Les mots «machine à vapeur» évoquent souvent des images de grosses locomotives ou de voitures à vapeur Stanley, mais ces machines ont bien plus d’usages que les transports. Les machines à vapeur, qui ont été créées sous des formes primitives il y a environ deux millénaires, sont devenues des sources d'énergie majeures au cours des trois derniers siècles, les turbines à vapeur produisant maintenant 80% ou plus de l'énergie électrique mondiale. Pour mieux comprendre les forces physiques à l'œuvre dans une machine à vapeur, construisez votre propre machine à vapeur avec des matériaux de maison courants en utilisant l'une des méthodes décrites dans cet article! Voir l'étape 1 ci-dessous pour commencer.

Méthode One of Two:
Faire un soda can machine à vapeur (pour les enfants)

  1. 1 Couper une boîte en aluminium à environ 2 1⁄2 à (6,4 cm) de hauteur. Utilisez des cisailles ou des ciseaux pour faire une coupe horizontale à environ 1/3 de la base et autour de la circonférence de la boîte.
  2. 2 Pliez et sertissez la jante avec des pinces. Pliez le rebord sur chaque morceau de la boîte sur lui-même pour éliminer ses arêtes vives. Veillez à ne pas vous couper comme vous le faites.
  3. 3 Poussez le fond de la boîte de l'intérieur pour l'aplatir. La plupart des canettes de soda ont une base circulaire qui se courbe à l'intérieur de la boîte. Poussez ceci en l'aplatissant avec vos doigts ou en utilisant le fond d'un petit verre ou d'un pot pour le lisser.
  4. 4 Percez deux trous sur les côtés opposés de la boîte 1⁄2 à (1,3 cm) du haut. Vous pouvez utiliser un perforateur en papier pour cela, ou vous pouvez faire les trous avec un clou et un marteau. Vous aurez besoin d'un trou légèrement plus grand que 1⁄8 3,2 mm de diamètre.
  5. 5 Placez une bougie chauffe-plat au centre de la boîte. Froisser le papier d'aluminium et le placer sous et autour de la bougie pour le maintenir en place. Les bougies légères à thé sont livrées dans de petites boîtes, de sorte que la cire ne doit pas fondre et se répandre dans votre boîte en aluminium.
  6. 6 Enroulez le centre d'un morceau de tube de cuivre long de 15 à 20 cm (6-8 po) autour d'un crayon 2 ou 3 fois pour obtenir une bobine. le 1⁄8 Des tubes de pouce (3,2 mm) doivent se plier facilement autour du crayon. Vous aurez besoin de suffisamment de tubes spiralés pour s'étirer sur le dessus de la boîte, plus environ 5,1 cm (2 pouces) supplémentaires de tubes droits de chaque côté.
  7. 7 Insérez les extrémités de la tubulure dans les trous de la boîte. Centrez la bobine sur la mèche de la bougie. Essayez d'avoir à peu près la même longueur de tube droit sortant de chaque côté de la boîte.
  8. 8 Pliez les extrémités du tube avec des pinces pour obtenir des angles de 90 degrés. Pliez les sections droites de la tubulure de manière à ce qu’elles se déplacent dans des directions opposées de chaque côté de la boîte. Ensuite, pliez-les encore afin qu'ils atteignent la base de la boîte. Lorsque vous avez terminé, vous devriez avoir une section de tube enroulée au milieu de votre bougie qui s'étend vers le bas dans deux «jets» opposés de chaque côté de la canette.
  9. 9 Placez la boîte dans un grand bol d'eau à température ambiante avec les extrémités des tubes immergées. Votre "bateau" devrait flotter confortablement. Si les extrémités des tubes ne sont pas bien placées sous la ligne de flottaison, essayez de peser légèrement la boîte, mais faites attention de ne pas la faire couler.
  10. 10 Remplissez les tubes d'eau. Le moyen le plus simple est de placer une extrémité dans le bol d’eau et d’en aspirer comme une paille. Alternativement, vous pouvez tenir votre doigt sur une extrémité et tenir l'extrémité ouverte sous un robinet.
