III. l

flamme d'une lampe à l'alcool. Sur le caoutchouc d liant les deux tubes de verre bc et e, est une pince » vis en laiton, semblable à celle qui est représentée dans \a-fig. M et i3. Cette pince agit sur le caoutchouc pour interrompre ou établir la communication entre le ballon A et le bouilleur g.

Quand de la vapeur afflue par le tube i, le rapide refroidissement occasionné parle contact du mercure amènerait la rupture de l'extrémité du tube de verre, si l'on ne prenait pas la précaution de la revêtir d'un tube de caoutchouc lié en i\ et qui dépasse l'oriface du verre de 2 centimètres. Cette saillie en caoutchouc est d'ailleurs indispensable, parce que, à certaines périodes des opérations, on est obligé de fermer l'orifice du tube i quand il est plein de mercure. La fermeture i" a lieu au moyen d'une pince à ressort, en

acier (fig. 6).

La plus grande difficulté que j'aie eue à surmonte! dans l'établissement de cet appareil a été de trouver un système de fermeture pour les orifices du ballon A, et du bouilleur g. Ces fermetures devaient subir » température de l'eau bouillante, et même pen da * quelques instants une température un peu supérieur^ sur le ballon A, et résister, ainsi échauffées, à « l ^ assez forte pression soit de l'intérieur, soit de Texterieur; dans tous les cas elles devaient être absoluine^ imperméables aux gaz. En un mot, le mode de fo^ terré ne pouvait être acceptable qu'autant qu'il p mettait de conserver le vide. J'ai dû naturellement noncer à l'emploi de tubes en caoutchouc vulcao^ d'un diamètre assez fort pour embrasser les cols ballons, par la raison que cette matière abso

(a 7 5) promptemént l'oxygène. Les bouchons en liège, alors même qu'ils sont maintenus à l'extérieur par une coiffe en caoutchouc, ne conviennent en aucune façon. D'abord le liège renferme de l'air, par conséquent il en donne; ensuite, par l'action continue de la vapeur d'eau, il se contracte, durcit, et bientôt la fermeture n'a réellement lieu que par l'enveloppe qui maintient le bouchon; mais elle n'offre plus alors assez de solidité pour résister à la pression.

En combinant le liège et le caoutchouc, je suis parvenu à clore solidement l'orifice des ballons, à ce Point qu'ils gardent le vide pendant plusieurs semaines. Les fermetures, telles que je les pratique, n'exigent plus de ligatures mobiles ; elles dispensent de l'emploi du caoutchouc vulcanisé, et, si je ne m'abuse, elles remplaceront avec avantage, dans le plus grand nombre de cas, les fermetures mastiquées dans la construction de certains instruments de physique ; je suis persuadé qu'elles deviendront usuelles dans les laboratoires.

On prépare en caoutchouc faiblement vulcanisé d'une épaisseur de 3 millimètres, de petits manchons ififj. 7) qui doivent envelopper les bouchons en liège. «'un côté, sur une longueur de 7 à 8 centimètres, ils °«t un diamètre extérieur égal au diamètre intérieur du col des ballons où ils doivent être ajustés ; l'autre ptrémité est rétrécie de manière à recouvrir, sans a »sser de plis, les tubes adducteurs bc, ej, i. Ces Manchons, comme tous les conduits en caoutchouc a daptés à l'appareil, sont désulfurés par la potasse, «Vés à grandeeau, puis plongés pendant vingt-quatre îe "res au moins dans de l'eau fortement acidulée

( 2 7 6) par de l'acide acétique afin de détruire tout vestige d'alcali, et enfin lavés à l'eau distillée pour enlever

l'acide.

Pour établir une fermeture, on fait entrer dans le manchon un bouchon de liège percé et traverse par le tube de verre dont l'extrémité pénètre dans l'intérieur du prolongement aminci : on fait deux ligatures en kk\ comme on le voit dans \afig. 7. Après avoir coupé en biseau le caoutchouc qui dépassait les ligatures, le tube de verre reste nu et en saillie / sur une longueur de quelques millimètres.

