EMPLOI DE LA VAPEUR COMME FORCE MOTRICE

La vapeur d’eau est un des moteurs les plus puissants et les plus précieux que nous possédions, non seulement parce qu’on est maître de lui donner tel degré d’intensité que l’on veut, mais encore, parce qu’on peut l’établir partout, même sur les machines dont elle produit le mouvement, comme les bateaux, les voitures.

On peut employer la vapeur d’une manière directe, en dirigeant sur les palettes d’une roue un jet de vapeur qui sort par l’orifice étroit d’une

ch&udière soumise à un foyer de chaleur. Ce mouvement de rotation peut alors être transformé en un mouvement quelconque. La découverte de celte machine est due à Branca ; cette machine, malgré sa simplicité n’est point d’usage, à cause de son peu d’efïet, et parconséquentj à cause de son peu d’utilité. La vapeur peut encore être employée par réaction d’une manière analogue à l’eau et à l’air ; mais toutes les machines qui sont maintenant employées sont fondées non sur l’effet provenant de l’écoulement de la vapeur, mais sur sa force élastique, qui est prodigieuse et qui est telle qu’une livre d’eau vaporisée soulève un poids de soixante dix-sept mille livres, tandis qu’une livre de poudre enflammée ne peut soulever qu’un poids de trente mille livres.

Machine de Watt à basse pression. Le célèbre W^tt, frappé de l’imperfection des machines à simple effet, résolut d’y remédier. D’abord, remarquant que l’injection de l’eau froide dans le cylindre, en se refroidissant, occasionnait la condensation d’une quantité considérable de vapeur dans le moment même où on l’introduisait dans le cylindre, il conçut l’idée d’opérer cette injonction d’eau froide dans un vase séparé. A cette première amélioration, Walt en joignit une autre infiniment importante: il supprima la pression atmosphérique, et fit agir la vapeur alternativement sur et sous le piston.

La (fig: 43.) est une coupe verticale de la machine employée aujourd’hui. Cette machine est à basse pression, c’est-à-dire, que la vapeur y a toujours une force élastique qui, quoiqu’au-dessus d’une, ne dépasse jamais deux atmosphères. La partie AB réprésente un fourneau en brique dans lequel est fixée la chaudière C. Voici le foyer D, et ici la cheminée £ dont on augmente ou on diminue le tirage à l’aide de la pièce g» La chaudière dont la forme est à peu près arbitraire dans la machine à basse pression, est percée par le haut d’une ouverture suffisamment grande pour qu’un homme puisse s’y introduire quand quelque réparation l’exige. Cette ouverture est exactement fermée par une plaque métallique e, lorsque la machine doit être mise en opération. Une autre ouverture Je, pratiquée dans la paroi supérieure de la chaudière, est fermée par une soupape de sûreté maintenue par un lévier à l’extrémité duquel on place un poids convenable g. Deux tubes mein de différentes longueurs, fixées dans la chaudière, font connaître le niveau de l’eau, qui doit toujours être plus bas que l’extrémité du plus court et plus haut que l’extrémité du plus long. Lorsque l’on ouvre les robinets, le dégagement de la vapeur indique que le liquide n’atteint pas la partie inférieure des tubes. La partie supérieure de la chaudière est encore traversée par un tuyau v qui descend jusqu’à une petite distance de la partie inférieure, et qui est surmonté d’un réservoir rempli d’eau. Ce tuyau est fermé par une soupape s fixée à un levier, à l’une des extrémités duquel se trouve un poids z et à l’autre un flotteur r. Quand l’eau baisse dans la chaudière, le flotteur, baissant avec elle, ouvre la soupape, et l’eau du réservoir pénètre dans la chaudière jusqu’à ce que le flotteur soit assez remonté pour que la soupape puisse se fermer. Le petit tuyau est destiné à débarasser le réservoir de l’excès d’eau qui y arrive. C’est par ce tuyau que la vapeur est transmise de la chaudière au cylindre M. Un modérateur, dont le mouve-

ment est proportionné à celui du piston, fait tourner, par l’écartement de ses deux boules, un robinet placé dans le tuyau, règle ainsi l’introduction de la vapeur, et empêche que le mouvement ne devienne trop rapide.

La vapeur arrivée dans la boite à soupape, est introduite dans le cylindre au-dessus et au-dessous du piston. La communication entre la boite à soupape et le cylindre, et entre celui-ci et le condensateur J est réglée par le mouvement de va-et-vient d’un tiroir T, tellement disposé, qu’en même temps qu’une des extrémités du cylindre communique avec la boite, l’autre communique avec le condensateur.

Le mouvement de va-et-vient imprimé au piston se transmet au balancier au moyen d’une tige qui passe dans la partie supérieure du cylindre et qui est maintenue verticale par le mécanisme. Le mouvement du balancier est changé en un mouvement de rotation et transmis à un axe horizontal, par le moyen d’une bielle Y et d’une manivelle P. Une roue R, que l’on appelle volant, est destinée à régulariser le mouvement ; elle est ordinairement de métal et fort pesante. Cette partie de l’appareil est destinée à produire le jeu du tiroir. Cette pièce embrasse une roue fixée à l’arbre du volant, qui la traverse à une certaine distance de son centre. Le mouvement de rotation de l’axe du volant en produit une de va-et-vient pour cette pièce, qui, à l’aide d’un levier coudé, est transmis au tiroir. C’est au moyen du robinet y que l’on introduit l’eau froide dans le condensateur que l’on vide à l’aide de la pompe q. Une autre pompe e refoule l’eau qui sort du condensateur dans le réservoir destiné à alimenter la chaudière, et la pompe / fournit l’eau froide dont le niveau est réglé par la hauteur du tube n.