  11. 11 Allume la bougie. Au fil du temps, l'eau dans la tubulure se réchauffera et commencera à bouillir. Au fur et à mesure qu’il s’évapore dans la vapeur, il jaillit des «jets» de la tubulure, entraînant la rotation de la boîte entière dans le bol.

Méthode deux sur deux:
Faire un moteur de vapeur de bidon de peinture (pour des adultes)

  1. 1 Couper un trou rectangulaire près de la base d'un pot de peinture gallon. Marquez un rectangle de 15,2 cm × 5,1 cm (6 po × 2 po) horizontalement sur le côté de la boîte, à 2,5 cm (1 po) au-dessus de la base.
    • Notez que pour cette boîte de peinture (et l'autre que vous utiliserez), vous devrez vous assurer que la boîte contient uniquement de la peinture à base de latex et qu'elle a été soigneusement lavée avec de l'eau et du savon avant utilisation.
  2. 2 Couper un 4 2⁄3 dans ×9 1⁄3 en maille de métal (12 cm × 24 cm). pliez 2 1⁄3 pouces (5,9 cm) à chaque extrémité du 4 2⁄3 pouces (12 cm) de côté à un angle de 90 degrés. Cela devrait créer un 4 2⁄3 dans ×4 2⁄3 en "plate-forme" carrée (12 cm × 12 cm) avec 2 2 1⁄3 en (5,9 cm) "jambes". Placez cette maille à l'intérieur du pot de peinture, "jambes" vers le bas, en l'alignant avec les bords du trou que vous avez coupé.
  3. 3 Faites un demi-cercle de trous le long du périmètre du couvercle. En fin de compte, vous allez brûler des charbons à l'intérieur de cette peinture pour fournir la chaleur nécessaire à votre machine à vapeur. Si ces charbons n'ont pas un apport régulier en oxygène, ils ne pourront pas bien brûler. Permettre la ventilation en perçant ou en perforant une série de trous en demi-cercle le long du bord du couvercle de la boîte.
    • Ces trous de ventilation devraient idéalement être 2⁄5 pouce (1,0 cm) de diamètre.
  4. 4 Créer une bobine à partir de tubes en cuivre. Prendre environ 20 pieds (6,1 m) de tube de cuivre souple 1⁄4 diamètre (0,64 cm) et mesurer 1 pied (30 cm) d’une extrémité. À partir de ce point, enroulez le tube en cinq bobines de 5 pouces (13 cm) de diamètre. Enroulez la longueur restante du tube dans environ 15 bobines de 3 pouces (7,6 cm) de diamètre. Vous devriez être laissé avec environ 8 pouces (20 cm) supplémentaires.
  5. 5 Faites passer les deux extrémités de la bobine à travers les trous de ventilation du couvercle. Pliez les deux extrémités de la bobine de manière à ce qu’elles pointent vers le haut et insérez-les chacune dans l’un des trous du couvercle. Si vous n'avez pas assez de longueur dans la tubulure, vous devrez peut-être dérouler légèrement l'une des bobines.
  6. 6 Insérez la bobine et le charbon dans le pot de peinture. Placez la bobine au-dessus de la plate-forme maillée. Remplissez l'espace autour et à l'intérieur de la bobine avec des briquettes de charbon de bois. Fermez le couvercle fermement.
  7. 7 Percez des trous de tubulure dans le plus petit pot de peinture. Au centre du couvercle du pot de peinture, percez un trou 2⁄5 pouce (1,0 cm) de diamètre. Sur le côté de la boîte, percer deux 2⁄5 1 pouce (1,0 cm) de trous - un près de la base et un au-dessus du couvercle.
  8. 8 Insérez un tube en plastique bouché dans les trous sur le côté de la plus petite boîte. Utilisez les extrémités du tube de cuivre pour percer des trous au centre de deux bouchons. Insérez un morceau de tube de plastique dur de 10 pouces (25 cm) dans un bouchon de liège et un morceau de 10 cm (4 pouces) dans l'autre afin qu'ils soient bien ajustés et qu'ils s'étendent légèrement de l'autre extrémité du bouchon. Insérez le bouchon avec le tube le plus long dans le trou inférieur de la petite boîte et le bouchon avec le tube le plus court dans le trou supérieur. Fixez le tube dans chaque bouchon avec des colliers de serrage.
