Machine à vapeur
Une machine à vapeur est un moteur qui utilise la vapeur de l'eau bouillante pour la faire tourner. La vapeur pousse sur les pièces du moteur pour les faire bouger. Les machines à vapeur peuvent alimenter de nombreux types de machines, y compris des véhicules et des générateurs électriques.
Les moteurs à vapeur ont été utilisés dans les pompes des mines à partir du début du XVIIIe siècle et ont été beaucoup améliorés par James Watt dans les années 1770. Elles ont été très importantes pendant la révolution industrielle où elles ont remplacé les chevaux, les moulins à vent et les moulins à eau pour faire fonctionner les machines.
Les premières machines à vapeur étaient des moteurs à piston. La pression de la vapeur poussait sur un piston qui se déplaçait le long d'un cylindre et avait donc un mouvement réciproque (va-et-vient). Cela permettait de déplacer directement une pompe ou de faire fonctionner une manivelle pour faire tourner une roue et faire fonctionner une machine. Ils fonctionnaient à basse pression et devaient être très gros pour produire beaucoup de puissance.
Les moteurs à vapeur étaient utilisés dans les usines pour faire fonctionner les machines et dans les mines pour déplacer les pompes. Plus tard, des machines plus petites ont été construites pour déplacer les locomotives et les bateaux à vapeur.
La vapeur qui alimente une machine à vapeur est produite dans une chaudière qui chauffe de l'eau pour produire de la vapeur. Dans la plupart des endroits, c'est le feu qui chauffe la chaudière. Le combustible pour le feu peut être du bois, du charbon ou du pétrole. L'énergie nucléaire ou solaire peut être utilisée à la place du feu. La vapeur qui sort de la chaudière applique la force sur un piston. Une soupape envoie la vapeur à une extrémité du piston, puis à l'autre, pour le faire bouger en avant et en arrière. Le piston en mouvement pousse et tire la tige de piston, la traverse et la bielle, pour faire tourner des roues ou entraîner d'autres machines. Le lourd volant d'inertie qui tourne amortit la puissance du piston. Le régulateur contrôle la vitesse du moteur.
Aujourd'hui, de nombreuses machines à vapeur sont encore en service. Au cours du XXe siècle, les pistons ont été remplacés par des turbines qui tournent comme un moulin à vent poussé par des jets de vapeur. Celles-ci tournent plus rapidement et avec un meilleur rendement énergétique que les machines à vapeur à pistons d'origine. Elles sont utilisées dans les centrales électriques pour faire fonctionner des générateurs qui produisent de l'électricité. Certains navires sont également propulsés par des turbines à vapeur. Les chaudières des turbines à vapeur peuvent être chauffées par de nombreux types de combustibles différents, voire par un réacteur nucléaire dans certaines centrales électriques et certains navires de guerre.
Réplique fonctionnelle à l'échelle réelle du moteur Thomas Newcomen de 1712 pour pomper l'eau des mines sur les domaines de Lord Dudley. Musée vivant du pays noir
La première locomotive survivante : Puffing Billy au musée des sciences
Cet immense bâtiment abritait les quatre plus grands moteurs à poutre de Grande-Bretagne. Ils servaient à déplacer les eaux usées à Crossness, Bexley
Le vieux Bess : Moteur à faisceau de Watt, 1777, construit par Boulton et Watt. Le moteur servait à faire monter l'eau. Il fallait de l'eau en permanence car une roue à eau était utilisée pour entraîner les machines de la Soho Manufactory de Boulton à Birmingham
Le gouverneur : L'importante invention de Boulton et Watt
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'une machine à vapeur ?
R : Une machine à vapeur est un moteur qui utilise la vapeur d'eau bouillante pour se déplacer. La vapeur pousse les pièces du moteur pour les faire bouger et peut être utilisée pour faire fonctionner de nombreux types de machines, y compris des véhicules et des générateurs électriques.
Q : Quand les moteurs à vapeur ont-ils été utilisés pour la première fois ?
R : Les moteurs à vapeur ont été utilisés pour la première fois dans les pompes de mine au début du XVIIIe siècle et ont été considérablement améliorés par James Watt dans les années 1770. Elles sont devenues très importantes pendant la révolution industrielle, où elles ont remplacé les chevaux, les moulins à vent et les moulins à eau pour faire fonctionner les machines.
Q : Comment fonctionnent les machines à vapeur ?
R : Les premières machines à vapeur étaient des moteurs à piston. La pression de la vapeur poussait un piston qui se déplaçait le long d'un cylindre, ce qui produisait un mouvement réciproque (de va-et-vient). Ce mouvement pouvait actionner directement une pompe ou une manivelle pour faire tourner une roue et faire fonctionner une machine. Le lourd volant d'inertie en rotation aplanissait la puissance du piston, tandis que le régulateur contrôlait la vitesse du moteur.
Q : Qu'est-ce qui alimente une machine à vapeur ?
R : La vapeur qui alimente un moteur à vapeur est produite dans une chaudière qui chauffe l'eau pour produire de la vapeur. Dans la plupart des endroits, c'est le feu qui chauffe la chaudière, mais ce feu peut être alimenté par du bois, du charbon ou du pétrole ; l'énergie nucléaire ou solaire peut également être utilisée à la place du feu.
Q : Comment la technologie a-t-elle évolué depuis les premiers types de moteurs à piston ?
R : Au cours du 20e siècle, les pistons ont été remplacés par des turbines qui tournent comme des moulins à vent poussés par des jets de vapeur, tournant plus rapidement et avec un meilleur rendement énergétique que les premiers types de moteurs à vapeur à pistons. Ces turbines sont désormais utilisées dans les centrales électriques pour faire fonctionner les générateurs qui produisent de l'électricité ; certains navires sont également propulsés par ces turbines.
Q : Quel type de combustible peut-on utiliser aujourd'hui pour les chaudières ?
R : Les chaudières de ces turbines modernes peuvent être chauffées par de nombreux types de combustibles tels que le bois, le charbon, le pétrole ; l'énergie nucléaire ou l'énergie solaire peuvent également être utilisées à la place du feu, en fonction de ce qui est disponible à un moment donné.
