C’est quoi la vapeur?
Actuellement, lorsque nous avons un travail à faire, nous demandons souvent son aide à une machine. Aux temps préhistoriques, les muscles humains étaient la seule source d’énergie. Plus tard, on utilisa aussi la force des chevaux, des bœufs, etc., pour porter des marchandises, tirer une charrue ou tirer l’eau d’un puits. On a également utilisé la puissance du vent et de l’eau pour moudre des grains. Mais les muscles se fatiguent, le vent ne souffle pas toujours quand on en a besoin et l’eau courante ne se trouve pas partout où une énergie est nécessaire. Il a donc fallu avoir recours à des machines. Les moteurs sont des machines qui permettent de déplacer des objets. Ils fournissent de l’énergie mais ont besoin de combustible pour pouvoir fonctionner. Le moteur qui apporta une source totalement nouvelle de puissance fut la machine à vapeur, qui est à l’origine de la révolution industrielle.
Il est facile de comprendre comment on obtient de la puissance à l’aide de la vapeur. Lorsque de l’eau est chauffée dans une chaudière au-dessus de son point d’ébullition de 100 0C, elle se transforme en vapeur. Un centimètre cube d’eau peut ainsi donner 1700 centimètres cubes de vapeur. Cette vapeur peut alors pousser un piston coulissant dans un cylindre. Lorsque le cylindre est refroidi, la vapeur se condense à nouveau et redevient de l’eau. Comme l’eau n’occupe que 1/1700 de l’espace du cylindre, un vide partiel est créé et le piston est alors aspiré. On pense que la première personne qui réalisa une machine à vapeur fut un mathématicien grec d’Alexandrie, Héron, qui vécut au 01er siècle apr. J-C.
Vers la fin du XVIIe siècle en Europe, la plus grande partie du charbon qui affleurait près de la surface de la terre avait été extraite. Les mines étaient devenues si profondes qu’elles étaient souvent inondées. Il fallut percer des tunnels pour évacuer l’eau et utiliser des pompes actionnées par des chevaux ou même des hommes pour assécher les mines, cela sans succès. On avait besoin de pompes bien plus puissantes.
Thomas Savery, un mécanicien anglais, était technicien dans une mine de Cornouailles quand il inventa en 1698, pour le pompage des eaux, une machine dans laquelle, pour la première fois, la tension de la vapeur d’eau était utilisée comme force motrice. Cependant, l’on ne pouvait utiliser cette machine en permanence en raison des risques d’explosion.
Savery s’associa avec Thomas Newcomen et ils construisirent, en 1705, la première machine à vapeur vraiment utilisable.
En 1712, Newcomen mit au Point le premier moteur à vapeur, appelé moteur atmosphérique parce que le piston s’y trouvait poussé par l’air ambiant.
Ce moteur à vapeur fonctionnait de manière simple. La vapeur était conduite dans un cylindre où elle poussait un piston vers le haut. Un balancier était alors poussé vers la gauche, aidé en cela par le poids de la tige du piston. Un jet d’eau froide était à ce moment envoyé sur le cylindre afin de faire se condenser la vapeur qui s’y trouvait emprisonnée, produisant de ce fait un vide partiel à l’intérieur du cylindre.
Le vide se trouvant derrière le piston, c’est la pression atmosphérique qui le faisait descendre. Le balancier, entraîné par cette descente, penchait alors à droite, tirant vers le haut du piston et, chaque fois que le piston était tiré, environ 50 litres d’eau se trouvaient aspirés hors de la mine. Cette machine pouvait ainsi aspirer environ 600 litres d’eau Par minute.
La machine de Newcomen consommait beaucoup de combustible, mais était la meilleure alors disponible. Pendant les cinquante années qui suivirent, les machines à vapeur furent toutes à peu près de ce type. En 1722, les Anglais exportèrent leur première machine de Newcomen en Tchécoslovaquie. En 1775, il y en avait plus de 160 en service, et la plus grosse d’entre elles avait un piston de près de 2 mètres de diamètre.
On n’utilise plus ce genre de machine. Cependant, on emploie toujours la vapeur pour faire tourner les aubes des turbines. La plupart des navires et des centrales électriques utilisent des turbines à vapeur. Elles brûlent du charbon ou du pétrole afin de chauffer l’eau pour produire de la vapeur à haute pression.
Des articles similaires:
D'autres Articles:
Un dernier mot
A la fin, nous espérons que cet article vous a aidé à mieux comprendre le monde de l’énergie. Pour plus d’articles sur l’énergie ou sur d’autres thèmes, veuillez consulter la page d’accueil.