CARDES
su dispose Mm» lu forme* d’une lentille bi-coiu>'Cxe dont les deux surfaces ont le même rayon (fig. 3io0;. Dan# ce cas, on a déterminé la ligure de !n musse eu assujettissant sa surface ix passer par une circonférence fixe, et la nouvelle forme satisfait il In fois u la condition générale et fi une condition particulière.
A l'aide do deux cou- Souri circulaires métalliques, on peut obtenir un cylindre «t'huile parfait, comme à l’aide d’an* tes en fil métallique d’un solide polyédrnl, de# polyèdres dont les faces sont convexe» si l'huile est en excès, pinces si on en enlève une quantité convenable, et concaves s: l’on en retire davantage.
L’expérience In plus curieuse est celle qui s’exécute en imprimant, nu moyen d'un axe central, un mouvement de rotation à la sphère qni se forme directement. <-e qui s'obtient en la traversant par une tige métallique à laquelle on imprime un mouvement rotatoire. Il se communique bientôt à ln masse de l’huile (fig. 3151 ) , et ln sphère s'aplatit par l’effet de lu força centrifuge, d'autout plu# qu'elle tourne plus vite.
On sait que c’est h cette cause que l'on attribue l’aplatissement vers lo* pôles du sphéroïde terrestre.
Mais quand la 3MM.
rapidité a* la rotation augmente, l'aplatissement de la goutte d'hnile s’exagère, elle sa creuse, et biontôt so sépare en deux partie# : l’une, intérieure, est un sphéroïde qui reste nu centre; l'autre est un anneau qui l'entoure, et que l’on ne peut s'empêcher de comparer, pour son origine »»t son aspect, û l'anneau de ln planète Saturne.
CARDES, CARPAGK. Le travail de# ancienne# carde» à manche, «lit M. Poncelet, constitue an fond le type sur lequel ont été établies le# machine# rotatives modernes. Pour s’en rendre compte, il suffît de remarquer que, selon lo sens parallèle du mouvement de la carde mobile sur la car«lo fixe, les fibre#, naturellement très-courtes do la laine et du coton, sont ou étirées, dressées et distribuées complètement entre le# deux cardes, ou complètement enlevées fl l'uno d'elle# par l'autre.
Kn enroulant pnr bondes égales et parallèles des cuir# urinés de pareilles cardes autour de rouleaux, de tambours horizontaux parfaitement cylindriques, ainsi que l'avait tenté, «lès 1718, Paul-Louis, et fki*unt tourner l’un vis-à-vis de l’autre, pour ainsi dire tangenticllement , ces cylindres, on a pu, selon l'inclinaison des dents, le sens et la différence «le# vitesses relatives, opérer d'une manière continue l’étirage, le redressement pnrallèle de# fibres primitivement courbées, infléchies, entrelacées de mille manières , action Consommant un travail de moins en moins grand n mesure que le parallélisme se pro«luit ; dégarnir alternativement le plus gros «les cylindres pour en garnir l'autre, ou lu succession des autres qui l'entourent extérieurement, et finalement produire, à l'aide d'un «lernieT cylindre «iélivreur, «le# nappes cylindriques continues.
détaché*» au moyen d’nn large peigne horizontal à manivelles extrême#, attribué par les uns h un certain I.ees, par les autres à Arkwright. Ce peigne animé, tangentiellement au dernier cylindre cardeur,d’un mouvement alternatif vertical, détache incessamment les fibres dan# toute la longueur, pour en former ensuite de* nappe» continues ou de simple* rubans pnr le passage an travers d'une sorte d'entonnoir, snivi de cylindres compresseurs, puis finalement enroulées en hélice autour d’uu cylindre uni qui permet de les soumettre à de» opérations ultérieures.
Ces diverses et ingénieuses opération» n’ont guère été modifiées, quant au principe, depui» l’époque de 1779, ou elles enrichirent l'aïeul de sir Robert l’eel, auquel fut délivrée nno patente pour divers perfectionnements; elle» furent aussi l'uno des principale# source» «le la fortune d'Arkwright, en lui fournissant le point de départ de son ingénieux système «le multiplication et de mélange de# rubans par doublages et étirages successif», conception qui est devenue la base do toute filature automatique. Avant l’application «1e ce principe, on n'était point parvenu à produire des fils de qualité# supérieures , ii cause du manque d'égalité , «l'homogénéité de* fibre»; co qui o»t devenu facile en augmentant le nombre de» étirage» avec l'élévation du numéro du fil.
