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CLAPEYRON Émile

(1799-1864)

Un scientifique connu pour ses lois en mécanique et en thermodynamique.

Benoît-Paul-Émile Clapeyron est né le 26 janvier 1799 à Paris. Il étudie de 1808 à 1814 chez les Oratoriens du Collège de Juilly, puis de 1815 à 1818 à l’École Polytechnique avant d’intégrer l’École des mines de Paris (1818–1820). Il devient ingénieur du Corps royal des Mines et est titularisé le 20 septembre 1821.

Condisciple et ami de Gabriel Lamé, il part avec lui pour Saint-Pétersbourg en 1820 pour y former les élèves de l’École des transports créée en 1809 et dirigée par Augustin Bétancourt ; ils y enseignent les mathématiques pures et appliquées, ainsi que la mécanique théorique et pratique. Le gouvernement russe confie en outre aux deux jeunes ingénieurs Français la conception de ponts suspendus. Avec Lamé, il découvre un calcaire qui donne un meilleur ciment. Après les événements de juillet 1830, la tension s’aggrave subitement entre la France et le tsar Nicolas Ier de Russie, et les deux ingénieurs des mines doivent rentrer en France.

A son retour en France à Paris en 1831, Clapeyron enseigne à l’École des Ponts et Chaussées, où, à partir de 1844, il devient titulaire de la chaire du cours de machine à vapeur. En 1834, il réside à Arras, où il est « Ingénieur ordinaire des Mines du département du Pas-de-Calais » et se fait élire en 1835 à l’Académie des Sciences, Lettres et Arts d’Arras. Puis il revient sur Paris où il participe à la conception et à la construction de la ligne de chemin de fer de Paris à Saint-Germain-en-Laye (1835-1837), puis de la ligne de Versailles (rive droite) (1836-1839) où il s’occupe principalement de la construction des locomotives. De 1837 à 1845, Clapeyron s’occupe des études et projets de la Compagnie des chemins de fer du Nord et coopère à leur exécution ; Il est aussi chargé de l’exploitation de la ligne Paris – Amiens, et reste, jusqu’à sa mort, ingénieur-conseil de cette Compagnie. En 1852, il est ingénieur-conseil pour la construction des lignes du Midi.

Mais Emile Clapeyron fait également de la recherche scientifique : d’abord en résistance des matériaux (calcul des poutres et des voûtes, théorème de Clapeyron qui énonce que l’énergie élastique d’une poutre est égale à la somme des travaux des forces extérieures, théorème des trois moments, ellipsoïde des contraintes), puis en thermodynamique (diagramme de Clapeyron en 1834, formule de Clapeyron relation (ou équation) de Clapeyron qui exprime l’évolution de la pression de changement d’état d’un corps pur en fonction de la température et qui est principalement valable pour les transitions liquide-gaz, solide-liquide et solide-gaz, ) énoncé de la deuxième loi de la thermodynamique en 1843).

C’est ainsi que l’étude des ponts suspendus et des voûtes en maçonnerie lui permet de donner une nouvelle formulation aux premiers principes de la statique, et que l’étude des éléments solides des constructions le conduit à publier avec G. Lamé des mémoires remarquables sur l’élasticité. Par ailleurs, ses études sur les locomotives l’amenèrent à rechercher comment le travail se produit dans une machine à vapeur, et par quels moyens le rendement de la machine peut être amélioré en inventant la détente des machines à vapeur à double effet. En étudiant les « Réflexions sur la puissance motrice du feu », brochure dans laquelle Sadi Carnot avait consigné ses idées sur ce thème, Clapeyron en assimile la substance et la développe dans un remarquable travail qui fait date dans l’histoire de la science.

Il est élu membre de l’Académie des Sciences le 22 mars 1858, à la place laissée vacante par la mort de l’illustre Cauchy.

Emile Clapeyron meurt le 28 janvier 1864 à Paris. Une rue de Paris dans le 8ème arrondissement porte son nom qui figure aussi parmi les 72 noms de savants inscrits sur la Tour Eiffel.

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