Le manchon n'est pas tellement ajusté sur le bouchon dont on a d'ailleurs arrondi les angles, qu'il ne reste pas un peu d'air enfermé entre le liège et le caoutchouc qui l'enveloppe, mais ce n'est pas là un inconvénient, c'est plutôt un avantage, parce qu'e» se dilatant par la chaleur, le matelas d'air interpose contribue à la fermeture. Pour clore, on graisse treslégèrement la surface du caoutchouc; on l'enfonce perpendiculairement dans le col du ballon. Tel est le système de fermeture employé pour le ballon A, ballon que l'on bouche et que l'on débouche à chaque opération. C'est par le même système que l'on ferme les deux orifices/; h du bouilleur g ; mais, comme les fermetures sont permanentes, que, par suite de la colonne de mercure que la vapeur doit soulever dans a cuve, la pression exercée de l'intérieur à l'extérieur peut devenir assez forte pour déplacer les bouchons, il est, prudent de les assujettir en les couvrant d U. morceau de vessie mouillée plié en double et fixé pf deux ligatures, l'une embrassant le col du ballon, l'autre le tube de verre là où se termine le caoutchouc-

( 2 77 ) La vessie, en séchant, se retire, durcit, et c'est exactement comme si le bouchon était maintenu sur les tubulures du ballon par une enveloppe en corne. Des bouilleurs dont les ouvertures étaient consolidées de cette façon ont servi pendant plusieurs mois sans exiger de réparation.

Pour bien faire saisir l'ensemble du procédé, je décrirai une expérience dans tous ses détails.

Préparation de Peau destinée aux expériences, remplissage des ballons. — On fait passer dans de l'eau un courant soutenu de gaz acide carbonique traversant d'abord une colonne de fragments calcaires et lavé ensuite dans une solution de bicarbonate de soude reposant sur un dépôt de cristaux du même sel.

L'eau destinée aux expériences ne doit pas être trop chargée de gaz acide carbonique, parce qu'alors elle change trop facilement de composition, par suite du dégagement de l'acide. Il suffit d'ajouter à de l'eau distillée bien aérée \ à \ de son volume d'eau saturée de gaz acide carbonique. Le mélange a lieu dans un grand flacon portant un robinet (fig. 8) auquel on adapte, par un caoutchouc, un tube de verre o assez long pour pénétrer au. fond du ballon que l'on va remplir. L'eau saturée étant ajoutée, on mêle avec une baguette d'osier et l'on ferme le vase juscpi'au moment où l'on procédera au remplissage.

Dans une expérience, on se sert de trois ballons de capacité peu différente :

Le ballon n° 1, qui reçoit de l'eau seulement;

Le ballon n° 2, qui reçoit de l'eau et des feuilles 4ont on doit extraire les atmosphères;

Le ballon n° 3, qui recevra aussi de l'eau et des

feuilles, mais dont on n'extraira les atmosphères qu'après l'exposition au soleil.

Les feuilles sur lesquelles on doit opérer ont, autant que faire se peut, des surfaces égales. Après avoir coupé les pétioles, on en place un certain nombre sur l'un des plateaux d'une balance, on équilibre en mettant des poids sur l'autre plateau. C'est là une pesée approximative, dont il faut se contenter, parce que le poids d'une feuille n'est jamais stationnaire. On enlève les poids et on leur substitue le même nombre de feuilles. Il arrive rarement qu'il y ait égalité; alors on retranche ou on ajoute des fragments de feuilles, de manière à établir l'équilibre. Si on ne connaît pas rigoureusement en procédant ainsi, même en opérant très-rapidement, le véritable poids des feuilles, on est certain que le poids est égal de part et d'autre, et c'est là l'essentiel.

Les feuilles de chaque série sont mises une à une dans un plat en porcelaine, et lavées avec une éponge fine dans le double but d'enlever la poussière et de les mouiller pour empêcher l'air d'adhérer à leur surface. Ordinairement elles gardent une très-mince couche d'air adhérente qui est la même pour les deii x séries sur lesquelles on opère. Cet air se confond avec celui de leur atmosphère. Le lavage est exécuté fort rapidement ; il est bon qu'il le soit par deux opérateurs agissant chacun sur une série de feuilles.

Aussitôt qu'une feuille a été passée à l'éponge, ° n l'introduit dans le ballon.