L’action de la canlc, pour redresser le» fibres par traction, exercée sur «le# fibres adhérentes entre elles et avec l'autre carde, suffit parfaitement pour le» filament» court» , mais elle ne pourrait s'appliquer avec avntage aux filament# longs; elle le* déchirerait, les lui##erait replié#. C’est alors au mOKAOl qu’il faut avoir recours. Nous verrons , en parlant de la PEtGMKtrsK Hkii.manx , toi» le* avantages que l’on peut retirer du peignage «le petites mèche* suecetsivement détachée# et réunie# à la masse, pour obtenir des perfecti*>nneinent# que la carde #eule ne permet pas de réaliser, même pour le# fibres courtes.
Quoi qu’il en soit, la carde ne demeure pas moins l’outil essentiel de la filature, le moyen par excellence, dans les ca# où elle est applicable, de faire entrer les fibre» textile», dan# un étal de préparation convenable et en quantité facile à régler, dans le courant de» opé- • rations de la filature, qui les transforme automatiquement ensuite, aveè la plus grande facilité, en fil» «le grosseur et de torsion déterminée*.
Évidemment ce n'e*t que la perfection et le bon mnrché de la fabrication de* ruhon* de carde*, qui ont permis de tirer si grand et si utile parti de cet outil, et l'invention «le la machine qui sort à les fabriquer tian* ccs conditions est une des bases foinlamontalcs de la filature automatique.
Nou» compléterons ce qno nous avons dit de la machine à bouter les cardes, inventée en 1795 par M. Amos Whittmore de# États-Unis d'Amérique, en donnant la figure et la légende d’une élégante machine «le cette nature (fig. 3152) qui excitait l'admiration générale à l'Exposition universelle de l.ondrc«.
Les pièces qui se meuvent sont mont«’*es #irr une base et un piédestal B en fonte, #upp«irtant une mass» «•nrrée C. Le ruban qui sert de point de déjmrt à la fabrication do la carde se déroule d’un rouleau placé il 1a partie inférieure. 1 est la poulie motrice, montée sur l’extrémité d’un axe garni d'excentriques qui donnent le mouvement aux diverses pièee* que m>u* allons décrire et que des ressort* ramonent à leur pince; 2 est le slopjteur , qui permet d’arrêter ln machine lorsque le fil de fer mnnque snr la bobine 4, ou pour quelque autre cause ; 3, le* pinces qui amènent la longueur «le fil convenable; 5, le# couteaux qni le coupent il lu longueur voulue; 6, 7, 8, pièces qui conduisent le fil aux «leux doigt# 9 et 10, qui le replient carrément et l’enfoncent dan* le* trou# 'percé* «Jane le ruban :
CHALEUR LATENTE
CHALEUR LATENTE-
H. l'outil perceur qui oscille autour H un axe bon- I t .utal; 12, le cro/ueur qui replie lcs dents placée* | daim lo ruban. qui sont ainsi (/outres, c'est-à-dire soutenues , boutée» en avant; 13, came dont la forme et l'emplacement détermine le genre de la carde; 44, roue à saillies qui met en mouvement un rochet 15, qui fait mouvoir la roue 16, qui fait monter le rnban quand les dents sont placées, en raison du degré de finesse, du nombre de dents pour l’unité de surlace; 17, poulie mettant en mouvement lu poulie 18, qui prend la carde finie et l'envoie dans le tambour L>.
Inutile de décrire les relation* mutuelles de mouvement de ces divers organes, bien faciles à concevoir, ce qui n'empéclie pan leur détermination exacte et la construction parfaite de ces élégantes machines d'être un véritahle chefd'œuvre de ln mécaniquo moderne. Quant à la puissance et à la légèreté de res mouvements., non»
en donnerons idée en disant que ces machines placent de i à 300 dent# par minute.
