Le concept de machine à vapeur date de l'Antiquité : en 60, Héron d'Alexandrie crée l'éolipyle, la première machine à vapeur et à réaction[1]. Il s'agit d'un système de chaudière avec une sphère qui tourne autour d'un axe horizontal. Il est essentiellement utilisé comme attraction ou comme système d'ouverture/fermeture de certains temples.
1577 : William Harrison, un observateur Élizabéthain écrit "La plus grande partie de nos bâtiments dans les villes d'Angleterre est faite seulement de bois"[2]. L'Angleterre utilise du bois pour la construction, se chauffer, faire des navires de guerre, du charbon de bois pour l'industrie, des tonneaux, entre autres. Avec l'augmentation de la population de Londres, cela provoque une pénurie de bois au XVIe siècle[3].
1578 : Un brasseur est envoyé en prison pour avoir brûlé du charbon près du palais d'Elizabeth I. Le charbon anglais est bitumineux et produit des fumées toxiques, ce qui explique son impopularité[3].
1581 : En Angleterre, une loi prohibe la production de charbon de bois à moins de 22 km de Londres, en réaction à la pénurie de bois[3].
1598-1599 : Le Théâtre où se jouaient les pièces de William Shakespeare est démonté et déplacé pour éviter que le bois ne soit récupéré par le propriétaire, qui souhaite abattre le bâtiment et le vendre comme bois de chauffage[3].
1603 : Les couronnes anglaise et écossaise s'unissent. Le roi James I, écossais, fait importer du charbon d'Écosse pour se chauffer. Celui-ci, de l'anthracite au lieu du bitumineux de Newcastle, est de meilleure qualité et produit moins de fumées toxiques (0,1% de soufre contre 1,4%)[3]. Les Londoniens adoptent petit à petit le charbon pour se chauffer.
1709 : Abraham Darby (Angleterre) invente le procédé de cokéfaction du charbon, ce qui permet de le substituer au charbon de bois. Ce brasseur s'inspire du procédé de séchage du malt[3].
Début des expérimentations avec la pression atmosphériquemodifier
L'expérience des hémisphères de Magdebourg
1654 : Otto von Guericke (Allemagne) réalise l'expérience des hémisphères de Magdebourg, illustrant la force de la pression atmosphérique. Deux hémisphères sont "collés" ensemble par la dépression entre eux, on tente de les séparer en les faisant tirer par des chevaux, sans succès[3].
1672 : Gottfried Leibniz (allemand), Denis Papin (français) et Christiaan Huygens (néerlandais) conçoivent une machine qui crée une dépression grâce à l'explosion de poudre à canon à l'Académie des Sciences française. Celle-ci permet un mouvement de piston mais doit être rechargée et rallumée à chaque fois[3].
1679 : Denis Papin (en Angleterre) invente le "pressure cooker", la première chaudière avec la première soupape[3].
1687 : Denis Papin conçoit la première machine à vapeur, en reprenant son prototype de piston à explosion imaginé avec Leibniz et Huygens et en remplaçant la poudre à canon par de la vapeur. Par manque de ressources il ne la brevette pas et La pompe de Wattne fait pas de prototype[3].
1698 : Thomas Savery (Angleterre) invente la "Miners' Friend", une pompe à vapeur similaire à celle de Papin et la brevette[3]. Elle permet d'assécher les mines de charbon, inondées par des nappes phréatiques à mesure que l'on creuse plus profondément pour répondre à la demande grandissante, mais son rendement est si faible que seuls quelques modèles sont construits[3].
1712 : Thomas Newcomen (Angleterre) invente une pompe à feu avec piston. Newcomen s'associe à Savery car son brevet couvre toutes les machines à vapeur jusqu'en 1733. Le mouvement généré est linéaire, et la machine sert de pompe dans les mines de charbon[3].
1769 : James Watt (Angleterre) améliore la machine à vapeur grâce à un condensateur séparé. Il s'associe à Matthew Boulton et brevette son invention. La machine peut désormais produire un mouvement rotatif, ce qui agrandit l'éventail d'utilisations[3]. Le rendement est meilleur que celui des précédentes inventions, mais reste autour de 3%.