Machine à haute pression. On appelle machines à haute pression, celles dans lesquelles la vapeur à une élasticité de plusieurs atmosphères, ordinairement de 4 ou 5, et quelque fois de 8 et même de 10. Dans ces machines, un condensateur n’est point nécessaire. Il suffit que la vapeur trouve une issue dans l’atmosphère à chacune des extrémités du cylindre ; les issues s’ouvrent et se ferment par le jeu du tiroir. Les machines à haute pression, n’ayant point de condensateur, n’en ont point les accessoirs. Pour le reste, le mécanisme est à peu près le même que dans les machines à basse pression ; seulement les parties sur lesquelles agit la vapeur doivent être infiniment plus fortes.

Bateau à vapeur. Dès 1775 un français, Perrier, fit voir sur la Seine un bateau mu par la vapeur, mais ce n’était qu’un essai bien imparfait. Le mécanicien américain Fulton est le premier qui remplit les conditions nécessaires pour la vitesse de ces bateaux. C’est pour cela qu’on le regarde comme l’auteur de la navigation par la vapeur, qui commença en Amérique en 1807, en Angleterre en 1812, en France en 1816.

Ces bateaux n’ont de particulier que des roues à aubes qui, en tournant, frappent l’eau dont la résistance produit le mouvement du vaisseau. Ces roues n’ont souvent qu’un arbre commun qui traverse le vaisseau ; quelquefois chaque roue est mue par une machine particulière.

Locomotive. Les locomotives sont construites sur le même principé^ que les steamboats ; mais elles diffèrent de ceux-ci en ce que, dans les locomotives, les tiges des pistons sont horizontales et agissent immé-

diatement et alternativement sur l’essieu des roues au moyen de deux coudes qui sont à angle droit sur l’essieu.

Sources de chaleur, La plus grande source de chaleur de même que la plus grande source de lumière et la plus influente sur la terre est le soleil. Il nous échauffe d’autant plus qu’il nous frappe plus longtemps et plus perpendiculairement, et d’autant moins qu’il nous donne plus obliquement ses rayons. Dans un même lieu, la température est au minimum au lever du soleil, et au maximum à deux heures dans les jours les plus courts et à trois heures dans les jours les plus longs. La raison pour laquelle la plus haute température de l’air n’est pas à midi, quoique ce soit l’instant où le soleil est le plus ardent, c’est que, à cette heure, l’atmosphère n’a pas encore eu le temps de se réchauffer et de regagner tout le calorique qu’elle avait perdu par l’absence du soleil.

Chaleur centrale de la terre. Le plus grand foyer de chaleur, après le soleil, est le centre de la terre. Il n’y a nul doute maintenant que le centre de la terre ne soit un foyer de chaleur ; ce que l’on pouvait croire sans certitude par les phénomènes volcaniques et par le développement de plusieurs autres phénomènes. Ce que Ton savait depuis quelque temps par des expériences nombreuses, c’est que la température est constante pour un même lieu à une petite distance audessous de la surface du globe, et qu’à de plus grandes profondeurs la température croît d’environ 1 degré pour à peu près chaque 100 pieds sur la verticale. Cependant comme on n’avait pas creusé à une très-grande profondeur, on ne pouvait pas décider si la température croîtrait constamment dans le même rapport ; mais tout dernièrement Mr, Mulot est parvenu par des travaux et des efforts inouis à creuser un puits artésien à une profondeur de près de 1700 pieds, et il a trouvé constamment cette progression de 1 degré pour chaque 100 pieds, et plus encore, à cette profondeur il s’est déclaré une source abondante d’eau chaude à 28 degrés centigrades, au lieu de 17 qu’il aurait obtenu si la température se fût accrue dans le même rapport. Mais cela vient de ce que la masse d’eau étant très-profonde, les couches inférieures sofit plus chaudes, et comme elle sont plus légères, étant plus dilatées, elles s’élèvent.

Pression et percussion. Comme les solides et les liquides sont trèspeu compressibles, ils émettent très-peu de chaleur quand on les comprime; les gaz au contraire étant très-compressibles en développent une très grande quantité. Mais c’est principalement par une percussion vive que les corps émettent de la chaleur ; l’air, l’oxigène et le chlore fortement comprimés dégagent de la chaleur et de la lumière. C'est meme sur cette propriété que sont fondés les briquets pneumatiques.

Frottement, Lorsque l’on frotte vivement deux corps l’un contre l’autre, il se développe une quantité de chaleur d’autant plus grande que le frottement est plus rapide. C’est ainsi qu’il se manifeste beaucoup de chaleur sur l’essieu des roues, dans les métaux qu’on lime ou que l'on pertore, dans le choc du briquet contre le silex.

Changements d^état des corps. Nous avons vu précédemment que chaque fois qu’un gaz passe à l’état liquide, ou un liquide à l’cfat solide, ëans source de froid, il se dégage de la chaleur.

Aclwns chimiques» Il se produit aussi beaucoup de chaleur dan* certaines actions chinniques.