[Richy]

Mi permetto di riportare un suo post da un forum a cura dell'ing. Gianluca Trentadue

Prima di tutto definiamo il rapporto stechiometrico (o coefficiente di dosaggio, è adimensionale) come il rapporto tra la massa esatta di aria (intesa come miscela dei suoi principali componenti alle condizioni standard) necessaria ad ossidare completamente un chilogrammo del combustibile in esame ed un chilogrammo dello stesso combustibile. In altri termini:

a = m(aria) / m(combustibile)

Il metanolo ha un rapporto stechiometrico pari circa a 6.4: occorrono 6.4 chilogrammi di aria per bruciare completamente un chilogrammo di metanolo. Il metanolo ha una densità paria a 0.79 kg/dm^3.
Diversa, invece, la situazione del nitrometano che, per sua stessa natura, dispone di un ramo fortemente ossigenato che, a temperature relativamente elevate, permette di liberare ossigeno da utilizzare nella medesima combustione. Per questo motivo il nitrometano dispone di un rapporto stechiometrico ''ridicolo'': occorrono 1.7 chilogrammi di aria per bruciare completamente un chilogrammo di nitrometano. Il nitrometano ha una densità di 1.14 kg/dm^3.
Una miscela composta al 65% in volume da metanolo ed al 25% in volume da nitrometano avrà un rapporto stechiometrico pari a (mi perdoni qualsiasi motorista per la brutalità dei conti...):

0.65 dm^3 di metanolo -> 0.510 kg di metanolo
0.25 dm^3 di nitrometano -> 0.285 kg di nitrometano

a = (3.315 + 0.4845) / (0.510 + 0.285) = 4.77

Prendiamo in considerazione un motore per automodelli di cilindrata 3.5 cm^3, che abbia in determinate condizioni coefficiente di riempimento uguale ad 1 (v = 1), che sia alimentato solo con metanolo (trascurando la frazione di lubrificante, un'approssimazione un po' pesante, ma ci semplifica non poco la vita) e che il volume del combustibile aspirato sia trascurabile rispetto alla massa di aria posta in lavorazione. Per ogni ciclo il nostro motore aspirerà 0.0045255 grammi di aria. Supponendo la carburazione stechiometrica (e così non è quasi mai, normalmente si rimane ben più grassi) il nostro motore aspirerà 0.000696 grammi di combustibile.
Prendiamo adesso in considerazione lo stesso motore per automodelli di cilindrata 3.5 cm^3, ma alimentato con metanolo al 65% in volume e nitrometano al 25% in volume (trascurando ancora la frazione di lubrificante). Per ogni ciclo il nostro motore aspirerà 0.0045255 grammi di aria. Supponendo la carburazione stechiometrica (e così non è quasi mai, normalmente si rimane ben più grassi) il nostro motore aspirerà 0.000948 grammi di combustibile.
La differenza tra le masse di combustibile aspirate è ben del 36%!! Ed a me non sembra poco!! Tutta la frazione di combustibile in più sottrae una maggior quota di calore dalle pareti interne (calde) del motore per effetto del calore latente di vaporizzazione.
Provate a spruzzare dell'alcool per uso casalingo sulla mano e sentirete la mano molto fresca: questo accade perché localmente l'alcool non cambia la sua temperatura, sta cambiando fase, ma sottrae calore dalla mano passando sempre in maggior quantità dalla fase liquida a quella gassosa.
La maggior quantità di combustibile aspirato, per il medesimo effetto, aiuta a sottrarre calore in grande quantità (oltretutto il metanolo ha un calore latente di vaporizzazione assai elevato), raffreddando il complesso. Dimostrazione pratica? Presto detto: i dragster (moto o auto) top fuel ''viaggiano'' con miscele con il 95%-98% di nitrometano ed a regime di torchio idraulico (in camera di combustione si arriva all'incomprimibilità della carica aspirata) eppure il raffreddamento è garantito da piccolissimi radiatori. Od ancora le Harley Top Fuel della medesima categoria (bicilindrici da oltre 2000 cc di volume installato) non hanno alette di raffreddamento sui cilindri e le testate ne sono dotate solo a ridosso dello scarico.
Nel nostro mondo? Guardate cosa accade durante il rodaggio ''alla Giapponese'': la valvola gas è totalmente aperta (piena ammissione), viene bruciato un quantitativo ''mostruoso'' di miscela eppure il motore rimane men che tiepido (ovviamente c'è da tener conto della riduzione della temperatura del fronte di fiamma).
Oppure, al contrario, più si smagrisce e più il motore tende a surriscaldare!!

Il nitrometano contribuisce alla rimozione del calore dalle pareti interne del motore.
Il nitrometano permette al propulsore di aspirare ossigeno in grande quantità in quanto il nitrometano stesso ad alta temperatura ne libera in fase gassosa, ma viene aspirato in fase liquida decisamente più densa. Questo obbliga ad incrementare notevolmente la portata massica di alcool metilico (il vero combustibile) potendone bruciare un quantitativo maggiore: il risultato è ottenere un salto entalpico maggiore (calore liberato per combustione), ma anche di rimuovere più calore dalle pareti interne del motore per effetto del calore latente di vaporizzazione e produrre una quota di lavoro superiore (quindi maggiore coppia e quindi maggior potenza).

comunque non è il nitrometano ''l'attore'' principale di questo fenomeno. Esperimento: prova a prendere dell'alcool etilico per uso casalingo e versane un po' sul palmo della mano. Noterai che dopo un po' la tua mano diventa sempre più fresca. Quello che succede è abbastanza semplice: la tua mano ha una temperatura sufficiente per produrre uno scambio termico con la massa di alcool etilico. Questo prosegue fino ad arrivare al punto che una quota sempre maggiore di alcool passi dalla fase liquida alla fase gassosa; affinché questo succeda, però, è anche necessario che l'apporto di calore sia continuo e costante. La temperatura dell'alcool, quindi, non varia in quanto tutto il calore viene utilizzato per il cambiamento di fase mentre la tua mano, perdendo calore, si abbassa in temperatura (localmente) dando origine a quella sensazione di ''fresco''. Alla fine o tutto l'alcool è passato in fase gassosa o rimarrà un po' nella mano in quanto il raffreddamento è stato tanto forte da produrre un equilibrio termico nel quale nessun calore può essere fornito impedendo, di fatto, il proseguire dell'evaporazione.

Riassumendo l'ossigeno in più permette di bruciare un quantitativo maggiore di metanolo che, per effetto del maggior calore rimosso (calore latente di vaporizzazione), abbassa la temperatura del propulsore