Applications de la machine à vapeur et impact sociétalmodifier
1604 : Huntington Beaumont (Angleterre) adapte le système de rails utilisé dans les mines pour transporter le charbon jusqu'aux rivières, d'où il est acheminé par bateau vers les villes. Ceux-ci seront améliorés jusqu'en 1820 jusqu'à obtenir des rails en fer capables de supporter le poids de locomotives[3].
1733 : 104 pompes de Newcomen sont en fonctionnement en Angleterre pour assécher les mines de charbon[3].
1769 : 1e véhicule terrestre à vapeur, le "chariot à feu" de Nicolas-Joseph Cugnot (France). Lors des premiers essais, il rentre dans un mur. Même une fois réparé, le prototype n'est plus utilisé[5].
1781 : Jacques-Constantin Périer reconstruit et développe la machine de Watt en France. Il fonde la Compagnie des eaux et installe la pompe à vapeur de Chaillot qui permet d’alimenter une partie de Paris en eau courante[6].
1789 : La révolution française limite l'élan industriel.
1799 : Loi française pour lutter contre les révoltes ouvrières, les patrons notent les noms sur des "livres noirs"[7].
1800 : Richard Trevithick (Angleterre) expérimente avec la vapeur à haute pression et crée des locomotives. Il améliore également la machine de Watt[8].
1800 : Le fossé entre la Grande-Bretagne et la France se creuse avec plus de 500 machines anglaises contre quelques dizaines françaises.
1802 : Loi française pour limiter à 12h/jour la journée de travail pour les enfants, qui peuvent travailler 14h d'affilée dans les mines de charbon (peu respectée)[7].
1803-1804 : "Le Dragon", locomotive de Richard Trevithick, circule dans les rues de Londres autour de 4 km/h[3].
1804 : François Isaac de Rivaz (Suisse) construit les premiers moteurs à gaz utilisant du gaz de houille. Il brevette le premier moteur à combustion interne le 30 janvier 1807[9].
1804 : Richard Trevithick parie avec Crawshay, le propriétaire d'un canal très utilisé pour transporter du charbon, qu'une locomotive à vapeur est au moins aussi performante qu'un cheval. Il construit une locomotive spécialement pour ce pari, qui transporte 25 tonnes sur 19 miles et remporte le pari[3].
1806 : 1e navire à vapeur par Robert Fulton (USA)[10].
1812 : Première utilisation commerciale du chemin de fer avec le Middleton Railway en Angleterre.
1829 : Ligne Liverpool&Manchester en Angleterre. "Rocket", "La Fusée", de George et Robert Stephenson remporte le concours déterminant la locomotive qui propulsera le train. Elle atteint sans charge 32 mph, soit environ 51,5 km/h[3]. Le London's Quarterly Review publie "Qu'y a-t-il de plus absurde et ridicule que cette idée de locomotives deux fois plus rapides que des diligences ! Nous devrions aussi bien nous attendre à ce que les habitants de Woolwich supportent d'être expédiés sur une des fusées [...] de Congreve." et estime qu'une vitesse sécuritaire n'excède pas 13 ou 14 km/h[11].La Fusée des Stephenson
1829 : 1e locomotive française entre St-Étienne et Lyon[12].
1831 : James Walker, ingénieur, écrit "Le résultat le plus frappant de la ligne de chemin de fer [de Liverpool&Manchester] est le changement soudain et merveilleux qui s'est produit dans notre conception du temps et de l'espace. [...] De l'ouest à l'est et du nord au sud, le principe mécanique, la philosophie du XIXe siècle, va se répandre et s'étendre. Le monde a reçu un élan nouveau."[13]
1837 : Début du chemin de fer aux USA avec la locomotive Lafayette de William Norris[14].
1851 : Exposition universelle de Londres. "The Great Exhibition of the Works of Industry of All Nations" est un symbole de la puissance britannique et des progrès de l’industrie[15].
1859 : Étienne Lenoir (Belgique) dépose le "brevet d'un moteur à gaz et à air dilaté" à combustion interne[9].
1862 : Aux États-Unis, les Pacific Railroad acts lancent la construction du premier train transcontinental de Omaha à Sacramento.