L'Exposition de 1855 montrait des machines à bouter les cardes qui produisaient encore plu» rapidement qne celle-ci ; ma s en éal :é elles consolaient en plnsieurs machine* qui boutaient simultanément sur le même rubnn. 11 nous semble que l'on doit tendre b simplifier le jeu des organe* , pour mettre leur fonctionnement à l'abri de tout accident , plutôt qu’à les compliquer i pour atteindre une production plus rapide pur lu po*e d'un plus grand nombre de dents à la fois ; avantage [ que le moindre accroissement, dans les temps d’arrêt, rend bien facilement illusoire.
CÉRAMIQUE. Voy. di£coration i>e* poterie*.
CHALEUR (ntoDUCTioJC de la). Voy. PRODUC- TION UE LA CflALEtTR.
CHALEL'R LATENTE. La découverte des phénomènes compris sous ce nom constitue l'un des plu* bennx progrès de la physique moderne. Ce sont les travaux de lllack, professeur à l'université «le (ïlnsgow, qui ont fourni it Watt, qui suivait son enseignement, la théorie qui lui a fait trouver le condensenr isolé, et le firent réussir dnn» sa transformation de la machine à vapeur demeurée jusqu’nlors grossière.
On donne le nom de chaleur latente au phénomène consistant en ce que, près du point de liquéfaction d'un corps solide ou de vaporisation d'un liquida, ln tempé-
rature du corps ne change pas , bien nique au corps chauffé de-, quantités
sidérnhles. 1,’ahsorption, la dissimulation de chaleur qui so fait alors, et qui, comme noos lo verrons à l'article chaleur bpéoieiqpb, n'est pas limitée anssi absolument qu’on le répète trop souvent, nu degré qui correspond an point de fusion ou do volatilisation, a lieu pour uno certaine quantité qn’on appelle la chaleur latente.
La fusion on la solidification partielle d’un solide préalablement liquéfié, la vaporisation ou la condensation partielle d'un liquide préalablement vaporisé, sont, or» le voit, des moyens parfaitement nftrs d'obtenir des températures constantes, dont l'industrie fait un fréquent et excellent usage.
Chaleurs latente» de fusion. — Un -des premiers et plus curieux résultats de la conception d'équivalence do la chaleur et dn travail , est l'analyse trè*-sati*faisanto qu'elle fonrnit du phénomène calorifique qni accompagne le changement d’état de» corps, et qui, dans la manière de raisonner roçne jusqu'ici on phy»
CHALEUR LATENTE
CHALEUR LATENTE
nique, avait quelque chose d'incompréhensible, puis* qu'elle «-ondaisuir h admettre que la chaleur cessait d’avoir alors rc» attribut* ordinaire* «an* cesser d’exister. La fusion , e'est-h-dire la destruction de» cohésions moléculaires qui constituent le corps solide , coinci- ‘ liant avec la consommation de chaleur dite latente ; presque évidemment et nécessairement d’après la loi ■réquivalenéc, cctto quantité de chaleur correspond an travail nécessaire pour rompre la totalité des cohésions moléculaires qui réunissent les molécules entre elles. Cette rupture subite consomme une quantité de travail comme do chaleur considérable.
Si donc on vent comparer ensemble des corps so lidcs, nu point do vue du travail accompli parles forces <lc Cohésion qui réunissent leur* molécules ( pour de» températures différentes toutefois, celles de fusion «le chaque corps) , il suffira de commHru leurs chaleurs Intentes pour l'unité de poids et de les multiplier par 440, en admettant cette valeur de I'kqititalkiit mi> CANlgCB utt l.A CHALE tu*, pour avoir lu quantité de travail qtiti pourrait détruire toutes les cohésions moléculaires.
Nous donnons ici la table des chaleurs Intentes, la moins incomplète quo nous connaissions. Elles ont été * obtenues h l'aidé de la méthode des mélanges, c’est hdire en plongeant «Ions «le l’eau, dont on mesure la variation de température, le corps fondu échauffé seulement jusqu’au point de fnsion. I.e* recherches des physiciens ne peuvent manquer d'étendre eetto table, car elle est indigne «le l’état actuel de la science, et la chaleur Intente de tout corps devrait être déterminée avec précision , car c’e*t une donnée trè*q>récicu»c qui est essentielle pour le définir :
Chaleur latente
Travail nécessaire pour la
Corps.
pour
rupture «le» cohniuns
1 U il- eu calories.
moléculaire*.