Les ballons A ont été pesésvides avec leur bouchon? auquel est fixé le tube bc. Une fois que les feuilles y sont introduites, on les remplit d'eau acidulée-

Voici comment on procède, afin d'avoir dans les trois vases de l'eau également chargée d'acide carbonique.

Après avoir ouvert le robinet du flacon [fig. 8) dans lequel l'eau est acidulée, on fait pénétrer jusqu'au fond du ballon le tube de verre o par où coule l'eau. Le premier et le deuxième ballon ne sont remplis qu'à moitié ; le troisième ballon l'est entièrement ; puis on achève de remplir successivement le deuxième et le premier ballon.

Les ballons pleins d'eau acidulée sont placés momentanément sur des supports.

Le ballon n° 1 ne contient que de l'eau ; les ballons 2 et 3, de l'eau et des feuilles, sur lesquelles ça et là on voit quelques bulles d'air ; on les fait sortir à l'aide d'un fil en platine, plié comme le montre \afig. g. Le fil, par sa flexibilité, permet de détacher les bulles partout où elles sont. Après avoir rempli les ballons jusqu'à ce que le liquide déborde, on les ferme en enfonçant le bouchon en caoutchouc. La pression chasse de l'eau dans le tube £c,et, afin que le tube reste plein, alors que cessera cette pression, on place à son extrémité c un petit tube en caoutchouc que l'on maintient relevé par un fil de laiton contourné en spirale. On pourrait peser les ballons pleins aussitôt après avoir enlevé le tube de caoutchouc contourné, mais comme il est préférable de faire les pesées quand on monte les trois appareils, après avoir ôté ce caoutchouc d'un ballon rempli, on plonge l'extrémité c du tube bc dans un petit verre à pied plein d'eau prise dans le flacon fig. 8 ; le ballon est alors dans la position où on le voit fig. 3.

( 280 ) Avant de procéder à une expérience, avant d'ajuster les ballons pleins de liquide au bouilleur g, il faut faire le vide dans ce bouilleur et expulser l'eau qui y a été accumulée dans une expérience antérieure. "Voici comment on atteint ce double but :

Le caoutchouc d (fig. i), qui établit la communication du ballon A avec le bouilleur g, est fermé. La fermeture a lieu au moyen d'une pince à vis [fiq. U et 12), formée de deux lames rigides de laiton pouvant être rapprochées par les vis v , v' . Le caoutchouc une fois solidement pincé, on porte et on maintient à l'ébullition l'eau qui est dans le bouilleur g, en la chauffant avec une lampe à l'alcool. La vapeur se dégage par le tube ii'i", dont l'extrémité pénètre dans une cuve à mercure. Pour expulser l'eau restée dans le bouilleur, on ajuste à l'orifice béant du caoutchouc d un tube de verre courbé à angle droit, dont l'extrémité la plus longue plonge clans de l'eau contenue dans un vase. En desserrant graduellement l a pince placée en rf, l'eau du bouilleur g monte pa r le tube e et se rend dans le vase, pressée qu'elle est par la vapeur qui cesse de sortir parle tube ii'i"-, a cause de la pression exercée par le mercure de » cuve. L'ouverture du tube étant à 1 centimètre du fond du bouilleur g, la vapeur produite passe p ;U ce tube quand l'eau chaude est descendue à ce m* veau; c'est alors que l'on ferme de nouveau le caoU-t" chouc d en serrant la pince. La vapeur, n'ayant piQ* d'issue en d, sort de nouveau par le tube ii'i" ; ° n laisse passer pendant un instant, puis on retire lampe de dessous le bouilleur g. Par l'effet du refr° J ' dissement, le mercure de la cuve s'élève dans le tW e

ifi", et comme, par suite de cette élévation, la pression diminue dans le ballon g, l'eau chaude qui y est encore renfermée continue à bouillir, et de l'eau provenant de la vapeur condensée repose au-dessus de la colonne de mercure dans le tube ii'i". Il convient d'empêcher celte eau de s'accumuler; pour cela, on refroidit le bouilleur g en le trempant avec précaution clans de l'eau froide que contient une casserole que l'on tient à la main. Comme il est facile de le prévoir, l'eau amassée dans le tube bout et va se condenser dans le ballon, parce qu'elle est plus chaude que l'eau refroidie en g.

