Qu'est-ce qu'un cheval-vapeur ?

En fait, bien qu'il s'agisse d'un sujet que nous avons tous, ou presque tous, √©tudi√© en cours de physique au lyc√©e, peu se souviennent, peu apr√®s l'examen, de ce que repr√©sente l'unit√© de puissance. Alors comme une petite pause, et √† l'occasion d'une re-rencontre avec les concepts de base de la m√©canique que nous aurons dans les semaines √† venir sous la forme de plusieurs reportages, nous allons vous dire ce que c'est et d'o√Ļ vient le cheval-vapeur.

Parlons d'abord un peu d'histoire, avec un bref rappel de l'invention du terme "cheval-vapeur".


Si je cite James Watt, vous associerez rapidement dans votre tête l'ingénieur écossais à la machine à vapeur, comme son inventeur original. Mais la réalité historique est tout autre.

Au premier siècle de notre ère, Héron d'Alexandrie a décrit dans certains documents ce qui est considéré comme la première machine actionnée par la vapeur. Il s'appelait Eolipila, et consistait en une petite boule déplacée par réaction par deux jets de vapeur qui sortaient de deux conduits qui y étaient fixés.

L'appareil était une belle pièce d'ingénierie, mais il n'avait aucune application pratique. Trouver des applications pratiques pour les modèles à vapeur prendrait des siècles. Au cours des quinzième, seizième et dix-septième siècles, de nombreuses tentatives ont été faites pour appliquer avec succès la conception de différents types de moteurs à vapeur à des processus mécaniques, mais sans grand résultat.

Il faudra attendre 1698 pour que Thomas Savery mette au point la première grande application pratique d'un moteur à vapeur de sa propre conception. Le but de cette machine était d'aspirer l'eau dans les mines, afin de permettre aux mineurs de travailler confortablement, dans la mesure du possible, dans les tunnels. En fait, Savery baptisera sa machine "l'ami des mineurs".


Qu'est-ce qu'un cheval-vapeur ?

Moteur à vapeur Savery

Mais la machine de Savery avait de nombreuses limites de conception. Ce sera un autre Thomas, Newcomen, qui le perfectionnera encore, en concevant une machine qui crée un mouvement linéaire dans une tige à partir du vide créé dans un piston. Le moteur de Newcomen a été la première grande machine à vapeur installée dans plusieurs sites industriels.

Et c'est là que James Watt entre en jeu. Watt, comme tant d'autres inventeurs de génie, s'est servi des connaissances existantes sur de nombreux fronts technologiques, absorbant l'"état de l'art" et l'alignant sur sa vision pour perfectionner tout ce qui existait et créer ses propres moteurs à vapeur.

Non seulement Watt va am√©liorer la conception du moteur de Newcomen, cr√©ant le moteur de Wat (qui g√®re mieux la chaleur g√©n√©r√©e dans la chambre de combustion, refroidissant et condensant la vapeur pour un meilleur rendement √©nerg√©tique), mais il fait breveter ses inventions √† grande vitesse, des brevets qui atteindront 1 800.Cela rendra Watt c√©l√®bre, mais en m√™me temps il est historiquement critiqu√©, car √† cause de ses brevets, on consid√®re qu'il y a eu un ralentissement dans le libre d√©veloppement de la technologie, ce qui fait que la r√©volution industrielle, dans laquelle la machine √† vapeur jouera un r√īle cl√©, a √©t√© retard√©e de quelques ann√©es.

Qu'est-ce qu'un cheval-vapeur ?

James Watt, dessin de Heny Howard, via Wikipedia CC 2.0

Toute critique mise √† part, revenons au sujet qui nous occupe, le cheval √† vapeur. James Watt avait besoin de mesurer et de conna√ģtre les performances de diff√©rentes machines √† vapeur. Il en avait besoin pour affiner plus efficacement les am√©liorations qu'il d√©veloppait pour ses machines, et il en avait √©galement besoin pour d√©montrer √† ses clients que ses inventions √©taient meilleures que celles des autres.


Watt a donc eu l'idée de comparer la puissance de la machine à vapeur à la puissance offerte par un cheval, créant ainsi l'expression "cheval-vapeur" en 1782.

Qu'est-ce qu'un cheval-vapeur ?

La machine à vapeur de Watt

Mais qu'est-ce que le pouvoir ? Par puissance, on entend la quantité de travail effectuée dans une unité de temps donnée. D'une certaine manière, si vous êtes capable de couper cent carottes en cubes en une heure, et que votre mère en coupe deux cents, votre mère est "deux fois plus puissante", si on avait une mesure pour ça...