  9. 9 Connectez le plus grand tube de la canette à la plus petite boîte. Placez la plus petite boîte au-dessus de la plus grande boîte, la tubulure bouchée faisant face aux trous de ventilation de la plus grande boîte. Utilisez du ruban métallique pour fixer la tubulure du bouchon inférieur au tube qui part du bas de la bobine de cuivre. Ensuite, fixez la tubulure du liège supérieur au tube en partant du haut de la bobine de la même manière.
  10. 10 Insérez un tube en cuivre dans une boîte de jonction. Utilisez un marteau et un tournevis pour retirer la partie centrale d'une boîte de jonction électrique métallique circulaire. Fixez un serre-câble électrique à la boîte de jonction avec la bague de retenue à l'intérieur. Insérer un tuyau de cuivre de 15 cm (1 6 pouces) de diamètre 1⁄2 pouce (1,3 cm) à travers le connecteur du serre-câble de sorte que le tube dépasse de quelques centimètres au-dessous du trou dans la boîte de jonction. Émousser les bords de cette extrémité vers l’intérieur avec un marteau. Insérez cette extrémité du tuyau dans le trou du couvercle de la plus petite boîte.
  11. 11 Insérez la brochette dans la tige de cheville. Prenez une brochette de barbecue en bois standard et insérez-la à une extrémité d'un 3⁄5 goujon en bois creux de 1,5 cm 3⁄8 pouce (0,95 cm) de diamètre. Placez la tige de goujon et la broche à l'intérieur du tuyau en cuivre dans la boîte de jonction en métal afin que la brochette pointe vers le haut.
    • La broche et le goujon agiront comme le "piston" lorsque le moteur tourne. Pour rendre le mouvement du piston plus facile à voir, vous voudrez peut-être attacher un petit "papier" sur le dessus.
  12. 12 Préparez le moteur pour l'opération. Retirez la boîte de jonction de la petite boîte supérieure et remplissez la boîte supérieure avec de l'eau, en la laissant s'écouler dans la bobine de cuivre jusqu'à ce que la boîte soit remplie d'environ 2/3 d'eau. Vérifiez tous les connecteurs pour les fuites et assurez-vous que tous les joints sont serrés. Fixez les couvercles des deux boîtes en les tapotant avec un marteau. Remplacez la boîte de jonction dans son emplacement au-dessus de la petite boîte supérieure.
  13. 13 Lancer le moteur! Froisser des morceaux de papier journal et les placer dans l’espace fermé par des mailles au bas du moteur. Lorsque le charbon a pris feu, laissez les briquettes brûler pendant environ 20-30 minutes. Comme ils chauffent l'eau dans le serpentin, la vapeur devrait commencer à s'accumuler dans le pot supérieur. Lorsque cette vapeur atteint une pression suffisante, elle pousse le piston et la broche vers le haut. Une fois que la pression est suffisante, le piston sera ramené par gravité. Coupez les morceaux de la brochette pour réduire le poids du piston - plus elle est légère, plus elle "sautera" fréquemment. Essayez de réduire la brochette à un poids tel que le piston "tourne" à un niveau constant.
    • Vous pouvez accélérer le processus de combustion en utilisant un sèche-cheveux pour souffler dans les trous de ventilation.
  14. 14 Fais attention. Il va sans dire que cette machine à vapeur DIY nécessite une manipulation et un fonctionnement minutieux. Ne jamais faire fonctionner la machine à vapeur à l'intérieur. Ne le faites jamais circuler autour de matériaux inflammables comme des feuilles sèches ou des arbres surplombants. Ne le faites fonctionner que sur une surface dure et ininflammable comme le béton. Si vous travaillez avec des enfants, assurez-vous qu'un adulte est présent pour surveiller en tout temps. Les enfants ou les adolescents ne s'approchent pas du moteur pendant que le charbon brûle. Si vous n'êtes pas certain de la température du moteur, supposez qu'il est trop chaud pour le toucher.
    • Assurez-vous également que la vapeur peut s'échapper de la «chaudière» supérieure. Si le piston reste bloqué pour une raison quelconque, la pression peut s'accumuler dans la petite boîte. Dans le pire des cas, la boîte peut exploser, ce qui peut être très dangereux.