1870 : La France se couvre de voies ferrées et le réseau atteint 17 430 km[16].
1873 : Le smog, pollution due au charbon, fait 700 morts à Londres en un seul jour[17].
1877 : Claude Monet (France) peint la Gare Saint Lazarre.[18]
1881 : Amédée Bollée (France) fait rouler "La Rapide" à 60 km/h.
1885 : Publication de Germinal d'Émile Zola, roman naturaliste mettant en scène une famille de mineurs[18].
1890 : La bête humaine, Émile Zola. Ce roman a lieu dans le monde du chemin de fer[18].
Développement de technologies alternatives et remplacementmodifier
1884 : Invention de la première dynamo par Charles Algernon Parsons (Royaume-Uni)[19]
Le moteur à gaz concurrence la vapeur pour des puissances de plus en plus élevées et il finit par remplacer celle-ci[9].
Le tricycle de Benz
1886 : Karl Benz (Allemagne) invente le moteur 4 temps et l'installe sur un tricycle, présenté dans les musées comme la première automobile motorisée[5].
1886 : Gottlieb Daimler (Allemagne) brevette le premier moteur essence à explosion quatre temps et signe le premier véhicule motorisé à quatre roues[5].
1889 : Gustaf de Laval (Suède) conçoit une turbine à action à un seul étage[9].
1894 : Charles Algernon Parsons conçoit une turbine à réaction à plusieurs étages[19].
1897 : Rudolf Diesel (Allemagne) invente le premier moteur conçu pour fonctionner avec de l'huile végétale, mais qui va finalement fonctionner avec de l'huile lourde[9].
1898 : La société John Cockerill (Royaume-Uni) produit un moteur 200 chevaux monocylindre. Des expériences menées à Cockerill sur les gaz de hauts fourneaux montrent qu'à puissance égale un moteur à gaz consomme 10 fois moins que la chaudière alimentant la machine à vapeur la plus perfectionnée[9].
1900 : Une machine soufflante de 158 tonnes avec un seul cylindre développant une puissance de 600 chevaux obtient le grand prix à L'Exposition universelle de Paris.
1921 : Georges Imbert (France) invente le gazogène à bois (appareil permettant de produire du gaz combustible). Il est très utilisé en Europe jusqu'à ce que le pétrole devienne plus économique suite à la montée de la Standard Oil Company[9].
1925 : Les turbines sont en usage courant dans la marine[9].
années 1930 : Début du passage à l’électricité pour les lignes de chemin de fer en France[20].
années 1960 : Âge d'or du transport par traction diesel en France[20].
1970 : Fin de la vapeur autour de 1970 pour les locomotives en France[20].
↑”The greatest part of our building in the cities and good towns of England consisteth only of timber”, William Harrison, cité dans : RHODES Richard, Energy: A Human History . New York : Simon&Schusters Paperbacks, 2018. pp.3-101. Citation traduite par Zoé Magnier
↑”What can be more palpably absurd and ridiculous than the prospect held out of locomotives traveling twice as fast as stagecoaches! We should as soon expect the people of Woolwich to suffer themselves to be fired off upon one of Congreve’s ... rockets” cité du London's Quarterly Review dans : RHODES Richard, Energy: A Human History . New York : Simon&Schusters Paperbacks, 2018. pp.3-101. Citation traduite par Zoé Magnier
↑L’atlas des trains de légendes, édité par Éditions Glénat, publié par les Éditions Atlas, 2000 (cote : D11 385 HIS)
↑”The most striking result produced by the completion of this [Liverpool&Manchester] Railway is the sudden and marvelous change which has been effected in our ideas of time and space. ... From west to east and from north to south, the mechanical principle, the philosophy of the nineteenth century, will spread and extend itself. The world has received a new impulse” James Walker, cité dans : RHODES Richard, Energy: A Human History . New York : Simon&Schusters Paperbacks, 2018. pp.3-101. Citation traduite par Zoé Magnier
↑L’histoire des chemins de fer pour les nuls, Didier Janssoone, 2015, D11 385 JAN
↑« Exposition universelle de 1851 », dans Wikipédia, (lire en ligne)