On marque par un index la hauteur à laquelle parvient la colonne de mercure dans le tube ii'i'% afin de s'assurer si l'appareil garde le vide.

Le vide étant fait dans le bouilleur g-, on adapte nu caoutchouc d le tube du ballon dans lequel se trouve l'eau seule ou l'eau et les feuilles dont on doit recueillir les atmosphères.

Avant, les ballons pleins ont été pesés après avoir été essuyés ; en déduisant le poids d'un ballon vide muni de son tube bc, on a celui de la matière contenue: de l'eau, s'il s'agit du ballon n° 1 ; de l'eau et des feuilles, s'il s'agit des ballons n° 2 et n° 3. En retranchant le poids des feuilles, on a le poids de l'eau contenue dans ces deux derniers vases.

Pour adapterai! bouilleur g un ballon A plein de '•quide, sans introduire d'air, on relève l'extrémité &» caoutchouc cl dont le milieu est pincé, et, au •iioyen d'une pipette, on remplit d'eau l'intérieur de Cette extrémité; c'est alors que l'on introduit dans la î^îtie du caou te! iou.ee/ le tiibefo.'; l'eau distijlée qne

( 282 ) l'on avait mise en d est expulsée en grande partie ; il n'en reste qu'un volume tout à fait négligeable. On assujettit solidement l'extrémité c du tube bc dans le caoutchouc par une ligature, et on établit le ballon A sur un fourneau.

Lafig. i représente l'ensemble de l'appareil au moment où on va le faire fonctionner.

L'extrémité courbée i " du tube i i' i" est ouverte et en gagée sous une cloche graduée pleine de mercure, posée sur la cuve, ainsi qu'on l'a ponctuée dans hfig.i-

Le vide étant fait dans le bouilleur g, la cloche placée sur la cuve, on desserre le caoutchouc d pour mettre le ballon A en communication avec le bouilleur vide de gaz. D'abord du gaz entraînant du liquide passe aussitôt en g. C'est alors que l'on chauffe le ballon A, que nous supposerons être le ballon n° 2 destiné a donner l'atmosphère des feuilles. L'eau, à cause du peu de pression, ne tarde pas à bouillir, en même temps que la vapeur, en se condensant, augmente I e volume du liquide dans le bouilleur g.

A mesure que l'ébullition continue en A, la colonne de mercure baisse dans le tube ii'i", mais fort lentement. Quand l'ébullition commence dans le boui»* leur g, et c'est vers la fin de l'opération, la colonne de mercure, pressée par la vapeur, descend au nivea u du mercure de la cuve où plonge i". Au momen où le gaz va passer dans la cloche graduée disposée pour le recevoir, on interrompt la communication de A avec le bouilleur g, en pinçant le caoutchouc »• Aussitôt on enlève le feu de dessous le ballon A, e ' pour affaiblir la température, on glisse une bfl<

entre la grille du fourneau et le fond du vase. On s

est

( a83 ) assuré qu'alors la totalité du gaz est passée en g-. En même temps on pose la lampe m ponctuée ( firj. 1 ) sous le ballon g, pour déterminer une forte ébullition. Le gaz accumulé dans ce ballon passe rapidement, dans la cloche où on laisse arriver la vapeur pendant quelques moments; on reconnaît, au bruit occasionné par la condensation de la vapeur au contact du merdire de la cuve, quand la totalité du gaz est rassemblée dans la cloche avec fort peu d'eau. On enlève la lampe m; le mercure remonte dans le tube ii'i" à mesure que le liquide contenu en g se refroidit. La cloche renfermant le gaz est portée de la grande cuve a mercure sur une petite cuve de Bunsen, où les gaz sont mesurés. Avant d'enlever la cloche, on a séparé le tube bc du caoutchouc d pour retirer le ballon A.

On procède exactement de la même manière pour extraire les atmosphères de l'eau seule et de l'eau dans » a quelle il y a les feuilles qui ont été exposées au soleil.

