CHAPITRE

Les inventions en Angleterre. — Progrès des scienoes physiques au xviip siècle. — Découvertes de .Robert Black sur le calorique latent. — James Watt. — Sa famille. — ,Son enfance, ses débuts dans les sciences mécaniques. — ,Ses premiers travaux sur les machines à feu. — Le condensateur isolé. — La machine à simple effet. — Association de James -Watt, avec , Matthieu Boulton.

L’Angleterre est ,1a grande serre chaude des inventions modernes ; «combien, ont pris naissance en .d’autres paya, — et notamment, hélas ! dans le nôtre, — .qui eussent infailliblement péri,, si, jetées an delà du détroit ,par le vent de la publicité, .elles «ne .fussent tombées sur cette terre classique de l’industrie, ducommerce et des entreprises hardies. C'est là que, cultivéspnr des mains habiles et persévérantes, ces germes ont été fécondés, qu'ils se sontdéveloppés, qu'ikont poussé des .racines, et, des franches, qu'ils ont .enfin porté. des fruits abondants ; ,qprôs quoi on e s!est décidé ailleurs à reconnaître qu’ils .valaient . quelque chose ; on s'esteouvenu qu’on les avait eus là ? sous ,1a «main, et qu’on, en, avait fait cas comme .fit ,1e coq de latrie trouvée, dans ]e fumier ,; t puis on s’est .consolé de ce qu'on n’en avait rien su faire, en répétant Jbien f Jiaut Je nom longtemps obscur, de quelque .homme de génie ,m°ri jadis dans la misère, ou dans l’exil.

Ce n^est, pas .tout de,poser un principe, il, faut en déduire tesjçoneéq^ettçes,; pe.u’est Kps.tqqt d’4^4m«pqe4dèe>41#U t

Merveilles de l’industrie. 2

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l’appliquer. Il n’est peut-être pas un pays au monde qui ait vu naître autant d’idées que le nôtre (je ne parle ici que des idées ayant pour objet les sciences ou l’industrie) : en d’autres termes, il n’en est point où l’on ait commencé plus de découvertes et d’inventions ; presque toutes ont été étouffées dès l’origine par l’indifférence, ou assommées par le ridicule lorsque les auteurs eux-mêmes ne les ont pas abandonnées, et elles sont allées renaître et grandir soit en Angleterre, soit en Amérique, — une autre Angleterre, — pour nous revenir ensuite transformées et méconnaissables. Nous les avons méconnues en effet, et Dieu sait quelles quarantaines nous leur avons fait subir ; Dieu sait avec quelle hésitation méfiante nous les avons reçues , après quelles longues tergiversations nous nous sommes décidés à leur accorder le droit de cité dans leur ingrate et oublieuse patrie ! Tel a été, comme on l’a pu voir ailleurs, le sort de l’éclairage au gaz et de la télégraphie électrique ; telle a été aussi la destinée de la machine à feu et de ses deux plus belles applications : la navigation par la vapeur et les chemins de fer.

La conception rudimentaire de Papio n’avait été prise au sérieux et examinée qu’en Angleterre , où le savant Robert Hooke l’avait soumise à une critique sévère et minutieuse. En France et en Allemagne on ne lui avait pas fait cet honneur. Elle avait passé presque inaperçue, dédaignée, de ce côté du Rhin, parce qu’elle ne frappait point les esprits par des propriétés merveilleuses d’une application immédiate; de l’autre côté , parce qu’il faut à l’esprit germanique , pour saisir les conséquences possibles d’une idée, une interminable série de raisonnements et de calculs méthodiquement déduits et longuement médités.

En Angleterre, la critique avait porté ses fruits. On avait entrevu la possibilité de créer un moteur puissant dont le besoin se faisait vivement sentir, de réaliser un progrès qui intéressait au plus haut point la prospérité de la Grande-

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Bretagne, et qui devait produire du même coup un bien immense en rendant plus facile l'exploitation des mines de houille, qui formaient la principale richesse de ce pays. Il n’en avait pas fallu davantage pour mettre les intelligences en éveil, et pour qu’une solution à peu près satisfaisante du problème fût accueillie avec faveur. Ce fut ce qui arriva : la machine atmosphérique de Newcometi et de Cawley, seconde métamorphose de l’idée de Papin, obtint un succès réel : l'usage s'en répandit promptement dans les districts houillers, et pendant cinquante années, malgré les vices fondamentaux que ne pouvaient corriger les perfectionnements de détail dont nous avons parlé, elle rendit à l’industrie^ des mines des services réels.

