Formerly housing the physics collection, the room now devoted to energy still has the decoration, created in the 1880s, which pays tribute to Becquerel, Savart, Fresnel and Arago. Displayed on the plinths and in the original display cases are the principal ‘energy converters’ used from the late 17th century to transform fire into horsepower, petrol into motive force, and water into electricity.

Some objects illustrate principles known since Antiquity or the Middle Ages, such as the windmill, watermill and water pump. These machines using natural energy were still widely employed in the early 19th century for pressing olives, grinding grain, twisting vegetable fibres, crushing natural pigments, and working the bellows of a forge.

Steam, gas, then petrol played a major role in industrial expansion in the 19th century, powering machine tools in factories, agricultural machines in the countryside and new means of locomotion such as the railways and the automobile. Although glimpsed in physics cabinets during the Enlightenment, electricity remained elusive until electromagnetic machines enabled its production using water, wind and steam power. Its use is now the prime power source in industry and in the home, and our society can no longer do without the benefits of the ‘electricity fairy’.

The rise in living standards and the growth in the industrial and tertiary sectors after the Second World War led to a considerable increase in energy consumption. One response to the foreseeable shortage of fossil fuels has been found in nuclear power stations, working on the same principle as thermal power plants but replacing petrol and gas with uranium. The museum’s contemporary collections show the recent interest in renewable energies such as wind and solar power, whose environmental impact is a major challenge for the future.

Wind-powered dredger, Jean-Baptiste Hubert, 1806/1808, From the collection of: Musée des arts et métiers
Natural energies
Ship mill, Anonymous, Circa 1800, From the collection of: Musée des arts et métiers

Moulin-bateau

Le moulin-bateau, ou moulin à nef, est un type ancien de moulin, familier des cours d’eau français jusqu’au milieu du XIXe siècle. À la fin du Moyen Âge, on en compte plus de cinquante-cinq sur la Seine entre l’île Saint-Louis et le pont au Change, amarrés au niveau des ponts parisiens par de longues aussières.

Marly's Machine, Rennequin Sualem, 18th century, From the collection of: Musée des arts et métiers

Machine de Marly

Lorsque Louis XIV s’installe à Versailles, l’eau manque pour agrémenter le château et ses jardins selon les désirs du roi. En 1678, le charpentier liégeois Rennequin Sualem propose de remonter l’eau de la Seine sur le coteau de Louveciennes, soit 165 mètres de dénivelé pour rejoindre un aqueduc. Une gigantesque machine composée de quatorze roues de 12 mètres de diamètre faisant fonctionner deux cent cinquante pompes réparties sur trois étages est nécessaire pour réaliser ce tour de force.

Wind-powered dredger, Jean-Baptiste Hubert, 1806/1808, From the collection of: Musée des arts et métiers

Moulin à vent de dragage

En 1806, le jeune officier du génie maritime Jean-Baptiste Hubert fait construire un moulin à draguer à l’entrée de la double forme de radoub de l’arsenal de Rochefort, afin de lutter contre l’envasement de la Charente. L’énergie éolienne permet à une drague d’effectuer un mouvement de va-et-vient entre la porte de la cale sèche et une plate-forme située dans le cours du fleuve.

N54/1000 kW wind turbine, Nordex SE, 1996, From the collection of: Musée des arts et métiers

Éolienne N54/1000 kW

Les ressources énergétiques fossiles apparaissent de plus en plus limitées et le recours aux énergies renouvelables constitue une alternative séduisante. Directement accessible, propre et inépuisable, l’énergie éolienne est en plein essor. Les plus importants producteurs au niveau européen restent l’Allemagne et le Danemark, pionniers dans ce domaine.

Solar oven, Augustin Mouchot, Abel Pifre, Circa 1880, From the collection of: Musée des arts et métiers

Four solaire

Professeur de mathématiques, féru d’expérimentations physiques, Augustin Mouchot se consacre dès 1860 aux applications domestiques de l’énergie solaire. D’abord en France puis en Algérie, il met au point une série de générateurs solaires qu’il présente avec succès à l’Exposition universelle de 1878.