On a vu que les trois ballons A sont remplis de la même eau chargée d'acide carbonique, en même temps et dans les mêmes conditions, c'est-à-dire que 'on introduit les feuilles, qu'on ajoute l'eau, à la lumière diffuse du laboratoire. En ce qui concerne ' appareil que l'on expose au soleil, on le porte dehors quand la température du ballon A (n° 2), celui où ' es feuilles sont placées pour en déterminer l'atmos phère, a atteint la température de 45 à 5o degrés, température peu éloignée, un peu inférieure, à celle °W cesse la vitalité de la plante. Jusqu'à ce moment, ,e s feuilles dont on détermine directement l'atmos phère, et celles que l'on va placer au soleil, ont été

tlansdes situations semblables: elles ont dû agir également sur l'atmosphère du liquide où elles étaient immergées, et c'est à l'instant où la vie des premières va cesser qu'il convient d'exposer les secondes à la lumière où elles vont profondément modifier leur atmosphère.

Pour se dispenser de transporter une cuve à mercure avec l'appareil que l'on expose au soleil, après avoir opéré le vide dans le bouilleur g, la colonne de mercure est maintenue dans le tube iï i" au moyen de la pince à ressort en acier (fig. 6 ), comprimant l'extrémité du caoutchouc en i". Pour la facilité du transport, tout le système, y compris le fourneau, est établi sur une planche mobile PP'; en P' est un coussinet en liège pour amortir les chocs que le tube H l plein de mercure pourrait recevoir. Une fois placé atf soleil, on ouvre la pince qui comprime le caoutchouc «■ A et g sont alors en communication, et une parti e du gaz dissous dans le ballon f va remplir le bouil' leur g. On enveloppe le caoutchouc du tube bc,d e ceux du bouilleur g avec une bande de toile blanche pour les mettre à l'abri de la chaleur. Après l'exp ' sition à la lumière vive du soleil, il ne serait pas p**' dent de rentrer immédiatement l'appareil au Iab° ratoire, parce qu'à la lumière diffuse les feu»< é absorberaient de l'oxygène, reconstitueraient de * ( cide carbonique tant que leur vitalité n'aurait pas e détruite ; or, quand on commence à chauffer, » passe un certain temps avant que la température liquide du ballon A soit assez élevée pour operei i* destruction. Il convient donc de chauffer le bal! 011 en plein soleil, et c'est quand le liquide qu'il re' 1

( a85 ) ferme entre en ébullition, lorsque la température est de 60 à 80 degrés, que l'on rentre l'appareil. L'extrémité du tube il' i" est alors plongée dans la grande cuve à mercure, ouverte et engagée sous la cloche graduée, ainsi qu'on l'a ponctuée dans la fig. 1. Dès 'ors on procède à l'extraction des gaz comme il a été expliqué précédemment.

Les gaz provenant des trois opérations: le gaz de ''eau, le gaz de l'eau mêlé à l'atmosphère des feuilles, 'e gaz dégagé par l'action solaire, uni aux atmosphères de l'eau et des feuilles, gaz contenus dans les trois cloches graduées 1, 2, 3 (fig. i3), sont mesurés et analysés en même temps. Ces mesures et ces analyses s ont exécutées dans une pièce spéciale où la tempéra- 'ure varie peu.

Chaque cloche porte deux divisions : l'une en cen- 'iinètres cubes, dont on lit les dixièmes; l'autre indique des millimètres, pour connaître la hauteur des colonnes liquides agissant en sens inverse de la press 'on barométrique. Deux thermomètres placés, l'un dans l'air, l'autre ayant son réservoir dans le mercure de la cuve, donnent la température. On ne procède H la mesure des gaz qu'autant que la température accusée par les deux instruments est égale ou différente, a u plus, de 2 dixièmes de degré, condition qui est balisée d'ailleurs assez fréquemment, à cause du peu de mercure contenu dans la petite cuve. On note la Pression barométrique. Les divisions tracées sur les

loches graduées et sur les thermomètres sont lues à

l aide d'une lunette à niveau.

