THERMODYNAMIQUE (notions de base)

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Chaleur et travail

À l'aube des « temps thermodynamiques » émerge en premier la figure de Denis Papin (1647- vers 1712). On l'a toujours montré en contemplation devant le couvercle de sa bouilloire, spasmodiquement et irrésistiblement mis en mouvement par la vapeur que produisait l'ébullition de l'eau. Il rédigea, en 1687, un mémoire, Description et usage de la nouvelle machine à élever l'eau, qui contient la première proposition, sans doute, pour construire et utiliser une machine à vapeur.

Le fonctionnement des machines à vapeur tire parti de l'énorme augmentation de volume qui marque le passage d'une masse donnée d'eau de l'état liquide à celui de vapeur : à 100 0C et sous la pression atmosphérique, cette augmentation est d'un facteur mille sept cents environ. Quelles forces colossales, dès lors, peuvent ainsi être engendrées par la simple ébullition d'un corps aussi courant que l'eau ! Sa vaporisation peut actionner un piston, dont le prototype de Papin utilisait déjà le va-et-vient dans un cylindre. On peut alors songer, à l'aide d'une telle machine, à effectuer du travail mécanique, servant, par exemple, à mettre en mouvement des bateaux ou des trains. Il faut cependant, pour obtenir un tel travail, chauffer l'eau liquide pour la porter à ébullition puis la vaporiser, c'est-à-dire fournir de la chaleur. Un moteur thermique reçoit donc de la chaleur et restitue du travail.

La machine à vapeur fut introduite dans l'industrie dès le début du xviiie siècle, mais ce n'est qu'au début du xixe qu'on fit appel à elle systématiquement, à grande échelle. C'est ainsi que le premier service régulier de bateaux à vapeur fit son apparition en 1807, aux États-Unis. C'est à la même époque que se développa, sur les deux rives de la Manche, la locomotive à vapeur ; elle permit d'atteindre des vitesses inouïes : la Fusée, de l'ingénieur anglais George Stephenson, parvint, en 1829, à cinquante [...]

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Écrit par :

  • : professeur émérite à l'université de Paris-VII-Denis-Diderot

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Bernard DIU, « THERMODYNAMIQUE (notions de base) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 10 août 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/thermodynamique-notions-de-base/