com cerca de 6,35 cm
Use uma tesoura de chumbo ou uma tesoura grande para fazer cortes horizontais perfeitos em cerca de 1/3 da lata a partir do fundo.
Passo 2. Dobre e pressione a circunferência da peça com um alicate
Dobre a circunferência da lata que foi cortada ligeiramente para dentro para que as bordas não sejam afiadas. Tenha cuidado para não se machucar ao fazer isso.
Etapa 3. Empurre o fundo da lata de dentro para achatá-la
A maioria das latas de refrigerante tem uma base circular que se curva para o interior da lata. Empurre a curvatura do fundo da lata achatando-a com o dedo ou usando o fundo de um pequeno copo ou jarra para alisá-la.
Passo 4. Faça dois furos em direções opostas na lata a uma distância de 1,3 cm do topo
Você pode usar um furador para fazer isso ou fazer furos com um prego e um martelo. Você precisa de um diâmetro de furo maior que 3,2 mm.
Etapa 5. Coloque a vela acesa no centro da lata
Aperte o papel alumínio e coloque-o sob e ao redor da vela para segurar a cera no lugar. As velas de velas têm pequenos recipientes de lata, para que a cera não derreta e respingue na lata de alumínio.
Etapa 6. Enrole o centro da mangueira de cobre 15, 3-20, 3 cm de comprimento em um lápis duas a três vezes para fazer uma bobina
A mangueira de 1/8 de polegada irá facilmente enrolar ao redor do lápis. Você precisará fornecer uma mangueira em espiral suficiente para deslizar pelos dois orifícios na parte superior da lata, além de cerca de 5 polegadas (5,1 cm) de mangueira reta de cada lado.
Etapa 7. Insira as duas pontas da mangueira nos orifícios da lata
Organize de forma que a bobina fique no pavio da vela. Certifique-se de que o comprimento da mangueira reta que sai de cada lado da lata é o mesmo.
Etapa 8. Dobre as duas extremidades da mangueira com um alicate para fazer um ângulo de 90 graus
Dobre a seção reta da mangueira de modo que ela vá em direções opostas em cada lado da lata. Em seguida, dobre novamente para que toquem no fundo da lata. Nesse caso, a parte em espiral da mangueira deve estar no meio da vela e as mangueiras de ambos os lados da lata voltadas para baixo.
Etapa 9. Coloque a lata em uma bacia com água com as duas pontas da mangueira submersas na água
Seu "navio" deve flutuar confortavelmente. Se a ponta da mangueira não tocar na água, coloque um pouco de peso para que a lata fique embaixo d'água, mas tome cuidado para não afundar.
Etapa 10. Encha a mangueira com água
A maneira mais fácil de fazer isso é colocar uma extremidade da mangueira na água e sugar a outra extremidade para que a água flua pela mangueira. Outra maneira é segurar um orifício da mangueira com o dedo e inserir água da torneira até a extremidade aberta.
Etapa 11. Acenda a vela
Com o tempo, a água na mangueira vai aquecer e começar a ferver. Quando a água se transforma em vapor, as duas pontas abertas da mangueira se tornam como um “motor a jato”, fazendo com que a lata gire na bacia.
Método 2 de 2: Fazendo uma máquina a vapor a partir de uma lata de tinta (para adultos)
Etapa 1. Faça um orifício retangular próximo ao fundo do galão de tinta
Marque um retângulo de 1 x 5 cm horizontalmente na lateral da lata próximo ao fundo.
Observe que, para essas latas de tinta (e quaisquer latas usadas), você deve garantir que apenas as latas de tinta contenham tinta látex e devem ser bem lavadas com água e sabão antes do uso
Etapa 2. Corte a malha de alumínio 12 x 24 cm
Dobre 6 cm da rede em ambos os lados da seção de 24 cm para formar um ângulo de 90ºo. Isso criará uma "plataforma" quadrada de 12 x 12 cm com "pernas" de 6 cm. Coloque esta rede na lata de tinta, posicionando as "pernas" voltadas para baixo, paralelas às bordas do buraco que você fez.
Etapa 3. Faça orifícios de ventilação no semicírculo da tampa da lata
Mais tarde, você queimará o carvão nesta lata para alimentar sua máquina a vapor. Se o carvão não tiver um suprimento estável de oxigênio, ele não queimará adequadamente. Faça orifícios de ventilação fazendo orifícios ao redor da tampa da lata com orifícios semicirculares.
Esses orifícios de ventilação devem ter cerca de 1 cm de diâmetro
Etapa 4. Faça uma bobina de mangueira de cobre Pegue uma mangueira de cobre macio de 0,6 cm de diâmetro com 6 metros de comprimento e meça 30 cm da extremidade
A partir deste ponto, enrole a mangueira em cinco bobinas de 12 cm de diâmetro e o restante em 15 bobinas de 8 cm de diâmetro. Você terá cerca de 20 cm restantes.
Etapa 5. Insira as duas extremidades da mangueira nos orifícios de ventilação da tampa da lata
Dobre as duas extremidades da mangueira, de modo que fiquem voltadas para cima, e insira cada extremidade da mangueira no orifício de ventilação da tampa da lata até que a extremidade saia. Se a mangueira não for longa o suficiente, pode ser necessário remover uma das bobinas.
Etapa 6. Coloque os rolos e o carvão na lata
Coloque o rolo na esteira de rede. Preencha o espaço ao redor e dentro da circunferência do rolo com briquetes de carvão. Feche bem a lata.
Etapa 7. Faça um orifício para a mangueira na lata de tinta menor
No centro da tampa da lata de um quarto de galão, faça um orifício de 1 cm de diâmetro. Nas laterais da lata, faça mais dois furos de 1 cm de diâmetro - um perto do fundo e outro no topo perto da tampa.
