Qu'est-ce qu'une machine à vapeur?
Une machine à vapeur est un moteur qui utilise la vapeur pour s’alimenter. Il s’agit d’un des moteurs les plus anciens, vieux de 2 000 ans. Le moteur a joué un rôle important dans la révolution industrielle et, dans le monde moderne, il représente plus de la moitié de l'électricité dans le monde.
Une machine à vapeur comporte essentiellement deux parties: un moteur et un générateur de vapeur. Un moteur peut également inclure des condenseurs pour collecter la vapeur et la restituer sous forme d’eau au système, des surchauffeurs pour permettre à la vapeur d’atteindre des températures qu’il ne pourrait pas atteindre naturellement et des pompes pour fournir un débit d’eau constant. Traditionnellement, la chaleur était fournie par la combustion de quelque chose, généralement du bois ou du charbon, dans une chambre à vapeur. Dans les temps modernes, cette chaleur peut plutôt être fournie en puisant dans la chaleur géothermique ou en créant des réactions nucléaires et en capturant la chaleur de ce processus.
Hero of Alexandria a décrit la plus ancienne machine à vapeur connue du Ier siècle. Ce type n'a pas été utilisé pour une quelconque génération d'énergie réelle, mais a plutôt servi de modèle pour découvrir les propriétés de la vapeur elle-même. Certaines des expériences les plus approfondies concernant la vapeur ont été réalisées par Giovanni Brance au début du 17ème siècle et par Taqi al-Din au milieu du 16e siècle.
À la fin du XVIIe siècle, Thomas Savery crée la première machine à vapeur réellement pratique. Il l'utilisait pour alimenter des pompes à eau qui, malgré certaines imperfections, étaient utilisées avec une capacité limitée dans les opérations minières. En moins de deux décennies, Thomas Newcomen a inventé une version encore plus utile, qui utilisait beaucoup plus largement les mines drainantes. Peu de temps après, James Watt améliora énormément l'efficacité du moteur de Newcomen, en créant un moteur fonctionnant environ 400% de plus pour la même quantité de charbon.
La machine à vapeur de Watt a été un énorme pas en avant dans la révolution industrielle. Avant cela, des usines devaient être construites à côté des rivières pour alimenter les roues hydrauliques. Grâce à l'invention de Watt, les usines peuvent être construites n'importe où, de sorte que le cœur de la révolution industrielle puisse se répandre rapidement et largement.
Au 19ème siècle, la machine à vapeur a été considérablement réduite et rendue encore plus efficace. Cela signifiait qu'il pouvait effectivement être placé sur un véhicule, ce qui entraînait un transport plutôt excentrique à la vapeur pendant une brève période de l'ère victorienne.
La machine à vapeur la plus emblématique est probablement celle d’une locomotive à vapeur. Il s’agit d’un moteur relativement inefficace, car la majeure partie de la chaleur résiduelle est simplement rejetée dans l’atmosphère et que peu d’eau est récupérée, mais il s’agissait néanmoins d’une utilisation importante de la vapeur pendant de nombreuses années. Dans les temps modernes, les gens sont beaucoup plus susceptibles d'en trouver un dans le cadre d'une centrale électrique. L'énergie est générée, souvent par la combustion du charbon ou par une réaction nucléaire, et cette énergie thermique est ensuite acheminée dans de l'eau transformée en vapeur surchauffée. Cette vapeur fait ensuite tourner des turbines, qui produisent de l'électricité. Bien que beaucoup de gens pensent que les machines à vapeur appartiennent au passé, elles sont en fait le principal moteur du monde moderne, et beaucoup de travail est nécessaire pour développer de nouveaux progrès et améliorer l'efficacité.