PAPIN DENIS (1647-vers 1712)

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Inventeur et physicien français né à Chitenay, près de Blois, et mort à Londres. Abandonnées depuis Héron d'Alexandrie (iiie s.), les recherches sur la vapeur sont reprises, au xviie siècle, après la découverte, toute récente, de la pression atmosphérique. Denis Papin, élève de Huygens, devra beaucoup, en particulier, à l'expérience sur le vide que son maître exécute à Paris en 1673. Dans un cylindre vertical coulisse un piston dont la tige sort vers le haut. À l'extrémité de celle-ci, on attache une corde suspendue à une poulie, qui retient, de l'autre bout, un contrepoids. Après mise à feu, dans le cylindre, d'une petite quantité de poudre, la dilatation des gaz soulève le piston et provoque la chute du contrepoids. Puis la dépression des gaz établit un certain vide : le piston retombe tandis que le contrepoids est enlevé. Dans un mémoire, Nouvelles Expériences du vide, avec la description des machines qui servent à le faire (1675), Papin relate cette démonstration qui devait avoir, plus tard, des conséquences déterminantes sur ses travaux.

En cette même année 1675, Papin arrive à Londres, où il doit présenter, à la Royal Society, le pendule et le spiral de Huygens. Pratiquement, il va demeurer en Angleterre jusqu'en 1687. Il y inventera le digesteur et sa soupape de sûreté, dispositif qui ne permet d'ailleurs aucun rapprochement entre la « marmite » et une machine à vapeur.

Denis Papin

Photographie : Denis Papin

Le Français Denis Papin (1647-vers 1712) devant son «digesteur» inventé en 1679. Cette marmite, ancêtre de l'autocuiseur, munie d'une soupape de sûreté, permettait de cuire rapidement les aliments et de transformer les os en gelée. Papin, Thomas Savery et Thomas Newcomen ont conçu les... 

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La révocation de l'édit de Nantes (1685) excluant un retour en France, Papin accepte la proposition du prince Charles-Auguste, électeur de Hesse-Cassel, qui lui offre une chaire de mathématiques à l'université de Marbourg. Et c'est là que Papin renouvelle, en 1688, l'expérience de Huygens. Puis, dans un appareil perfectionné, il démontre, en substituant l'eau à la poudre, que la condensation de la vapeur produit des effets comparables à ceux de la dépression des gaz. Pour l'essentiel, Papin disposait d'un foyer mobile tantôt placé sous le cylindre (production de vapeur), tantôt retiré (refroidissement-condensation). Le dispositif de Huygens (corde, poulie, contrepoids) était conservé. L'invention de la première machine atmosphérique à vapeur nous est connue par un texte de Papin : Nouvelle Méthode pour obtenir à bas prix des forces très grandes (1690). L'auteur signale aussi des applications possibles, en particulier l'épuisement des mines et la propulsion des bateaux, projets auxquels Papin va consacrer, sans succès, près de vingt ans d'efforts.

Songeant d'abord aux mines, Papin construit, à titre d'essai, le modèle réduit d'une machine composée d'une chaudière, d'un vase et d'un réservoir rempli d'eau. Des robinets ou des soupapes coordonnent les opérations entre ces trois éléments. La vapeur, injectée dans le vase, se condense et crée le vide. Sous l'effet de la pression atmosphérique, l'eau du réservoir monte dans le vase. Enfin, par une nouvelle admission de vapeur, l'eau recueillie est chassée dans un conduit d'évacuation. Ainsi réalisé par Papin, ce modèle de « pompe à feu » ne dépassera pas le stade expérimental. Mais, en Angleterre, Savery conçoit un appareil semblable qu'il réalise, le premier, à vraie grandeur : la pompe de Savery (brevet, 1698) est installée dans une mine. Obtenant de Leibniz, de passage à Londres, des renseignements sur la machine de Savery, Papin construit, à son tour, une pompe de dimensions normales, d'ailleurs perfectionnée. Elle fait l'objet d'une publication : Nouvelle Manière pour lever l'eau par la force du feu (1707). Expérimentée à Cassel, sur un bassin dont elle puise l'eau pour la rejeter en l'air, elle n'aura, malgré tout, aucune application dans les mines. C'est alors que Papin la démonte, récupérant les pièces essentielles pour la réalisation d'un bateau à vapeur.

Au demeurant, dès 1704, Papin a entrepris la construction du fameux bateau. Comme le prévoyait le texte de 1690, des roues à palettes remplacent les rames. Une pompe à vapeur les fera tourner en rejetant sur chacune l'eau puisée dans la rivière, à moins qu'elle n'agisse, par engrenages, sur l'axe reliant les deux roues. Celles-ci, toutefois, sont provisoirement entraînées à bras d'homme, tandis que Papin cherche des capitaux pour remonter la machine de Cassel et l'installer à bord. En réalité, il n'aboutira pas, et son bateau, finalement, ne sera jamais un bateau à vapeur. Les simples essais à la manivelle vont être eux-mêmes interrompus, car, si les mariniers de la Weser ne sauraient redouter, et pour cause, une concurrence dangereuse, ils détruisent néanmoins cette embarcation qui évoluait sans permis. Dès lors, Papin abandonne tout projet de navigation à vapeur.

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Pour citer l’article

Jacques MÉRAND, « PAPIN DENIS (1647-vers 1712) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/denis-papin/