Fiche de révision : Fonctionnement d’une locomotive à vapeur

📋 Plan du Cours

1. Combustibles et chaudière
2. États et agitation de l’eau
3. Pression et mouvement du piston
4. Cycle moteur et conversions d’énergie

📖 1. Combustibles et chaudière

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaudière : Cœur de la locomotive à vapeur qui chauffe l’eau grâce à la chaleur produite par la combustion d’un combustible.

★ À maîtriser

• La combustion du charbon libère de la chaleur, que l’eau située autour des tubes à fumée absorbe avant de se transformer en vapeur.

Compléments

• Une locomotive à vapeur utilise principalement le charbon comme source d’énergie, mais elle peut aussi utiliser le pétrole, le bois, les déchets de canne à sucre ou la tourbe.

💡 Astuce mémo

Combustion du charbon → chaleur absorbée par l’eau → production de vapeur

📖 2. États et agitation de l’eau

📝 Points essentiels

📌 À 25 °C, l’eau est liquide : ses molécules sont proches les unes des autres et glissent les unes sur les autres.

• Quand l’eau est chauffée, ses molécules s’agitent de plus en plus, se décrochent progressivement puis glissent avant de partir dans les airs sous forme de vapeur.

• L’eau se transforme en vapeur à 100 °C.

💡 Astuce mémo

Immobiles → vibrantes → glissantes → dispersées

📖 3. Pression et mouvement du piston

🔑 Notions clés & Définitions

• Force de pression : Force produite par les chocs des molécules de gaz contre le piston.

📝 Points essentiels

• En chauffant, les molécules d’eau vont de plus en plus vite et se percutent de plus en plus violemment, ce qui augmente la pression exercée sur le piston.

• La vapeur sous pression pousse le piston, dont le déplacement entraîne la roue de la locomotive.

💡 Astuce mémo

Chocs moléculaires → pression sur le piston → déplacement

📖 4. Cycle moteur et conversions d’énergie

★ À maîtriser

• 🔄 Le fonctionnement alternatif du piston suit ces étapes:

  1. La roue effectue un demi-tour.
  2. La bielle inverse le sens d’arrivée de la vapeur sur le piston.
  3. Le piston coulisse dans l’autre sens.

• Dans la locomotive, l’énergie chimique du charbon devient énergie thermique dans la chaudière, puis énergie mécanique dans le mouvement du piston et des roues.

Compléments

• Les gaz chauds expulsés du piston rejoignent la boîte à fumée avant d’être évacués par la cheminée.

💡 Astuce mémo

Vapeur → piston → bielle → roues → fumée

📊 Tableaux de synthèse

États physiques de l’eau