Benoît Paul Émile Clapeyron

Benoît Paul Émile Clapeyron

Benoît Paul Émile Clapeyron (en français : [klapɛʁɔ̃] ; 26 janvier 1799 – 28 janvier 1864) était un ingénieur et physicien français, l'un des fondateurs de la thermodynamique. Il est connu pour avoir développé la loi des gaz parfaits.

Vie

Né à Paris, Clapeyron a étudié à l'École polytechnique, obtenant son diplôme en 1818. Il a également étudié à l'École des mines. En 1820, lui et Gabriel Lamé se sont rendus à Saint-Pétersbourg pour enseigner et travailler à l'école des ponts et chaussées de la ville. Il est rentré à Paris seulement après la révolution de Juillet 1830, supervisant la construction des premières lignes de chemin de fer reliant Paris à Versailles et Paris à Saint-Germain. Les demi-frères Stéphane Mony et Eugène Flachat ont collaboré à ce projet, qui a été financé par Adolphe d'Eichthal, Rothschild, Auguste Thurneyssen, Sanson Davillier et les frères Péreire. Clapeyron a apporté ses plans de machines à vapeur en Angleterre en 1836 pour trouver un fabricant et a engagé Sharp, Roberts and Co.

De 1844 à 1859, Clapeyron a été professeur à l'École des Ponts et Chaussées.

Clapeyron a épousé Mélanie Bazaine, fille de Pierre-Dominique Bazaine (mathématicien et ingénieur des ponts), et sœur aînée de Pierre-Dominique (Adolphe) Bazaine (ingénieur ferroviaire) et de François Achille Bazaine (maréchal de France).

Travaux

En 1834, il a apporté sa première contribution à la création de la thermodynamique moderne en publiant un rapport intitulé Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur, dans lequel il a développé les travaux du physicien Nicolas Léonard Sadi Carnot, décédé deux ans auparavant. Bien que Carnot ait développé une analyse convaincante d'un moteur thermique généralisé, il avait employé la théorie du calorique, qui était maladroite et déjà démodée.

Clapeyron, dans son mémoire, a présenté les travaux de Carnot sous une forme graphique plus accessible et analytique, montrant le cycle de Carnot comme une courbe fermée sur un diagramme indicateur, un graphique de la pression en fonction du volume (nommé en son honneur le graphique de Clapeyron). L'analyse de Carnot par Clapeyron a été plus largement diffusée en 1843 lorsque Johann Poggendorff l'a traduite en allemand.

En 1842, Clapeyron a publié ses conclusions sur la « position optimale du piston à laquelle les différentes soupapes doivent être ouvertes ou fermées ». En 1843, Clapeyron a développé plus avant l'idée d'un processus réversible, déjà suggérée par Carnot, et a formulé de manière définitive le principe de Carnot, ce que l'on connaît aujourd'hui sous le nom de deuxième principe de la thermodynamique.

Ces fondements lui ont permis d'apporter des extensions substantielles aux travaux de Clausius, notamment la formule, connue aujourd'hui sous le nom de relation de Clausius-Clapeyron, qui caractérise la transition de phase entre deux états de la matière. Il a en outre examiné les questions de transitions de phase dans ce qui est devenu plus tard connu sous le nom de problèmes de Stefan.

Clapeyron a également travaillé sur la caractérisation des gaz parfaits, l'équilibre des solides homogènes et les calculs de la statique des poutres continues, notamment le théorème des trois moments (théorème de Clapeyron).

Honneurs

- Membre de l'Académie des sciences (1858).

- La rue Clapeyron dans le 8e arrondissement de Paris (ici) est nommée en son honneur.

- Son nom est l'un des 72 noms inscrits sur la tour Eiffel.

Publications

- Clapeyron, E. (1834). « Mémoire sur la Puissance Motrice de la Chaleur ». Journal de l'École Royale Polytechnique (en français). Vingt-troisième cahier, Tome XIV. Paris : De l'Imprimerie Royale : 153–190.

- Clapeyron, E. (1837). Taylor, Richard (éd.). « Memoir on the Motive Power of Heat ». Scientific Memoirs. 1: 347 – via Wikisource. [scan ] (source : The Internet Archive)