Cependant les sciences suivaient rapidement leur marche progressive. Dès la fin du xvii* siècle, un des physiciens les plus profonds et les plus ingénieux que la France ait produits, Guillaume Amontons, posait les bases de la théorie du calorique, et construisait le premier thermomètre digne de ce nom. Un peu plus tard , l’ingénieur allemand Fahrenheit, et après lui Celsius et Réaumur, donnaient à ce précieux instrument d’observation sa forme définitive. Enfin le savant professeur écossais Joseph [Black découvrait le calorique latent , formulait la belle théorie du calorique spécifique, et dévoilait du même coup les lois qui président au changement d’état physique des corps, à leur liquéfaction et à leur vaporisation.

Or la connaissance de ces lois était indispensable à l'accomplissement d’un progrès sérieux dans la construction des machines à feu : c’était faute de les posséder que les meilleurs mécaniciens n’avaient pu jusqu’alors sortir du cercle étroit tracé par les premiers inventeurs. Maintenant qu’elles étaient acquises à la science , une nouvelle transformation devenait possible : la théorie en fournissait les éléments ; elle traçait la route à suivre pour arriver enfin à la création tant désirée du grand moteur. Mais quel génie puissant et lucide saurait

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combiner ce s éléments, deviner la voie mystérieuse «et la suivre sans s'égarer? De quelle tête inspirée sortirait cette Minerve aux .poumons d'airain et aux bras de 1er, ce {palladium de l’industrie moderne? A quel homme privilégié enfin écherrait la gloire de faire au monde un si magnifique présent? A ces questions l’histoire répond par un nom que la Grande-Bretagne cite avec un juste orgueil, et que l'Europe entière prononce avec respect : ce nom est celui de Ja*bs Watt.

Cet homme célèbre était né à Greenock, près de Glasgow, en Écosse, le 19 janvier 1736.11 avait reçu dans sa première jeunesse les éléments d’une instruction sérieuse, et l’étonnante facilité avec laquelle il avait saisi et retenu les principes des sciences avait fait concevoir sur son avenir les plus belles espérances. (Malheureusement ga Camille, s’étant trouvée tout à coup ruinée par de mauvaises spéculations, s’était vue contrainte de le retirer du collège et de renoncer pour lui aux carrières libérales en vue desquelles telle l'avait élevé. f La nécessité de lui donner «un état qui lui permit de se (suffire promptement à lui -même en mettant à profit les connaissances qu’il avait acquises, les décida à le placer, & seize ans, en apprentissage chez un constructeur d’instruments de précision de Greenock. Après avoir .passé quatre années dans cette humble condition, le jeune James trouva à s'employer comme ouvrier à ^Londres chez un ingénieur qui fabriquait des boussoles, des longues-vues et d'autres instruments à l’usage des navigateurs. Au Ixmt de peu de temps, le mauvais état de sa santé le força de quitter la capitale et de revenir à Glasgow. Là, avec quelques économies .péniblement amassées pendant les années précédentes , il essaya de s’établir dans une petite boutique où il pût exercer librement sa ( pro^ fession. Mais les antiques privilèges de la corporation des arts et métiers de la ville ne permettaient pas au premier venu d’ouvrir a>ans son autorisation une JjûiuUquc ou un .atelier.

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Cette autorisation, les membres de la jalouse confrérie pouvaient la refuser au- jeune mécanicien ; ce qu’ils firent avec une obstination qui T eût contraint d’abandonner son projet, ou d’aller le réaliser ailleurs, si T université ne fût intervenue. Grèce à la protection du> savant professeur Joseph Black, dont il* suivait assidûment les cours et qui l’avait pris en amitié, Watt obtint, avec te titre de constructeur d? appareils de physique de F université, un local dépendant des bâtiments qui appartenaient à cette compagnie : sous l’égide de ce haut patronage, ü put dès tors consacrer à travailler pour le public le temps que lui laissaient les constructions et les réparations qu’il était chargé de faire pour lie compte dePuniversité.

