La première référence à la machine à vapeur se trouve à l'époque hellénistique avec les œuvres de Héron d'Alexandrie. On parle alors d'expérimentations pour profiter de l'expansion de la vapeur.
C'était une sphère métallique creuse remplie d'eau, avec des bras tangents au trou de sortie : lorsque l'eau est chauffée, elle se vaporise et la vapeur d'eau sort des trous, grâce à la rotation de la boule elle-même.
Qui a inventé la machine à vapeur ?
Ni un seul inventeur de la machine à vapeur ni une date exacte pour la création de la machine à vapeur ne peuvent être déterminés . En effet, l'évolution historique de la machine à vapeur est très longue, et un prototype n'a pas été créé d'un coup.
La machine à vapeur a été créée lentement et sa création est passée entre les mains de nombreux inventeurs, qui l'ont progressivement améliorée et adaptée aux circonstances sociales, économiques et politiques de chaque période historique.
Premières expériences de machines à vapeur
Au début du XVIIe siècle, les expériences de Giovanni Battista della Porta ont pu utiliser la force de la vapeur comme force motrice.
L'ingénieur de Salomon de Caus a également mené des expériences de moteur à vapeur similaires à celles de Della Porta. En 1615, Alomon Caus publia un traité sur son système contenant une pompe à vapeur.
Plus récemment, les premières applications de la vapeur remontent aux expériences de Denis Papin et de son autocuiseur de 1679. Dans cette expérience, il a ensuite proposé des idées sur la façon de développer l'utilisation de la vapeur.
Origine de la première machine à vapeur
Des expériences ultérieures d'utilisation de la vapeur ont eu lieu au début du XVIIIe siècle, en particulier pour pomper l'eau des mines.
Le pompage de l'eau s'effectuait au moyen du système imaginé en 1698 par Thomas Savery utilisant le vide créé par la condensation de la vapeur introduite dans un récipient.
Avec cette expérience, il a été possible d'élever l'eau à environ 10 m de hauteur. De plus, grâce à l'invention du système cylindre-piston, il était possible de convertir l'énergie de la vapeur en un mouvement mécanique.
La machine à vapeur de Newcomen
Le premier exemple d'application industrielle de ce concept est le moteur à vapeur Thomas Newcomen de 1705. Le moteur de Newcomen était gros mais pas trop puissant et cher. Il ne pouvait faire qu'un mouvement de va-et-vient. Pour cette raison, il est utilisé pour extraire l'eau des mines.
Au début, la machine à vapeur fonctionnait à la pression atmosphérique, elle fournissait donc une très faible puissance et les moteurs devaient être énormes. Pour l'installation dans des véhicules automoteurs, par conséquent, une conception de moteur à vapeur plus petite et plus légère pour la même puissance était nécessaire.
Apparition des machines à vapeur à haute pression
Ce problème a conduit à la création de moteurs à vapeur à haute pression. Dans les moteurs à vapeur à haute pression, la pression s'accumule à l'intérieur de la chaudière.
Cet objectif a été atteint plus tard avec l'invention du condenseur externe. Dans le condenseur externe, la répartition des tiroirs et le mécanisme à manivelle ont permis de convertir le mouvement linéaire en un mouvement de rotation.
Cette caractéristique a conduit à une utilisation générale dans les transports et l'industrie. Les mérites d'un tel événement sont attribués à l'ingénieur écossais James Watt en 1765.
L'invention de Watt avait plusieurs avantages :
-
Moindre coût
-
Dimensions plus petites
-
Moins de consommation d'énergie
-
Plus de puissance.
La machine à vapeur dans l'industrie
La machine à vapeur, permettait d'avoir une puissance supérieure à ce qui pouvait être obtenu avec les ressources disponibles jusque-là. Cette évolution a joué un rôle clé dans la révolution industrielle.
Le développement de la machine à vapeur a facilité l'extraction et le transport du charbon. La réduction des coûts d'exploitation du charbon contribue à abaisser les coûts d'utilisation de la machine à vapeur. La deuxième application de la machine à vapeur consistait à déplacer des soufflets dans les fonderies en 1776, tandis qu'en 1787, elle servait également à filer des vêtements en coton.
