TPE 2009 la machine à vapeur

Peschaud Raoul
Echaroux Arnold
1S -SI
TPE 2009
la machine à vapeur
Sommaire
I/histoire de la machine à vapeur
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II/Le fonctionnement de la machine à vapeur
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III/Les conséquences de la machine à vapeur
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introduction:
Depuis l'antiquité les hommes cherchent à utiliser la propriété physique de la vapeur d'eau.
La machine à vapeur est une invention dont les évolutions les plus significatives dates du XVIII
ème siècle. Au XIX ème siècles la machine à vapeur à joué un rôle très important dans la révolution
industrielle. Cela nous amène à nous demander:
Comment la machine à vapeur est elle passée de son appogée à sa quasi disparition?
I/Histoire de la machine à vapeur.
Plusieurs savants ont été essentiels dans l'invention de la machine à vapeur: héron, Causs,
Papin, Savery, Newcomen et Watt pour ne citer que eux.
La machine à vapeur à jouée un rôle cruciale lors de la première révolution industrielle
avec la locomotive et le bateau à vapeur.
Héron d'alexandrie est un ingénieur, un mécanicien et un mathématicien grec du 1er siècle.
Il s'intéresse à la vapeur et à l'air comprimé, il a conçu de nombreuses machines hydrauliques: il est
à l'origine de l'éolipyle.
Denis Papin:(1647-1714) Né à blois le 22 août 1647 il a fait des études de médecines à
Anger. Ensuite il est nommé professeur de mathématique en Allemagne. C'est là qu'il mettra en
oeuvre sa machine à vapeur (1681).... En 1680, Papin invente le digesteur, ancêtre des autocuiseurs
c'est la première fois, la vapeur est utilisée pour cuire des aliments.
Thomas Savery:(1650-1715) est un mécanicien anglais. Il crée en 1698 la première
machine à vapeur atmosphérique utilisable,servait à pomper l'eau dans les mines. Savery pensait
utiliser cette machine dans les mines où l'évacuation d'eau était un problème. Malheureusement
pour élever l'eau d'une hauteur modeste de 65 m, il fallait que la pression dans la chaudière atteigne
6 atmosphères. Les joints ne résistaient pas longtemps à ces conditions difficiles.
Thomas Newcomen(1663-1729)est un inventeur Anglais, forgeron, il construit en 1712 le
premier moteur thermique d'une pompe à feu, la première véritable machine à vapeur
atmosphérique utilisable, elle est appelée « l'amie du mineur » servait à pomper l'eau dans les
mines. Le succès est considérable non seulement en Angleterre, mais aussi à l'étranger.
James watt:(1736-1819)est un ingénieur et mécanicien écossais. En 1764 Watt à l'occasion
de réparer une pompe à feu expérimentale. En 1765, il invente le condenseur. L'année suivante il
crée la machine à vapeur de watt, la poussée motrice et la condensation s'effectuent dès lors avec un
maximum d'efficacité dans deux appareils distincts.
Le rôle de la machine à vapeur dans la première révolution industrielle.
La locomotive et le bateau à vapeur ont été d'excellent outils de transport de marchandise.
Ainsi les marchandises fut plus facilement et plus rapidement transportés, donc le coût des produits
diminua. Ainsi le commerce prit une échelle de plus en plus grande. Exemple: Europe-Amérique.
Cela à beaucoup influencé le capitalisme.
L'histoire de la locomotive à vapeur
C'est au Royaume-Uni au début du XIX ème siècle que commença l'histoire du chemin de
fer. La première locomotive à vapeur a été construite par Richard Trevickick en 1808. La traction à
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vapeur a été inaugurée le 12 août 1812 . Le 27 septembre 1825 était inauguré le chemin de fer de
Stockton à Darlington, première ligne ouverte au transport de passagers. En 1829 la première
locomotive française fut utilisée sur la ligne de saint Étienne à lyon.
L'histoire du bateau à vapeur.
C'est en 1783 que Jauffroy d'Albans expérimente avec succès le premier bateau à vapeur,
le Pyroscophe, sur la Saône. Le 9 août 1803 l'inventeur américain Robert Fulton fait naviguer sur la
seine le premier bateau à vapeur, il avance à l'allure des piétons et effectue plusieurs manoeuvres.
II/Le fonctionnement de la machine à vapeur.
La machine à vapeur est un moteur thermique à combustion externe. Il transforme l'énergie
thermique de la vapeur d'eau fournie par une chaudière en énergie mécanique.
Nous pouvons nous demander comment fonctionne la machine à vapeur?
Nous étudierons les différentes machines ainsi que leurs évolutions.
Eolipyle de Héron
Cette machine était une chaudière hermétique remplie en partie d'eau que l'on plaçait sur
un feu. De cette chaudière sortait un tube creux relié à une sphère pouvant tourner autour d'un axe
horizontal. De cette sphère deux autres tubes perpendiculaires à l'axe laissaient sortir la vapeur qui
par propulsion faisait tourner la sphère.
Digesteur de Papin
Le digesteur est un vase contenant de l’eau fermé hermétiquement placé sur un fourneau.