Mais dans le monde r√©el et pratique, nous d√©finissons le travail comme "une force appliqu√©e sur une distance". Allez, pousser une bo√ģte de p√™ches sur un m√®tre peut √™tre consid√©r√© comme un "travail". Si le fait de tirer la bo√ģte de p√™ches vous co√Ľte une force de 1 Newton, et que vous la d√©placez d'un m√®tre, vous g√©n√©rez 1 Joule de travail.

Pour arriver √† la d√©nomination classique du pouvoir du syst√®me international, nous devons introduire la variable du temps, comme nous l'avons dit plus haut. Ainsi, si vous tirez cette bo√ģte de p√™ches avec une force de 1 newton, que vous la d√©placez d'un m√®tre et que vous le faites en une seconde, vous aurez g√©n√©r√© une puissance moyenne de 1 watt pendant cette seconde.

Mais lorsque James Watt travaillait avec des moteurs à vapeur, il ne se souciait pas des Newtons, Joules et autres unités du système international. Watt voulait comparer les pouvoirs avec des éléments de la vie quotidienne britannique.


Ainsi, la meilleure comparaison possible à laquelle Watt pouvait penser était de comparer la puissance de ses machines et de celles des autres avec la puissance développée par un cheval.

James a d√©fini (ici nous simplifions les unit√©s pour que nous nous comprenions tous) que la puissance d'un cheval lui permettait de monter dans un puits une bo√ģte d'environ 75 kilos √† une vitesse d'un m√®tre par seconde (3,6 kilom√®tres par heure). En fait, ses mesures √©taient faites en "pieds par seconde" pour la vitesse, et en poids en livres. En Europe continentale, nous utiliserions les chiffres que je vous ai donn√©s, qui donnent une puissance un peu plus faible, puisque "le cheval √† vapeur britannique" est 1,038 fois plus puissant que le cheval europ√©en en raison des arrondis dans les conversions vers le syst√®me m√©trique international des poids et des vitesses (cela n'avait aucun sens de d√©finir le cheval √† vapeur europ√©en avec un poids de 75 kilos avec 300 grammes et la vitesse de 1,05 m√®tres par seconde).

Cela a donné lieu à de nombreuses blagues typiquement britanniques, faisant croire que "le cheval britannique, comme tout ce qui est britannique, est meilleur que l'européen, parce qu'il est plus puissant".

Qu'est-ce qu'un cheval-vapeur ?

Blague à part, c'est l'histoire que Watt a développée pour définir le cheval à vapeur, qu'à partir de ce moment précis, et en vertu du fait que la machine de Watt, couverte par ses brevets, est devenue la norme comparative, tous les Britanniques ont commencé à utiliser cette mesure pour comparer la puissance des machines.

Au fil du temps et avec l'arrivée des trains à vapeur, ils ont continué à mesurer la puissance de leurs moteurs dans ces chiffres, et avec l'arrivée des moteurs à combustion interne, à des fins de comparaison, cette unité de mesure a continué à être utilisée.

Et nous en arrivons √† aujourd'hui. Bien que les Fran√ßais aient beaucoup essay√©, le syst√®me international n'a pas r√©ussi √† s'imposer dans la mesure de la puissance, et √† l'exception de l'Australie (o√Ļ l'on parle de kilowatts pour √©voquer la puissance de ses moteurs), le reste de la plan√®te reste ancr√© dans cette curieuse comparaison de la puissance de nos v√©hicules par rapport √† la capacit√© d'un cheval britannique du XVIIIe si√®cle.

Curieusement, avec l'arriv√©e des moteurs √©lectriques, les choses sont sur le point de changer. Le monde de l'√©lectricit√© est beaucoup plus influenc√© par le syst√®me m√©trique international, o√Ļ il est courant de mesurer la puissance en kW.

En effet, les communiqués de presse des constructeurs commencent à mélanger, de manière alarmante et difficilement compréhensible, les puissances en ch des moteurs à combustion avec les puissances en kW des moteurs électriques.

Les voitures √©lectriques remplaceront-elles d√©finitivement l'ancien syst√®me de mesure bas√© sur la puissance des chevaux ? Peut-√™tre. Mais ce dont nous sommes s√Ľrs, c'est qu'il n'est jamais venu √† l'esprit de James Watt, lorsqu'il a invent√© son groupe √©lectrog√®ne, qu'il serait si largement utilis√© et compris par le public.

Article initialement publié en mars 2014, récupéré pour Pistonudos.
ajouter un commentaire de Qu'est-ce qu'un cheval-vapeur ?
Commentaire envoyé avec succès ! Nous l'examinerons dans les prochaines heures.

End of content

No more pages to load