L'éolipyle d'Héron d'Alexandrie (vers 100)
Constitué d'un socle creux rempli d'eau et d'une boule reliés par deux tubes, cet appareil est la toute première utilisation de la vapeur pour produire un mouvement. L'eau est transformée en vapeur dans la chaudière, puis monte dans la boule mobile. Elle sort alors par deux autres tuyaux coudés et fait ainsi tourner la boule. Il suffisait alors d'y accrocher une chaîne pour transmettre le mouvement. L'éolipyle était utilisé pour faire tourner des broches dans les cuisines du Moyen-Âge, ou pour ouvrir les portes des temples grecs.
Muselés par l'Eglise, les savants du Moyen-Âge ne firent aucune découverte concernant la vapeur, et se contentèrent d'utiliser l'éolipyle sous différentes formes. Ce n'est qu'au XVIIe siècle que la vapeur recommence à intéresser et que des progrès sont réalisés.
La machine de Denis Papin (1681)
Le docteur Papin (1647-1714) ne créa pas une machine, mais un moyen de faire le vide grâce à la vapeur. On posait sa "marmite" remplie d'eau sur le feu, et on laissait la vapeur d'eau remonter le piston. On bloquait le piston avec une tige, on refroidissait l'eau qui se recondensait, et le vide se créait dans le récipient. Il suffisait alors de relâcher le piston en retirant la tige pour que celui-ci soit poussé violement vers le bas et soulève ce qui lui était accroché. Il inventa également un système permettant de lever de l'eau en la poussant avec de la vapeur, et construisit le premier bateau à vapeur (l'eau montait puis retombait sur les pales d'une roue à aube, qui tournait et propulsait le bateau).
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La machine de Savery (1689)
L'anglais Savery (1650-1750) améliore le système d'élévation de l'eau de Papin et le simplifie. Il compte utiliser son invention dans les mines, où l'évacuation de l'eau pose un problème, et nomme son invention "minor's friend". Mais, comme Papin, il rencontre des problèmes :
- de pression : pour lever l'eau de 60 mètres, il fallait une pression de 6 athmosphères, et les joints ne résistaient pas
- de régularité du mouvement : le processus, en plus d'être très long, devait être arrêté régulièrement pour refroidir la machine.
Savery ne réussira jamais à obtenir un mouvement rotatif.
La machine de Newcomen (1712)
Cette machine a été inventée grâce aux travaux de Pascal sur la pression. En effet, la machine de Newcomen utilise la pression athmosphérique pour produire le mouvement utile -celui qui pompe l'eau.
Il sera construit une centaine de ces machines, et elles équiperont la plupart des mines de Grande-Bretagne.
Voici comment elle fonctionnait :
1. Le piston est au repos dans le cylindre.Muselés par l'Eglise, les savants du Moyen-Âge ne firent aucune découverte concernant la vapeur, et se contentèrent d'utiliser l'éolipyle sous différentes formes. Ce n'est qu'au XVIIe siècle que la vapeur recommence à intéresser et que des progrès sont réalisés.
La machine de Denis Papin (1681)
Le docteur Papin (1647-1714) ne créa pas une machine, mais un moyen de faire le vide grâce à la vapeur. On posait sa "marmite" remplie d'eau sur le feu, et on laissait la vapeur d'eau remonter le piston. On bloquait le piston avec une tige, on refroidissait l'eau qui se recondensait, et le vide se créait dans le récipient. Il suffisait alors de relâcher le piston en retirant la tige pour que celui-ci soit poussé violement vers le bas et soulève ce qui lui était accroché. Il inventa également un système permettant de lever de l'eau en la poussant avec de la vapeur, et construisit le premier bateau à vapeur (l'eau montait puis retombait sur les pales d'une roue à aube, qui tournait et propulsait le bateau).
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La machine de Savery (1689)
L'anglais Savery (1650-1750) améliore le système d'élévation de l'eau de Papin et le simplifie. Il compte utiliser son invention dans les mines, où l'évacuation de l'eau pose un problème, et nomme son invention "minor's friend". Mais, comme Papin, il rencontre des problèmes :
- de pression : pour lever l'eau de 60 mètres, il fallait une pression de 6 athmosphères, et les joints ne résistaient pas
- de régularité du mouvement : le processus, en plus d'être très long, devait être arrêté régulièrement pour refroidir la machine.
Savery ne réussira jamais à obtenir un mouvement rotatif.
La machine de Newcomen (1712)
Cette machine a été inventée grâce aux travaux de Pascal sur la pression. En effet, la machine de Newcomen utilise la pression athmosphérique pour produire le mouvement utile -celui qui pompe l'eau.
Il sera construit une centaine de ces machines, et elles équiperont la plupart des mines de Grande-Bretagne.
Voici comment elle fonctionnait :
2. On ouvre manuellement un robinet qui fait monter la vapeur de la chaudière vers le cylindre et pousse le piston. Le mouvement n'est possible que grâce à un contrepoids, car la pression de la vapeur est trop faible.
3. On ouvre un autre robinet qui fait rentrer de l'eau froide dans le cylindre et refroidit la vapeur. L'eau condensée prenant moins de place, un vide se crée et attire violemment le piston vers la bas.
4. Un tiroir s'ouvre pour rééquilibrer les pressions et le cycle recommence.
Cliquez sur l'imageLe rendement de cette machine était extrêmement faible, et pour une tonne de charbon brûlée, seuls dix kilos servaient à remonter l'eau (90% de perte dûe à la déperdition de chaleur dans le piston). L'ouverture et la fermeture des vannes fut automatisée en 1713 grâce à un système de cordes et de contrepoids.