On y cuit les aliments à la température élevée correspondant à la pression de la vapeur, dans un
temps plus court et en dépensant moins d’énergie. La pression de la vapeur est déterminée et limitée
par un poids qui agit sur le levier d'une soupape de sûreté : celle ci s’entrouvre dès que la pression à
l’intérieur du digesteur est trop forte
fontaine papin
La vapeur était obtenue en chauffant l'eau dans la chaudière 1 équipée d'une soupape de
sûreté 2. L'eau contenue dans la chaudière était transférée sous forme de vapeur d'eau dans un
récipient 3 muni d'un flotteur 4 qui jouait le rôle de piston. Le piston était repoussé et propulsait
l'eau qui arrivait du réservoir par ouverture de la soupape 6 vers la colonne 8 dont la soupape 7
s'ouvrait. L'eau arrivait dans le réservoir situé en hauteur et s'écoulait par la suite vers la fontaine
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Pompe à vapeur de Savery
Thomas Savery eu l'idée de produire la vapeur dans un vase séparé 1 qui constituait la
chaudière et de pousser l'eau directement avec la vapeur contrairement à Denis Papin qui utilisait
pour cela un piston. Cette vapeur emplissait le réservoir 2 et la colonne 5, chassant ainsi l'air
contenu dans ces deux parties. A ce moment, on fermait le robinet 3 et on refroidissait le réservoir 2
par de l'eau froide provenant du robinet 6. La vapeur se condensait et un vide se créait dans le
réservoir 2. L'eau du réservoir 4 était aspirée et remplissait le réservoir 2.
Enfin, l'ouverture du robinet 3 laissait la vapeur sous pression, et poussait l'eau contenue dans le
réservoir et l'élevait dans la colonne 5.
La machine de watt.
1. Le piston commence son mouvement vers le haut, poussé par la vapeur qui arrive
par la soupape A du bas. En même temps, la soupape A’ s’ouvre, laissant partir l’ancienne
vapeur vers le condenseur. Les soupapes B et B’ sont fermées.
2. Quand le cylindre est complètement rempli, le tiroir laisse rentrer la vapeur par la
soupape B en haut du cylindre. Dans le même temps, les soupapes A et A’ se ferment, et la
soupape B’ s’ ouvre, pour laisser échapper la vapeur précédente. Et ainsi de suite…
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III/Les conséquences de la machine à vapeur.
Lors de la première révolution industrielle la machine à vapeur à eu des conséquences sur
l'histoire ainsi que sur les méthodes industriels.
En quoi la machine à vapeur à révolutionné les techniques de l'industrie et changée
l'histoire?
Changée l'histoire.
Avant l’invention des machines à vapeur, on utilisait l’énergie animale qui était moins
puissante et moins fiable. Avec le développement des machines à vapeur, les conditions de
déplacement et le commerce s’améliorent. Les chemins de fer se développent, on découvre
l’industrie lourde
Au 19ème siècle les usines ont besoin de plus en plus de main d'oeuvre: les gens quittent la
campagne pour aller travailler dans les villes industrielles: c'est l'exode rural.
"La révolution industrielle engendrait la misère en même temps que le progrès"
Au début du 19ème, même les enfants pouvaient travailler à l'usine ou dans les mines, dès
l'âge de cinq ans. En 1841, la loi interdit de faire travailler les enfants de 8 à 12 ans plus de 8 heures
par jour.
Au début, le savoir-faire des ouvriers reste important dans les petites usines. Mais par
contre les grandes usines proposent des emplois non-qualifiés pour cette masse d’ouvriers venant
des campagnes. Les femmes et les enfants, sont très important dans une usine car ils sont dociles et
payés respectivement deux fois et quatre fois moins que les hommes.
Les conditions de travail sont horribles. Les ouvriers doivent supporter la fatigue, le bruit
et l’absence d’hygiène pendant des journées de quinze heures en moyenne, pour des salaires
extrêmement bas. Il n’existe aucune protection sociale contre les accidents, la maladie ou le
chômage. Jusqu’ en 1850 les conditions de vie des ouvriers se dégradent. La criminalité,
l’alcoolisme et les épidémies sont les grandes plaies des quartiers populaires où s’entassent les
ouvriers.
Révolutionné l'industrie.
La locomotive et le bateau à vapeur ont été d'excellent outils de transport de marchandise.
Ainsi les marchandises fut plus facilement et plus rapidement transportés, donc le coût des produits
diminua. Ainsi le commerce prit une échelle de plus en plus grande. Exemple: Europe-Amérique.
Cela à beaucoup influencé le capitalisme .Le perfectionnement de la machine à vapeur a
révolutionné l'industrie du rail et du transport.
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Conclusion.
Bien que la traction électrique ait été à l'étude des les années 1880 et utilisée dès les années 1900.
C'est en fait la traction diesel qui causa la perte de la traction vapeur la ou l'électricité ne semblait
pas rentable ou pas souhaitable stratégiquement à l'époque.
Bibliographie:
http://www.editions-belize.com/fiches/CHAP01/fiche06.pdf
http://www.inventarperu.com/index.php?fp_verpub=true&idpub=281
http://www.utl-essonne.org/diaconf/noprotect/08cep799.pdf
http://www.invention-ifia.ch/afriquefrancophone/Miaro-II_inventions_Tchad.htm
http://linventioncledusiecledelavapeur.unblog.fr/2009/01/25/i-la-machine-a-vapeur-est-le-fruitdinnovations-incessantes/
http://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_%C3%A0_vapeur
dossier de la machine à vapeur dessinée en dao
http://pagesperso-orange.fr/jean-luc.soumard/bicylindre.htm
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