Glace
44005 kil.mèt.
Phosphore
Soufre
Azotate «le sonde . .
Azotate de potasse .
fit’31,80
< 'hlortire de calcium
Phosphate de soude.
IlNmuth
Plomb
Zinc
Cadmium
Argent
il, 07
Ces chiffres doivent avoir une relation avec le* cocffi-
cicnt* d* élasticité, pour les mêmes corps ; e’est ce que • nous avons vu k l'article calorie, en rapportant les intérc«u)ntcs recherches de M. l'eraon. Elles vérifient, en outre, le principe fondamental dont nous partons ici, que lo travail corrospondnnt k l’unité de chaleur est nne quantité constante.
La quantité de chuleurqui, disait-on, deviont Intente, qui disparaît lors do la fusion des corps , est égale k celle qui e»t dégagée, qui est produite, lorsque le corps so solidifie, po**e de l’état liquide k l’état solide : ce sont lk deux phénomènes identique» et inverses l’un de l'autre. L’interprétation forcée do co phénomène, c’est que le travail des forces d'attraction moléculaire est proportionnel it la cholour dégagée.
Remarquons qu’il s'agit ici. des corps dans l'état où on le* rencontre en général, et que s'il» se présentent k des état* différent*, par unité avec de* cohésions mo- . léculaires différentes, leur chaleur latente varie également. Tel ost, par exemple, le soufre, auquel on
Ct donner par la trempe l'état de soufre mou, et qui ; vis-k-vis du soufre durci se Comporter comme n’ayant pas dégagé toute la chaleur de solidification.
Ccst ce que lus expériences de M. Régnault ont établi pour le soufre d’une manière parfaitement claire, en prouvaut que le soufre mou dégago do la chaleur en passant k l'état do soufre cassant. Lors de la cristallisation, mode de cohésion particulier, il se produit des effets de même nature*
Chaleurs latentes ds vaporisation. — Le phénomène de la chaleur latente se produit nou-scolcment lors do la fnsion des corps solides, lors de la rupture des cohésions moléculaires p îr l'effet do la chaleur, mais encore lorsque celle-ci, appliquée k un liquide, le transforme en vapeur, et communique k ses molécule» une force répulsive, ou mieux un mouvement vibratoire permanent, suivant une hypothèse très-plausible, qui constitue l'état gazeux.
Interprétée, k l'aide de la nouvelle théorie, k quoi répond la chaleur latente de vaporisation? Evidemment au travail mécanique capable de liquéfier, |wr compression, la vapeur produite. Ce sont lk des effet* de chaleur et de travail mécanique inverses et identiques qui , par suite, correspondent k de* effet* de chaleur et de travail liés entre eux par la relation d'éqnivalcnce qui donne ainsi la clef de la théorie de* machine» k feu. La chaleur ne produit pas alors la consommation d'un travail antérieur comme dans le cas de la fusion de* solides, mais l'emmagasinement d'une chaleur on d’un travail.
Ce qui précède revient k dire qu’on multipliant par 1 40 lu» nombres qui représentent le» chaleurs de vaporisation, on a le travail mécanique que peut produire la conversion de l'unité de poids du liquide en vapeur. Inversement, en divisant par 410 le nombre de kilogramioètres dépensés pour liquéfier un gaz, on aura 1a quantité de chaleur emmagasinée dans ce gaz.
C’est en condensant de la vapeur sans changement de pression, que l'on détermine par le rapport de ln quuntité de chaleur transmise nu réfrigérant avec lo poids condensé, la chnleur latente de vaporisation. Les expériences de M. Régnault sur ln vapeur d’onu fournissent un modèle excellent de ce genre de recherches.
Noas rapportons ici les peu nombreuses détermination* que l’on possède dan» l'état actuel de la «ienco et qu’il serait nécessaire de multiplier :
Point
d’ébullition.
