Termodinamica - eolipile
Eolìpila a reazione
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Eolipila a reazione
Eolipila a reazione
1818Nº //
1838Nº //
P.A.Nº //
1870696
1925a413
Completo M
Integro
Funzionante D
Dimensioni
MATERIALI: ottone, rame, piombo, acciaio, cuoio, vernice
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 28 marzo 1909
Costruttore: S. Vistoli
"S. Vistoli F. A. 1909"
Non esposto
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
Milani G. (1869) Vol. 4, pag. 264, fig. 123
 

Il nome "eolìpila" (si noti la posizione dell'accento) è parola composta dai lemmi greci Aiólos = Eolo (dio dei venti nella mitologia greca) e púle = "porta" e richiama proprio il fatto che Erone ideò un mulinello a vapore allo scopo di aprire le porte di un tempio.

Lo strumento si compone di uno stante in acciaio con piede circolare in ottone dal quale si dipartono due staffe in ferro verniciato (la cui distanza può essere variata) ciascuna fissata allo stante per mezzo di una vite a pressione in ottone. Le staffe presentano nella parte terminale un foro filettato entro al quale scorre una vite. Le due viti, essendo montate con le punte contrapposte, hanno la funzione di sostenere, esercitando il minor attrito possibile, la parte attiva vera e propria dello strumento. Si tratta di una sfera cava di rame che presenta nella parte alta un foro cilindrico filettato entro cui si innesta un elemento formato da un corpo centrale e dal quale si dipartono tre condotti a forma di L disposti secondo i vertici di un triangolo equilatero. Le estermità dei tre tubi presentano un convergente, che riduce fortemente la sezione di ciascun condotto, il cui scopo è quello di accelerare il vapore a scapito di una perdita di pressione.

Per assicurare la tenuta è presente del mastice tra il corpo cilindrico e la sfera di rame. Si precisa inoltre che i tre condotti sono smontabili dal corpo centrale, essendo fissati ad esso per mezzo di un accoppiamento a vite. La tenuta era assicurata da un piccolo anello di cuoio (guarnizione) che è stato sostituito in tutti i condotti con un breve tratto di tubo di gomma rigida. Al momento lo strumento è in manutanzione, in quanto si deve procedere alla sostituzione delle guarnizioni dei tre condotti e alla pulizia della superficie di rame della sfera dall'ossido che si è prodotto a seguito del frequente utilizzo dell'apparato durante le ore di laboratorio di fisica. Infatti questo strumento è ancora perfettamente funzionate.

Per poter essere messa in rotazione dal vapore che si produce all'interno, la sfera dev'essere prima di tutto riempita con un po' d'acqua. Per far ciò si toglie la sfera dai sostegni e, tenedola con una pinza, la si scalda per mezzo di una lampada ad alcool o, in alternativa, con la fiamma non riducente di un bruciatore Bunsen (in quest'ultimo caso la fiamma va tenuta lontana dalla superficie per evitare di danneggiarla termicamente). L'aria al suo interno si scalda e diminuisce di densità. Dopodiché si immerge la sfera nell'acqua fredda. La repentina contrazione dell'aria richiama all'interno della sfera un certo quantitativo d'acqua. Una volta riposizionata la sfera sui sostegni, il dispositivo è pronto per la messa in moto.

Posizionando la lampada ad alcool (o il bruciatore Bunsen) sotto alla sfera, l'acqua si scalda fino a bollire. Il vapore incontra una certa resistenza per uscire e ciò fa sì che all'interno della sfera di rame si abbia un aumento di pressione e, conseguentemente, della temperatura di ebollizione dell'acqua (si raggiungono i circa 115 - 120 ºC). Il vapore, dotato di una pressione maggiore di quella atmosferica, giunge a livello del convergente di ciascu tubo e qui incrementa la propria velocità perdendo un po' di pressione (teorema di Bernoulli), uscendo dall'ugello ad alta velocità. Per reazione a livello del convergente agisce una forza che tende a farlo arretrare. Tenendo conto della posizione di ogni singolo convergente, si vede chiaramente che le tre forze presentano momento rispetto all'asse di rotazione assunto come polo non nullo. Ne segue che la sfera si mette a ruotare sempre più velocemte fino a quando le forze d'attrito non producono un momento d'attrito di intensità tale da equilibrare quello prodotto dalle tre forze uguali a livello dei convergenti. In queste condizioni la sfera continua a ruotare con velocità costante. E' evidente che per non danneggiare lo strumento si deve evitare di consumare tutta l'acqua all'interno della sfera di rame.