Water turbine, Benoît Fourneyron, 1844, From the collection of: Musée des arts et métiers

Turbine hydraulique

En 1826, la Société d’encouragement pour l’industrie nationale propose un prix pour l’« application en grand, dans les usines et manufactures, des turbines hydrauliques ». Ce terme est attribué à Claude Burdin, professeur à l’École des mines de Saint- Étienne, dont l’un des élèves les plus brillants, Benoît Fourneyron, remporte le concours en 1833. Cette « roue à pression universelle et continue » procure un meilleur rendement que celles qui l’ont précédée, avec la possibilité de fonctionner noyée et pour n’importe quelle hauteur de chute.

Locomobile, Tuxford & Sons, 1851, From the collection of: Musée des arts et métiers
Steam power
Atmospheric beam engine, Thomas Newcomen, Circa 1930, From the collection of: Musée des arts et métiers

Machine atmosphérique à balancier

Cette machine servait à faire osciller un balancier actionnant des pompes chargées d’écoper l’eau d’une mine. Elle n’utilise pas directement la force vive de la vapeur mais celle développée par la pression atmosphérique

Steam-powered elevating machine, Denis Papin, 1947, From the collection of: Musée des arts et métiers

Machine élévatoire à vapeur

Au XVIIe siècle, Denis Papin a l’idée de tirer profit de l’énergie contenue dans la vapeur pour élever un liquide et l’utiliser, par exemple, pour l’animation de jets et de fontaines.

Double-acting beam steam engine, Auguste Charles Périer, Jacques Constantin Périer, 1785, From the collection of: Musée des arts et métiers

Machine à vapeur, à double effet et à balancier

À la fin du XVIIIe siècle, Watt apporte à la machine de Newcomen des perfectionnements qui en font le moteur du développement industriel du siècle suivant.

Locomobile, Tuxford & Sons, 1851, From the collection of: Musée des arts et métiers

Locomobile

Les premières machines à vapeur mobiles, dites locomobiles, datent du début du XIXe siècle, période où l’agriculture s’ouvre à la mécanisation. Mais il faut attendre les années 1850 pour voir leur usage se répandre.

Servomotor, Joseph Farcot, 1868, From the collection of: Musée des arts et métiers

Servomoteur

Au début des années 1880, la taille de plus en plus importante des cuirassés nécessite d’assister la manœuvre du gouvernail pour faciliter le travail du timonier et permettre au navire de virer rapidement.

Steam turbine, Auguste Rateau, 1910, From the collection of: Musée des arts et métiers

Turbine à vapeur

Pour s’affranchir du mouvement alternatif d’un piston associé à un système bielle-manivelle, les ingénieurs, s’inspirant des roues hydrauliques, imaginent utiliser la force vive de la vapeur en la faisant agir directement sur les aubes des roues.

Engine no. 17, Rudolf Diesel, 1908, From the collection of: Musée des arts et métiers
Internal combustion engines
Gas engine, Étienne Lenoir, 1862, From the collection of: Musée des arts et métiers

Moteur à gaz

À une époque où l’on installe dans les immeubles le « gaz à tous les étages », Lenoir transforme un petit moteur à vapeur en moteur à combustion interne. Il utilise un mélange de gaz d’éclairage et d’air, l’introduit directement dans le cylindre et déclenche l’explosion par l’étincelle d’une bougie d’allumage, dont il est aussi l’inventeur.

Petrol engine, Albert de Dion, Georges Bouton, 1895, From the collection of: Musée des arts et métiers

Moteur à pétrole

En 1895, le marquis de Dion et son mécanicien Georges Bouton imaginent ce moteur monocylindre à quatre temps (admission, compression, détente et échappement) fonctionnant au pétrole.

Engine no. 17, Rudolf Diesel, 1908, From the collection of: Musée des arts et métiers

Moteur n°17

Frappé par le faible rendement des machines à vapeur qu’il a pu découvrir aux Arts et Métiers, Diesel imagine un moteur dont le cycle se rapproche de celui proposé par Carnot en introduisant le combustible directement dans de l’air chaud fortement comprimé.

The Omega rotary engine, Société des moteurs Gnome, Circa 1910, From the collection of: Musée des arts et métiers

Moteur rotatif Omega

Ce moteur, présenté au premier salon de l’aéronautique en 1908, est constitué de sept cylindres en étoile.