Les professeurs de Glasgow n’eurent pas à se repentir de ce q&’ite avaient fait pour te jeune mécanicien. fte reconnurent bientôt qu'ils- avaient acquis en lui koo- seulement un constructeur d’une rare habileté, mais encore u» auxiliaire dont le génie inventif et pénétrant leur rendait les plus importants services. Le docteur Robteon, alors élève de F université , écrivait quelques années plus tard, dam le Philosophical Ma g*!sme r tes lignes que nous al tons traduire f et qui sont un hommage éclatant rendu aux qualités aimables et aux facultés supérieures de James Watt.

<* Bien que je ne fusse qu’un écolier, dit-il, j’avais la vanité de me croire passablement avancé dans mes études de physique et de mécanique , lorsque je fus présenté à Watt. Aussi je ne fus pas, je l’avoue, médiocrement mortifié en voyant combien te jeune ouvrier m’était supérieur. Dès que , dans P université, nous nous trouvions embarrassés par une difficulté, de quelque nature quelle fût, nous courions aussitôt chez notre ingénieur. Tout objet sur lequel son attention était une fois fixée devenait pour lui une occasion d’études profondes et de découvertes. Jamais ü ne lâchait une question qu’après l’avoir entièrement éclaircie, soit qu’il la réduisit à rien, soit qu’il en tirât quelque résultat net et substantiel.

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Une fois, pour trouver la solution du problème qui lui avait été proposé, il crut nécessaire de lire l’ouvrage de Leupold sur les machines. Il apprit aussitôt l’allemand. Une autre circonstance semblable fut cause qu’il apprit l’italien avec la même facilité... Le jeune mécanicien se conciliait d’abord, par sa simplicité naïve, la bienveillance de tous ceux qui l’approchaient. Quoique j’aie beaucoup vécu dans le monde , je suis obligé d’avouer qu’il me serait impossible de citer un exemple d’autant d’attachement généralement et sincèrement accordé à une autre personne d’une supériorité incontestée. Il est vrai que, chez Watt, cette supériorité se cachait sous le voile d’une candeur charmante , et qu’elle s’alliait à un désir constant de rendre libéralement justice au mérite d’autrui. C/était même pour lui un plaisir de faire honneur à ses amis de découvertes qui n’étaient souvent que ses propres idées déguisées sous une autre forme. »

Tous ceux qui ont connu James Watt ont parlé de lui avec les mêmes éloges enthousiastes , et l’espèce de culte que ses concitoyens ont conservé pour sa mémoire ne s’adresse pas moins à l’homme qu’au savant. Aussi nous regrettons vivement que les dimensions de ce travail ne nous permettent pas d’entrer dans le détail de sa vie, de tracer son portrait d’une manière complète. Obligé de nous attacher presque exclusivement aux circonstances qui ont directement trait à l’histoire des découvertes et des progrès de la science et de l’industrie, nous ne saurions pourtant manquer de signaler, en passant, à l’attention de nos lecteurs ce nouvel exemple des sentiments les plus généreux et les plus doux unis aux plus belles facultés de l’esprit, et de leur rappeler à ce propos qu’il n’est point de génie vraiment grand qui ne soit en même temps un bon et noble cœur (1).

En 1763, M. Anderson, professeur de physique de la classe

(1) Voir, dans les ouvrages d’Àrago, l’éloge historique de J. Watt (tome I er , Notices biographique^).

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de philosophie naturelle du collège de Glasgow, envoya à Watt un modèle de la machine de Newcomen, qui faisait partie de la collection des machines annexées à cette section de l’université. Ce modèle, très- beau en apparence, n’avait jamais pu fonctionner. M. Anderson priait l’habile ingénieur de l'examiner, de découvrir et de corriger le vice de construction qui lui rendait le mouvement impossible. Watt eut bientôt reconnu ce vice , qui consistait dans une disproportion énorme entre la chaudière et le cylindre. Il réduisit les dimensions de ce dernier organe, et la machine fut dès lors en état de marcher convenablement pour l’usage purement théorique et démonstratif auquel elle était destinée.

