Machine à vapeur

Maquette d'une machine à vapeur de James Watt

Une machine à vapeur est un moteur qui utilise comme source d'énergie la vapeur d'eau : de l'eau, rendue à l'état gazeux après avoir été portée à ébullition par une source d'énergie thermique (souvent du charbon), provenant le plus souvent d'une combustion. La machine à vapeur est le point de départ de la Révolution industrielle. La machine a vapeur a été souvent utilisée pour les bateaux à vapeur, les locomotives à vapeur....

l'Histoire[modifier | modifier le wikicode]

James Watt

Au I^e siècle av. J-C, le savant grec Héron d'Alexandrie mit au point un appareil qui tournait grâce à la vapeur qu'il appela l'éolipyle : c'était la première machine à vapeur, mais sa puissance était très réduite et il n'était pas question d'en faire un moteur.

Au XVII^e siècle, un inventeur français, Denis Papin, observe que l'eau bouillante dans un récipient fermé par un couvercle se transforme en un gaz capable de déplacer le couvercle. Il découvre ainsi la force de la vapeur. De multiples inventeurs, surtout britanniques, vont construire des machines utilisant le pouvoir de la vapeur.

Dès 1712, Thomas Newcomen construisit des machines capables de pomper l'eau qui s'infiltrait au fond des mines. Mais ce n'est qu'en 1769 que James Watt inventa une machine à vapeur performante. Les machines à vapeur se répandent au XIX^e siècle, fournissant la force motrice dans les usines. Elles servent également de moteurs pour les locomotives, les bateaux à vapeur et les premières automobiles qui préférèrent rapidement les moteurs à essence, moins encombrants.

Au XIX^e siècle, la machine à vapeur devient le moteur des usines. Dans les filatures et tissages, elle actionnent les métiers, mais aussi dans les forges où elle actionne d'énormes marteaux-pilons. Au début du XX^e siècle, ces machines à vapeur d'usines ont été remplacées progressivement par de puissants moteurs électriques, mais certaines hautes cheminées cylindriques ont été conservées comme témoignage de cette époque industrielle historique.

Machine à vapeur en action. À gauche (en rose), la vapeur admise dans le cylindre. Un tiroir mobile permet l'admission alternative de la vapeur sur les deux faces du piston. Le piston est terminé par une bielle, elle-même reliée à une roue. Le déplacement du piston crée un mouvement rectiligne en aller et retour continu de la bielle. Par un système (à droite) ce mouvement rectiligne se transforme en mouvement circulaire qui met la roue en action. La vapeur s'échappe du cylindre grâce à des soupapes qui s'ouvrent et se ferment alternativement. La vapeur refroidie est dirigée vers le bouilleur et son circuit recommence.

le Fonctionnement[modifier | modifier le wikicode]

La machine à vapeur fonctionne, comme son nom l'indique, grâce à la vapeur d'eau. On chauffe l'eau dans une chaudière alimentée avec du charbon que l'on brûle. La vapeur s'accumule alors dans un compartiment dans lequel se trouve un piston mobile. Toute cette vapeur exerce une pression sur le piston qui se déplace. Ce piston est relié à une roue par une bielle. Ainsi, le mouvement du piston peut actionner la roue.

La chaudière d'une machine à vapeur s'appelle le bouilleur, l'ensemble des tuyaux le tuyautage et celui qui entretient le feu, le chauffeur¹. La vapeur d'eau est dirigée grâce à des tuyaux vers un cylindre où peut se déplacer un piston. Le piston est relié à une roue grâce à une bielle. Le déplacement du piston, dans un aller et retour continu provoqué par l'admission de la vapeur sur les deux faces du piston, permet à la bielle de mettre en action la roue. Si cette roue est reliée, par des courroies ou des chaînes, à une machine, celle-ci se met en mouvement.

La machine à vapeur est aussi améliorée, et déposée sur les premières voitures à vapeur très pratique pour les personnes de cette époque.

Une machine d'une puissance de 400 chevaux-vapeur, soit près de 300 kilowatts, dans un musée en Allemagne
Une machine à vapeur de modélisme (jouet) en fonctionnement