Knu 400
Ether sulfurique . . 38
Ether acétique.. . . 74 Esprit do bois. . . . 66,5
Alcool 78
Essence do térébent. 456 Acide sulfurique . . —
Acide acétique. . . 120 Acide formiquo. . . 400 Acide butyrique. . . 464 Acide valérique. . . 475 Essence de citron. . 465
Chaleur latente
Travail
pour 1 kil. c
urmpoudant.
74940 kil.
Ia liquéfaction dos gnz e*t l'effet directement inverse de la vaporisation et doit être étudiée nu mémo point do vue. Nous lai consacrons un article spécial. ( Voir ugrérACTton. )
Emploi des chaleurs latentes pour produire le froid.— .Ve langes réfrigérants. — loi connaissance des chaleurs latente», combinée avec eello «le* chaleur* spécifiques du prcxluit, peut servir k calculer la température finale dos mélanges réfrigérants. Ainsi soit un mélange de m partie* en poids «le glace pilée, et n parties d’azotate do soude, on aura entre ces quantités et les chalonrs latentes, C étant la chaleur spécifique dn liquide qui se pro«Hïit T sa température :
• — m X 1Î* — n x 67 = — [m -f mf l'T.
Digiflzed by
CHALEUR LATENTE
i HALfc.UK PERDUE.
Supposons C très-voisin Je l' unité, on uura :
T étant le nombre Je degré» au-dcaëous Je zéro.
Si la quantité C T est constante, elle ko produit dans Jes temps très-différent», et par suito T varie avec ce temps , la consommation Je chaleur par les corps refroidis par le contact du mélange réfrigérant ayant lien d’autant plus rapidement que le mélange des matières est plus intime , que la réaction mutuelle qui détermine la fusion s’exerce plus facilement. C’est pour cela qu’on trouve grand avantage à piler les substances et ù agiter le mélange , ce qui augmente les surfaces.
Une limite de la température T est d'ailleurs Jéter- ! minée par celle du point de congélation du mélange. Aussi le moyen par excellence pour obtenir des froids intenses est non-senlcment d’employer dos substances qui soient en contact immédiat, mais encore de ne pas partir de la glace qui agit avec difficulté ponr produire des températures beaucoup inférieures à zéro. On l’a trouvé dans l’emploi de la chaleur de vaporisation d’un corps naturellement gazeux . C est de ce moyen bien plus puissant dont nous allons parler.
Acide carbonique solide et éther. — Dopais la belle découverte de Thilorier pour obtenir en abondance l’acide carbonique solide, on a pu s‘en servir ponr obtenir dos froids très-intenses en en faisant une pflto avec de l'éther qui favorise la vaporisation , et soumettant le tout a l’action d’une puissante machine pneumatique qui maintient une pression très-faible. Il est facile de se rendre compte de cet effet.
Soit cette pression ^ de la pression atmosphérique, soit 3,80 cent, de mercure : quelle «era*la température correspondante? Le travail auquel correspondra I kilog. d’acide carbonique solide sera :
— Citai, lat. de fusion — chai. lut. de vaporisation
Or la chaleur latente de vaporisation est égale au travail que peut produire la liquéfaction du gaz, et pour une compression de A. d'atmosphère h 36 atmosphères sera par litre à la pression atmosphérique (Voy. liquéfaction) P„V0 (x -h log. hy. 720), car
i-’ = iOX 36 on 40330 X 7,58 = 78,30 pour 4 Hlro * •
pesant 2 grammes & peu près, soit pour 4 kilog., 39150 kilog. raèt. ou eu divisant par 440, 379 calories. C étant la chaleur spécifique de l’acide carbonique égale à 0,33, d'après Delaroclio et Hénird, on aura, en négligeant la chaleur do fusion qui est petite relativement à celle do vaporisation :
L’abaissement de température peut donc ôtre extrêmement considérable, et n’est limité que par le fait physique de la non-vaporisation du gaz carbonique, à la température si basse ainsi produite. Dans le cas cidessus , on obtient pratiquement la température de
— 407°, froid très-intense, mais bien éloigné do la limite possible d’après les chiffres ci-dessus.
