Les moteurs thermiques
I) Histoire du moteur thermique
Christiant Huygens (un physicien néerlandais) est l'inventeur des moteurs thermiques. En 1673, il réalise une expérience qui consiste à faire brûler de la poudre à canon dans un tube fermé au extrémitées. Le tube est reffroidit afin que les gaz brûlés se condensent. La pression baisse. A l'une des extrémitées le bouchon est constitué d'un piston qui se trouve aspiré dans le tube avec une force capable de tirer de lourdes charges. Le français, Denis Papin, remplace la poudre à canon en vapeur d'eau, qui en se reffroidissant produit le même effet d'aspiration. James Watt, en 1770 et 1780, a utlisé la pression de la vapeur d'eau pour pousser le piston dans le tube au lieu d'y faire le vide pour l'aspirer. De plus, la vapeur est envoyée alternativement sur chacune de sfaces du piston. Ainsi chaque course du piston est motrice, le moteur est à double effet. En 1859, Etienne Lenoir (belge) dépose le brevet d'un à gaz et à air dilaté. L'année suivante, il transforme le moteur d'une machine à vapeur en un moteur àcombustion interne. Ce moteur à un cycle en deux temps, il s'effectue en un aller-retour. Pendant la première demi course le piston aspire un mélange d'air et de gaz d'éclairage. Durant la deuxième demi course le mélange s'enflamme grâce à l'étincelle d'une bougie d'allumage, qu'il a inventé. Les gaz se détendent et repoussent le piston et, il permet l'expulsion des gaz brûlés. Ce moteur a un faible rendemment, est peu fiable et est difficile à refroidir. Vers l'automobile Vers la machine à vapeur
II) Les moteurs thermiques et la technologie
Un moteur thermique est basé sur l'énergie mécanique à partir de la chaleur qui est produite par la combustion d'un carburant. Cette énergie sert à propulser des véhicules. Le travail qu'il fournit, par rapport à la quantité de chaleur qu'il consomme a un rendement de 30%. La transformation de la chaleur s'effectue en plusieurs étapes. La première consiste à convertir la chaleur en une poussée. La seconde consiste à changer cette poussée en mouvement de rotation. Enfin, on suppose que ces transformations se répètent continuellement tant que le moteur fonctionne. Pour la turbine le mouvement est immédiat. Elle est composée de roues, qui sont fixées sur axe de rotation. Pour le moteur à piston il existe un système de manivelle. De plus pour que la rotation soit continue et régulière, un volant est mit en place. Le moteur emmagasine de l'énergie pour lui permettre de continuer sa rotation entre deux détentes des gaz. La turbine est un moteur à jeu continu. Les temps d'admission, de compression, de détentes et d'échappement s'effectuent naturellement l'un après l'autre, au fur et à mesure que l'air s'écoule dans un moteur à turbine. Le moteur à piston (ou à vapeur, ou à explosion, ou à 2 ou 4 temps) est à jeu discontinu. Il est donc nécessaire introduire l'air et le mélange au carburant ou la vapeur, puis fermer l'enceinte pour que les transformations de la chaleur en travail s'y effectuent, et enfin, l'ouvrir pour évacuer les gaz brulés ou la vapeur détendue. Un système de distribution (des lumières, des tiroirs des soupapes) est nécessaire pour permettre, à chaque cycle au fluide de pénétrer dans le cylindre, puis de le faire sortir après quecelui-ci ait délivré son énergie au piston.
III) Les conséquences de cette invention
Dès le début du XIXe siècle, le moteur a été utiliser pour modernieser les usines et pour accroitre la production. Les premières industries a utiliser le moteur ont été les usines textiles. Les ingénieurs ont également utilisé les différents types de moteurs thermiques pour développer les moyens de transport : l'automobile, les trains, les avions. Le premier vehicule a moteur a été inventé par Joseph Cugnot. Le développement de l'industrie, des moyens de transport ont provoqué, au cours du XIXe siècle l'exode rural. Les paysans rejoignent les villes pour y trouver du travail. Les conditions de travail, très difficiles ont poussé les ouvriers à s'unir en syndicats et a faire voter des lois pour améliorer les conditions de travail. L'utilisation massive et généralisée des moteurs thermiques dans les moyens de transport, de l'industrie est la première cause de la hausse des gaz a effet de serre et de la pollution. En raison de la pollution, de plus en plus de personnes souffrent de problèmes respiratoires. Si les moteurs thermiques ont été un véritable progrès et ont permis le développement économique, les chercheurs travaillent actuellement a développer des energies moins polluantes pour préserver l'environnement.