Mais Watt n’avait pas gardé cette machine dans son atelier, il n'en avait pas démonté et remonté les pièces, sans en faire le sujet d’une étude raisonnée et de sérieuses méditations. Il avait été frappé à la fois de la simplicité grandiose de l'invention , de la puissance prodigieuse du moteur, et de l’imperfection presque grossière du mécanisme. Il comprit que la machine à feu, bien loin de réaliser tout ce qu’on avait le droit d’en attendre, n'était que l’ébauche presque informe d'une œuvre appelée à produire des effets d'une incalculable portée. Il pressentit dès ce moment les modifications et les développements essentiels dont elle était susceptible ; et, bien qu'il ne sût pas encore quels ils seraient, il lui suffit d'en concevoir la possibilité pour s’imposer la tâche de les découvrir. Ce nouveau problème, il le comprit aussi, n’était pas, comme ceux qu’il avait eu à résoudre jusqu’alors, une simple affaire de combinaison et d'exécution mécanique. La question était complexe, et exigeait, pour être résolue, une connaissance exacte des lois physiques sur lesquelles reposait l'emploi de la vapeur comme force motrice. La pratique ici était impossible sans la théorie. Aussi Watt n’hésita- t-il pas à entreprendre , avant toute chose , une série de recherches minutieuses sur l’action qu’éprouvent les liquides et les vapeurs de

la part du calorique , et sur les relations des phénomènes de ce genre avec les différents degrés de pression auxquels peuvent être soumis les fluides quand leur température s’élève ou s’abaisse. Il parvint ainsi, en se servant pour ses expériences des appareils les plus élémentaires, à la détermination exacte des rapports entre la quantité de charbon employée et la quantité de vapeur obtenue, entre le volume de cette même vapeur et celui du liquide qui l’a produite , etc. 11 détermina aussi, en s’appuyant sur la théorie du calorique latent développée par Joseph Black, la quantité de chaleur qui se dégage par suite de la condensation d’un volume d’eau déterminé, ce qui le conduisit à évaluer avec précision la quantité d’eau froide nécessaire pour ramener à l’état liquida la vapeur contenue dans un cylindre d’une capacité donnée, et lé volume de vapeur dépensé pour chaque coup de piston. Enfin il réussit à évaluer approximativement la force élastique de la vapeur d’après l’élévation de la température.

Une fois en possession de ces principes féconds , ii ne manquait à Watt , pour déduire les applications , que les éléments matériels du travail : du temps et de l’argent. L’exercice de sa profession Im laissait à peine quelques instants dé loisir, et, comme il était devenu le seul soutien de ses parents, il n’osait point renoncer aux bénéfices modestes , mais assurés , que lui rapportait son humble métier, pour se laincer dans des entreprises dont le résultat pouvait tromper ses espérances. Un heureux événement vint fort à propos lever les difficultés qui réduisaient presque à l’impuissance le génie inventif du savant mécanicien , et retardaient l’exécution dé ses grands projets. Il épousa, en 1764, miss Miller, jeune personne douée des plus aimables qualités , et digne en tout point de la vive affection qu’elle lui inspirait. Watt trouva dans cette union non-seulement ce puissant stimulant que donne aux âmes généreuses la douce pensée de partager avee une épouse, avec une famille chérie, la gloire et les profits de leurs labeurs,

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mais aassi une aisance qui mettait lui et les siens à l'abri des privations, et leur eût assuré, même en cas d'insuccès, des moyens d'existence rigoureusement suffisants. Dès lors il n’hésita plus à suivre hardiment la voie où l'entraînait l’essor de son esprit. Il quitta définitivement, avec la profession de mécanicien, l’humble boutique qu’il tenait de la libéralité des professeurs de Glasgow, il se fit ingénieur civil, et commença, dès qu'il fut installé dans son nouvel établissement, des essais qui ne tardèrent pas à amener, pour premier résultat, un perfectionnement considéré jusqu'alors comme irréalisable. On se rappelle que Newcomen et Cawley avaient d'abord arrosé d'eau froide l'extérieur du cylindre pour y faire le vide en condensant la vapeur. Une circonstance fortuite les avait ensuite conduits à injecter l’eau dans l’intérieur même du corps dé pompe. Or, bien que ce procédé de condensation fût de beaucoup préférable au premier, il occasionnait encore une déperdition sensible de force , èt partant une dépense inutile de combustible. Tout le monde reconnaissait que, pour utiliser toute la vapeur qui arrivait dans le cylindre, il fallait, au lieu de le refroidir, le maintenir, au contraire, toujours à une température très-élevée et condenser la vapeur dans un autre vaisseau; mais les plus habiles reculaient effrayés devant les difficultés de ce problème. Watt le résolut d’emblée, en 1765, par une combinaison d’une admirable simplicité. Il fit communiquer par un tube la partie inférieure du cylindre avec un vase continuellement entretenu à une basse température par un courant d’eau froide. Le tube était muni d’un robinet qui s’ouvrait dès que le piston était parvenii au bas de sa course. La vapeur se précipitait aussitôt dans le vase; elle s’y liquéfiait; le piston se relevait, et immédiatement une nouvelle quantité de vapeur fournie par la chaudière venait le faire retomber, puis passait à son tour dans le vase réfrigérant» Le vase reçut de l’inventeur le nom de condenseur isolé .

