Introduction du dossier :
Le XVIIIe siècle est marqué par le développement des sciences. Stimulées par l’esprit d’ouverture intellectuelle, le rationalisme et les idéaux de progrès des Lumières, les découvertes scientifiques s’intensifient et sont à l’origine de nombreuses innovations techniques. Dans ce contexte, l’invention de la première machine à vapeur utilisable, nommée « machine à balancier » ou « machine atmosphérique » (1712), par le pasteur et inventeur anglais Thomas Newcomen (1663–1729), marque un pas important dans le développement de la technique au service du progrès social. Quelques décennies plus tard, l’ingénieur écossais James Watt (1736–1819) décide d’ajouter un condenseur à la machine de Newcomen permettant, de ce fait, l’utilisation de vapeur sous pression. La machine de Watt, développée entre 1763 et 1788, a largement contribué à la révolution industrielle du XIXe siècle.
Rationalisme :
Doctrine défendant l’idée d’une toute puissance de la raison et de la logique par opposition à l’irrationalisme ou à l’empirisme.
Document 1 : La machine à vapeur de Newcomen
L’invention de Newcomen occupe une place prépondérante dans l’histoire du long processus de découvertes succédant à la toute première marmite à vapeur — ou « digesteur » —, une machine conçue pour étudier la pression des gaz par Denis Papin dans le dernier tiers du XVIIe siècle.
Alors que les mines d’étain ou de charbon d’Angleterre étaient fréquemment confrontées à des problèmes d’infiltration d’eau, impliquant l’impossibilité d’extraire le minerai à partir d’une certaine profondeur, l’invention de la « machine à balancier » de Newcomen a permis de détourner les eaux pénétrant dans les milieux souterrains en actionnant un système de pompe capable d’extraire près de 500 litres par minute à 45 mètres de profondeur. Développée avec son associé Thomas Savery (1650-1715), la machine de Newcomen fut largement utilisée dans les mines du sud-ouest de l’Angleterre, mais également dans toute l’Europe, si bien que l’inventeur fut rapidement élevé au rang de pionnier dans le développement de la mécanique au service de l’industrialisation naissante.
Document 2 : Thomas Newcomen et la révolution industrielle en Angleterre
Document 3 : La machine de Newcomen arrive en Belgique en 1721
Plaque commémorative dédiée à la machine qui fut installée en 1721 par l’Irlandais John O’Kelly dans une houillère de Jemeppe-sur-Meuse en Belgique, photographie, 2012
La Belgique est l’un des premiers pays européens à bénéficier de la machine inventée par Newcomen pour extraire l’eau dans les mines de charbon.
Document 4 : L’évolution de la machine à vapeur : les apports de James Watt
Édouard Collignon (1831–1913) est un scientifique et ingénieur français.
« La pompe à feu de Newcomen ne servait qu’à mettre des pompes en mouvement. James Watt, dont le grand nom domine encore aujourd’hui toute l’histoire de la machine à vapeur, en fit une machine universelle, et la porta à un haut point de perfection. Le premier, il comprit nettement que le véritable moteur de la machine n’est pas la vapeur, mais bien la chaleur dont elle est dépositaire. […] Le cylindre de Newcomen était successivement rempli de vapeur sortant de la chaudière, puis soumis à une injection d’eau froide. Il était donc alternativement froid et chaud : froid au moment où l’on ouvrait le robinet de vapeur, chaud quand on lançait le jet d’eau liquide. Dans le premier cas, une certaine quantité de chaleur était employée inutilement à réchauffer les parois du cylindre ; dans le second, cette même quantité contribuait à échauffer l’eau injectée et nuisait ainsi à la rapidité de la condensation. Watt remédia à tous ces défauts en affectant une chambre spéciale à la condensation, […]. Le condenseur joint par Watt […] est une chambre froide, maintenue à une basse température par des injections répétées. […] Un autre perfectionnement important fut la substitution d’un cylindre fermé aux deux bouts au cylindre ouvert, sur le piston duquel Newcomen, et avant lui Papin, laissaient agir la pression atmosphérique. […] Avant lui, la machine à vapeur était seulement destinée à mettre des pompes en mouvement. Watt la rendit propre à tous les usages ».
Édouard Collignon, Les machines, Paris, Librairie Hachette et Cie, 1882 (3e éd.), p. 80-81
Document 5 : Fonctionnement de la machine de James Watt
La machine de Watt, développée entre 1763 et 1788, constitue une étape cruciale dans la généralisation des machines à vapeur dans l’industrie européenne.
À quel usage la machine de Newcomen était-elle employée ? (doc. 2)
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