En 1763, alors qu'il répare un moteur, l'ingénieur écossais James Watt (1736-1819) cherche des idées pour en augmenter l'efficacité. En 1765, il finalise une chambre de condensation pour la vapeur et dépose un brevet en 1769.
La première machine à vapeur à être appliquée industriellement est la "machine à feu" ou "Miner's Friend", conçue par Thomas Savery en 1698. Il s'agissait d'une pompe à vapeur sans piston, similaire à celle développée par Worcester.
À la suite des travaux de Huygens sur la nature du vide et de ceux de Papin sur l'usage de la vapeur, l'Anglais Savery dépose, en 1698, un brevet pour la première machine à vapeur atmosphérique destinée à pomper l'eau des mines.
En 1712, Thomas Newcomen met au point la première machine à vapeur, qui sert à pomper l'eau de la mine de charbon de Dudley, en Angleterre.
Machine à vapeur de James Watt
Ses réflexions débouchent en 1765 sur l'idée d'une chambre de condensation pour la vapeur séparée du cylindre principal par une valve, idée pour laquelle il dépose un brevet en 1769.
La première véritable machine à vapeur est mise au point par un autre britannique, Thomas Newcomen.
L'invention de la machine à vapeur
Pour les Français, c'est Denis Papin : en 1679, l'élève de Huygens, explore ces nouvelles possibilités dans une première direction avec son digesteur, ancêtre de l'autocuiseur, qui constitue en même temps une chaudière à haute pression.
Machine à vapeur : Les améliorations de James Watt
Après avoir analysé la machine à vapeur de Thomas Newcomen, qui a été mise au point en 1712, James Watt dépose, en 1769, un premier brevet pour la perfectionner.
La machine à vapeur utilise la puissance de la vapeur d'eau pour faire bouger des machines. Son fonctionnement : une chaudière chauffe de l'eau et émet de la vapeur. Cette vapeur entre dans un cylindre et exerce une pression qui fait monter et descendre un piston.
La vapeur comme source de chaleur
Le chauffage à vapeur à pression positive est souvent utilisé dans les usines de transformation des aliments, les raffineries, les usines de produits chimiques, etc.
La pascaline, initialement dénommée machine d'arithmétique puis roue pascaline, est une calculatrice mécanique inventée par Blaise Pascal et considérée comme la première machine à calculer.
Avantages de la machine de James Watt
Sa machine permet de créer un mouvement de rotation à partir du mouvement rectiligne du piston. Cela lui permit ensuite de concevoir le cylindre à double action : la vapeur entraîne le piston, lors de sa montée ET de sa descente.
Le 13 février 1804, il y a 216 ans, Richard Trevithick, un ingénieur anglais, présente un engin extraordinaire, jamais vu : une locomotive à vapeur !
L'inventeur britannique Thomas Newcomen (1663‑1729) met en place la première machine à vapeur utilisable, nommée « pompe à feu » ou « machine atmosphérique ».
Parce que les machines industrielles avaient besoin pour fonctionner d'une vitesse constante, Watt a ajouté une vanne de régulation de la vapeur, associée à un régulateur centrifuge qu'il a adapté en s'inspirant de ceux qui étaient utilisés pour contrôler automatiquement la vitesse des moulins à vent ou à eau.
L'apport de Newcomen fut de mettre au point une machine à vapeur utilisable pour l'exhaure et qui remplacera par la suite toutes les machines traditionnellement dépendantes de la force d'un cours d'eau.
C'est une véritable révolution technique. Elle fonctionne grâce au charbon que l'on extrait des mines et produit une force importante. Grâce à cette invention, les chemins de fer se développent considérablement. Le train remplace les déplacements longs et pénibles souvent effectués à l'aide des animaux.
C'est au XVIII e siècle, en Angleterre, lors de la révolution industrielle que va se généraliser son utilisation. L'invention de la machine à vapeur est déterminante, seul le charbon, à l'époque, est capable de fournir assez de chaleur pour produire de la vapeur.
2/ Les premières machines à vapeur sont utilisées en France et en Angleterre. Ce n'est pas une coïncidence, ce sont les pays de Denis Papin et James Watt.
Le principe est simple : on fait chauffer de l'eau dans une chaudière, jusqu'à ébullition. La vapeur produite crée une pression qui agit sur un piston. Les mouvements du piston sont transmis à une manivelle qui fait tourner un volant monté sur l'axe du moteur.