Ce résultat conduit, ce me semble, à la possibilité d’obtenir, par la même méthode, des froids indéfiniment croissants. En effet, on peut, à l’aide- de la pression et de l’acide cari>oniqne solide, liquéfier et solidifier des gaz plus réfractaireB quo l’acide carbonique, et qui, par suite, sur le plateau de la machine pneumatique, donneraient encore des vapeurs h des températures où celui-ci n’en donne plus. Théoriquement donc, rien no s'oppose à ee que, par cetto manière de procéder, on produise un froid supérieur à toute limite indiquée*
CHALEUR PERDUE ( aitahkils *oub utiliser la). Nous réunirons ici un certain nombre d’appnreiL» qui ont ce point do ressemblance qu’ils servent à utiliser la chaleur qui, sans leur emploi, serait perdue. On comprend facilement la grande utilité de semblables dispositions. En effet, la plupart dos opérations industrielles pour lesquelles on emploie la chaleur exigent des condition» spéciales, de température notamment, qni le plus souvent ne coïncident nullement a\ec celles d’économie, s’opposent en général à l’utilisation complète 4ln combustible. Le problème ù résoudre dan» oes divers cas consiste à disposer n la suite de» appareil» principaux d’autres appareils accessoire», qui, sans gêner en rien la marche de l’opération principale , donnent gratuitement , en quelque sorte , réchauffement utilisable d’autres corps. De grands progrès . dignes en ton» points d’une industrie avancée, ont été réalisés en France depuis quelques années dans cette direction.
Nous le* passerons en revue bous trois divisions :
4® Fourneaux il température élevée tels que ceux des usine» à fer, abandonnant le plus souvent dans l’air une grande quantité de gaz combustible» non Utilisé»;
2** Chaudières et machines h. vapeur sans condensation répandant leur vapeur dan» l'atmosphère ;
3” Eau chaiulc «jetée à une température élevée, comme dans cello des bains épuisé» de teinture.
4r* teclion. — Nous avons traité ailleurs de diverses application» qui ont été faites de» parties des comoustibles, des gaz combustibles, qui sortent non brûlés de* cheminées. Aux article» ff.r et combustibles, on a traité cette question en détail et montré comment on pouvait trouver dans l’utilisation de* gaz d’un haut fourneau la quantité de chaleur suffisante pour chauffer une chaudière à vapeur pouvant mouvoir la soufflerie de ce haut fourneau.
Le» four» à puddler et à réchauffer, les feux d’affinerie, dans lesquel» le tmUal doit toujours être travaillé dans une atmosphère d’oxyde de carbone, donnent les même» résultat». D’après M. Grouvelle, on peut évaluer à 46 ou 48 chevaux la chaudière que l'on peut placer à la suite d’un fonr h puddler. Le» savantes recherches de notre éminent et si regrettable collaborateur, Kbclmen (Voy. combustion], ont bien montré comment la majeure partie do la chaleur d’un combustible reste disponible lorsqu’on le brûle en grande» épaisseurs, et que par suite le produit principal de lu combustiou est de l'oxyde de carbone et non de l'acide carbonique. Dans de» cas semblables, le progrès indiqué, et que l’on doit toujours parvenir à réaliser, consiste h briller les gaz combustibles qui se dégagent d’un premier foyer et à produire ainsi une source de chaleur ou do force, si on emploie la chaleur à produire de la vapeur.
Il est des cas où il peut même y avoir avantage h utiliser autant que possible la totalité de la cl.nleur des produits de la combustion pour effectuer un travail industrie] plutôt qu’ù en employer une partie ù produira le tirage do la cheminée ; tel serait le cas d'une usine possédant une chute d’eau considérable et payant le combustible très-cher. Dans ce cas, il peut être avantageux d’employer un tira or. mécanique, un ventilateur ; quant ù l’utilisation de la chalour, elle serait obtenue par des moyens analogue» h ceux dont nous avons si souvent parlé. (Voy. chauffage, chaudière, etc.)
2e teclion. — Pour cette tection, nous ne saurions mieux fnire que 4l’emprunfor la description des meilleures disposition» ù employer à l’excellent Guide du Cluwffenr de M. Grouvelle, l’ingénieur qui a le plu» fait, pour ln solution des intéressantes questions aont I nous parlons :
I • Emploi de In eapenr / >erdue dont une machine «ms
OG