Une diminution de moitié dans la consommation du charbon , et une accélération presque double des mouvements du piston, tels furent les résultats de cette invention, la plus belle peut-être de toutes celles de James Watt. Mais le célèbre ingénieur ne devait pas s’en tenir à ce premier triomphe. H s’attaqua au principe même de la machine de Newcomen. On se rappelle que, dans cette machine, la force élastique de la vapeur n’était employée que comme auxiliaire de la pression atmosphérique. Elle servait seulement à soulever le piston, qui retombait aussitôt que le vide se faisait dans la capacité du cylindre par suite de la condensation de la vapeur. Watt changea complètement cette disposition. Il établit entre la chaudière et le corps de pompe un appareil de soupapes et de tuyaux combinés de telle façon, que la vapeur arrivait d’abord par une première ouverture, non pas au-dessous, mais audessus du piston. Lorsque celui-ci était parvenu au bas de sa course , une soupape communiquant avec une autre ouverture ménagée à la partie inférieure du cylindre, permettait à la vapeur de passer au-dessous du piston , et de neutraliser ainsi la pression primitivement exercée sur sa face supérieure. Il était alors ramené au haut de sa course par le contre-poids fixé au balancier ; après quoi la vapeur était derechef introduite par le haut du cylindre, et le piston redescendait, pour remonter par le même mécanisme; et ainsi de suite.

La machine que James Watt fit construire, en 1767, d’après ce système, a reçu depuis le nom de machine à simple effet, qui lui a été donné pour la distinguer de la machine à double effet , dont nous parlerons tout à l’heure.

Tel qu’il était, le nouveau moteur était assez parfait pour devenir, entre les mains d’un homme habile, l’instrument d’une fortune prodigieuse et d’une révolution complète dans l’industrie. Mais si Watt était doué au plus haut point du génie de la mécanique, il n'avait nullement (nous le disons à sa louange) celui de la spéculation. Il ne possédait pas même

ce qu’on nomme communément Y entente des affaires . Aussi sa machine fût peut-être longtemps demeurée improductive entre ses mains, ou bien elle eût été accaparée par quelque fripon adroit qui lui eût laissé la gloire en se réservant les profits , si Watt n’eût été assez heureux pour rencontrer au moment opportun un industriel à la fois riche, honnête et intelligent, qui pût se charger de toutes les dépenses qu’exigerait l’exploitation en grand de ses inventions , moyennant une part de moitié dans les bénéfices qu’on en retirerait. Cet industriel s’appelait Matthieu Boulton. Ses propositions furent acceptées par Watt, qui avait déjà conclu précédemment avec un autre capitaliste, M. Roebuck, un marché analogue, dont l’exécution avait été arrêtée au début par la ruine partielle de son associé. Il s’était alors assuré, par un brevet obtenu en 1769, le privilège exclusif de la construction des machines à vapeur perfectionnées; mais, à l’époque où, après avoir résilié son traité avec M. Roebuck, il en conclut un nouveau avec M. Boulton, son brevet n’était plus valable que pour quelques années. Grâce aux démarches actives de Boulton, les deux associés obtinrent, en 1775, un nouveau privilège dont la durée fut fixée à vingt-cinq ans, par une dérogation tout exceptionnelle aux lois qui régissaient la matière, dérogation fondée sur le mérite extraordinaire de la découverte et de son auteur.

MACHINES A VAPECft