Après avoir noté les températures et les pressions barométriques, on prend successivement pour chaque

( a86 ) cloche graduée la hauteur de la colonne de mercure, celle de la petite colonne d'eau superposée, puis le volume du gaz et de l'eau, enfin le volume du gaz audessus de la colonne d'eau. On a ainsi le volume de l'eau dont la connaissance est nécessaire pour calculer, d'après les coefficients d'absorption, le volume de gaz acide carbonique dissous, une fois que l'on a déterminé la composition du gaz de la cloche; comme le volume d'eau ne va pas au delà de quelques centimètres cubes, j'ai omis de calculer d'après les mêmes formules ce qu'il tenait de gaz oxygène et de gaz azote en dissolution, plusieurs déterminations ayant montré que l'absorption de ces deux gaz par le liquide était assez faible pour être négligée.

Le gaz et le volume d'eau mesurés, on procède « l'analyse consistant à absorber le gaz acide carbonique par la potasse, l'oxygène par le pyrogallate alcalin.

Comme après l'absorption du gaz acide carboniqu e on mesure le gazrestant, il fallait connaître le changement que l'alcali ajouté apporterait dans la tension de la vapeur aqueuse. On a donc dû introduire sou s les cloches graduées une quantité d'hydrate de p°" tasse qui fût dans un rapport constant avec le volume d'eau qui s'y trouvait. Pour chaque centimètre cub e d'eau on passait sous la cloche o sr , i5 d'hydrate, e l'on a trouvé, par des expériences faites entre les 1 J ' mites peu éloignées des températures auxquelles oO observait, que la tension de la solution alcaline etai plus faible d'à peu près 2 millimètres de mercure q 11 latensionde l'eau pure. Ainsi, après l'absorption del a " cide carbonique, le gaz restant étant, par exemple * 18 , 2, la tension du liquide était exprimée par i3

aw ? 5

de mercure, parce que la tension de la vapeur d'eau à la même température est, d'après les tables, de i5 mm 5.

Pour opérer les absorptions, on porte les clocbes graduées sur une cuve profonde et, après avoir fait agir la solution alcaline, on les reporte sur la cuve à Parois de glace où l'on procède à la mesure du résidu gazeux, mélange d'oxygène et d'azote; on note la température, le baromètre, la hauteur des colonnes de mercure et de la solution alcaline, on reporte les cloches sur la cuve profonde, où l'on absorbe l'oxygène en faisant passer une balle formée de papier Joseph malaxé dans une solution d'acide pyro^allique, et l'on agite fortement, jusqu'à ce que l'oxygène soit absorbé, ce que l'on reconnaît à ce signe, que les parois de la cloche se décolorent rapidement e n laissant glisser la liqueur brune dont elles sont enduites après l'agitation. Il est prudent toutefois de hisser le pyrogallate en contact avec le gaz pendant assez longtemps , afin d'être assuré qu'il ne reste plus d'oxygène. La liqueur, d'un brun extrêmement foncé c ontenue dans la cloche graduée, rendrait incertaine la lecture des divisions de la cloche graduéee n outre, il serait impossible de connaître la tension de la vapeur émanant de la solution alcaline de pyrogallate; il est donc convenable de faire passer le gaz f esidu dans un tube gradué divisé en dixièmes de Ce ntimètre cube et assez étroit pour que l'on puisse est imer à l'œil un tiers de division, soit ^ de centimètre cube. Avant de transvaser le gaz, il faut expuler de la cloche la solution brunie de pyrogallate al calin ; on y parvient en portant la cloche graduée

( 288 ) dans un grand vase à précipité en verre presque rempli d'eau ; l'ouverture de la cloche est maintenue par un support à pince un peu au-dessous du niveau du liquide. Dans cette situation, la solution brune s'écoule au fond du vase en suivant l'une des parois de la cloche graduée, pendant que, sur la paroi opposée, s'établit un courant ascendant d'eau claire; fort promptement la solution brune est remplacée par de l'eau limpide. C'est alors que l'on transvase sur une cuve à eau le gaz privé d'oxygène dans le tube gradue où l'on doit le mesurer.

Tel est, dans son ensemble, le procédé d'analyse que j'ai suivi pour résoudre les deux questions que je m'étais posées :

i° F a-t-il émission de gaz azote pendant la décomposition de t acide carbonique opérée par les feuilles sou* l'injluence de la lumière ?

2° Quel est le rapport du volume de l'acide carboniq" e décomposé à celui de l'oxygène mis en liberté ?

Voici maintenant le résultat des expériences.