Etapa 8. Insira a mangueira de plástico de cortiça na lateral da lata pequena
Use a ponta da mangueira de cobre para fazer um furo no meio das duas rolhas. Insira uma mangueira de plástico rígido de 25 cm de comprimento em uma das rolhas e 10 cm na outra de modo que se encaixe perfeitamente e se estenda um pouco a partir da outra extremidade da rolha. Insira a rolha com a mangueira mais longa no orifício inferior da lata pequena e a rolha com a mangueira mais curta no orifício superior. Aperte as mangueiras em ambas as rolhas usando braçadeiras de mangueira.
Etapa 9. Conecte a mangueira grande de cobre estanhado à mangueira pequena de plástico estanhado
Coloque a lata pequena em cima da lata grande com a mangueira de cortiça na direção oposta da abertura de ventilação na metade da tampa da lata grande. Use fita de alumínio para prender a extremidade inferior da mangueira de plástico à mangueira de cobre que se estende desde a abertura da lata grande. Em seguida, prenda a mangueira de plástico de cortiça no topo da lata pequena à mangueira de cobre que sai da lata grande da mesma maneira.
Etapa 10. Insira o tubo de cobre em uma caixa de junção
Use um martelo e uma chave de fenda para fazer orifícios no centro da caixa de junção elétrica de metal. Pegue a braçadeira do cabo de alimentação que está na caixa de distribuição. Insira 15 cm de tubo de cobre de 1,3 cm de diâmetro através da braçadeira de cabo que foi tirada, aperte a braçadeira de cabo que foi levada ao tubo de cobre fora da caixa de junção de forma que o tubo fique preso alguns centímetros acima da caixa de junção. Bata na cavidade na extremidade do tubo voltada para baixo com um martelo para estreitar o orifício. Insira a extremidade do tubo com a cavidade estreita através da tampa da lata pequena.
Etapa 11. Insira o espeto de churrasco na haste de madeira
Pegue um espeto de churrasco padrão e insira-o em uma haste de madeira oca de 1,5 cm de comprimento e 0,95 cm de diâmetro. Coloque a haste e o espeto de churrasco no tubo de cobre da caixa de junção de forma que o espeto de churrasco fique voltado para cima.
Varas de churrasco e hastes de cavilha se tornarão “pistões” quando o motor estiver funcionando. Para tornar o movimento do pistão fácil de ver, você pode precisar colar uma “bandeira” de papel em um espeto de churrasco
Etapa 12. Prepare a máquina para operação
Primeiro remova a caixa de junção do pistão da parte superior da lata pequena e encha a lata pequena com água, permitindo que ela flua em direção às bobinas de cobre até que a água encha 2/3 da lata pequena. Verifique se há vazamentos em todos os conectores e certifique-se de que todas as conexões estejam firmes. Fixe as tampas das duas latas com um martelo. Retorne a caixa de junção ao ponto no pequeno saco de lata.
Etapa 13. Ligue o motor
Amasse os rolos de jornal velhos e coloque-os no espaço coberto com tela de alumínio na parte inferior da máquina. Quando o carvão queimar, deixe os briquetes queimarem por cerca de 20-30 minutos. Enquanto a água do rolo for aquecida, o vapor escapará para a lata superior. Quando o vapor atinge a pressão suficiente, ele empurra o pino e o espeto para cima. Depois que a pressão for liberada, o pistão retornará ao fundo devido à gravidade. Reduza o comprimento do espeto de churrasco tanto quanto necessário para reduzir o peso do pistão - quanto mais leve, mais frequentemente o pistão “sobe”. Tente reduzir o comprimento do espeto de churrasco até o ponto em que o pistão "se mova" em um ritmo constante.
Você pode acelerar o processo de queima usando um secador de cabelo que você aponta através do respiradouro
Etapa 14. Tenha cuidado
Nem é preciso dizer que uma máquina a vapor de fabricação própria requer manuseio e operação cuidadosos. Nunca opere uma máquina a vapor dentro de casa. Não o coloque perto de materiais combustíveis, como folhas secas ou folhas pendentes. Opere apenas em superfícies duras e não combustíveis, como concreto. Se você trabalha com crianças, certifique-se de que um adulto as esteja observando o tempo todo. Não permita que crianças ou adolescentes se aproximem do motor enquanto o carvão estiver queimando. Se você não tiver certeza de quão quente está o motor, imagine que está quente demais para tocar.
Além disso, certifique-se de que o vapor pode escapar pela “caldeira” superior. Se o pistão estiver preso por algum motivo, a pressão pode aumentar na lata pequena. Na pior das hipóteses, a máquina a vapor pode explodir e se tornar muito perigoso.
Pontas
Coloque a lata de refrigerante a vapor em um recipiente de plástico, com as duas mangueiras voltadas para trás e na água para fazer um brinquedo movido a vapor. Você pode fazer uma forma de barco simples com uma garrafa de refrigerante de plástico ou uma garrafa de sabão em pó para um projeto “ecológico”
Aviso
- Você deve fazer a manutenção da máquina quando não estiver em uso, não aponte a ponta da mangueira para ninguém, pois o vapor quente ou a água podem causar uma sensação de queimação.
- Não conecte a mangueira de cobre de outra forma que não seja submergindo as pontas na água. Embora rara, a pressão excessiva pode causar o estouro da mangueira e causar ferimentos.
- Certifique-se de usar pinças, alicates ou luvas de forno para segurar a máquina durante a operação.
- Não tente construir uma máquina a vapor mais complicada com uma caldeira, a menos que você entenda como ela funciona. Uma explosão de caldeira, por menor que seja, pode causar ferimentos.