Battery, Alessandro Volta, 1800, From the collection of: Musée des arts et métiers
Electricity
Battery, Alessandro Volta, 1800, From the collection of: Musée des arts et métiers

Pile

À la fin du XVIIIe siècle, l’électricité n’est connue qu’au travers de phénomènes électrostatiques se traduisant par des étincelles spectaculaires, très prisées dans les cabinets de physique

Thermo-electric battery, Jean Gustave Bourbouze, Circa 1840, From the collection of: Musée des arts et métiers

Pile thermoélectrique

Professeur de physique appliquée aux arts au Conservatoire, Claude Pouillet s’est consacré à l’étude des piles thermoélectriques. La pile est constituée d’une barre de métal (en bismuth) sur laquelle on a soudé, à chaque extrémité, une lame de cuivre. Si l’on chauffe l’une des jonctions à 100 °C tandis que l’autre est maintenue à 0 °C, on constate l’apparition d’un faible courant entre les lames de cuivre.

Large Leclanché sack cell, Georges Leclanché, Circa 1903, From the collection of: Musée des arts et métiers

Pile Leclanché grand modèle à sac

Georges Leclanché met au point et brevète en 1866 la première pile à l’origine des piles cylindriques ou piles bâtons.

Electromagnetic machine, or dynamo, Zénobe Gramme, Circa 1880, From the collection of: Musée des arts et métiers

Machine magnéto-électrique, dite dynamo

Le développement industriel trouve un nouveau souffle dans la seconde moitié du XIXe siècle grâce à la maîtrise de l’électricité.

Magneto-electric machine, known as 'Pixii's machine', Eugène Adrien Ducretet, End of the 19th century, From the collection of: Musée des arts et métiers

Machine magnétoélectrique, dite machine de Pixii

Antoine Hippolyte Pixii, fabricant d’instruments, réalise en 1832 pour André Marie Ampère une machine considérée comme le premier alternateur appliquant la découverte de Michael Faraday sur l’induction.

Electric alternator, Anonymous, 1892, From the collection of: Musée des arts et métiers

Alternateur électrique

Un alternateur est constitué d’un aimant qui tourne au cœur d’une bobine de fils de cuivre. À chaque passage de l’aimant, les électrons de la bobine sont mis en mouvement. L’aimant ayant un pôle positif et un pôle négatif, les électrons changent de direction alternativement, ce qui produit un courant alternatif.

Incandescent lamp with carbon filament, Thomas Alva Edison, 1880/1890, From the collection of: Musée des arts et métiers
Lightning
Carcel lamp, Guillaume Carcel, Circa 1810, From the collection of: Musée des arts et métiers

Lampe Carcel

L’horloger Guillaume Carcel met au point une lampe à mécanisme d’horlogerie qu’il brevète en 1800 sous le nom de « lampe Lycnomena ». Son invention permet de réduire l’ombre portée du réservoir, désormais placé au pied de la lampe et non plus latéralement.

Acetylene generator, Acetylene generator for a Blériot headlamp, circa 1900. Inv. 20955 © Musée des arts et métiers-Cnam/photo Sylvain Pelly, Circa 1900, From the collection of: Musée des arts et métiers

Générateur à acétylène

L’acétylène, obtenu par la réaction du carbonate de calcium sous l’effet de l’eau, produit une vive lumière blanche. Le faible encombrement du générateur le rend idéal pour des applications mobiles, comme dans l’automobile où il se généralise avant d’être supplanté par des dynamos.

Incandescent lamp with carbon filament, Thomas Alva Edison, 1880/1890, From the collection of: Musée des arts et métiers

Lampe à incandescence à filament

Parmi ses nombreux travaux, Thomas Edison propose des améliorations pour la lampe à incandescence à partir de 1878. Son principe est simple, mais la pratique l’est beaucoup moins : sous l’action du courant, un filament scellé sous vide dans un globe en verre s’échauffe et devient incandescent et lumineux.

Compact fluorescent lamp, Philips Lighting, 1998, From the collection of: Musée des arts et métiers

Ampoule fluocompacte

L’ampoule fluocompacte est une lampe fluorescente dans laquelle le tube et le ballast ont été miniaturisés. Elle dérive des lampes à décharge à vapeur de mercure développées dès le milieu du XIXe siècle, mais c’est seulement dans les années 1970 que l’on expérimente avec succès les premiers tubes fluorescents de petite taille, repliés en forme de U.

Musée des arts et métiers
Credits: Story

Design :
Musée des arts et métiers

Sources :
"The Musée des arts et métiers. Guide to the collections", under the scientific supervision of Lionel Dufaux, edited by Artlys / Musée des arts et métiers, 2013.

Photo library - http://phototheque.arts-et-metiers.net

Credits: All media
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