GRAMMES

n DJ:s MKTlioKKb aqlelx..

Si nous connaissons la température à laquelle un espace donné est saturé, nous pouvons en déduire le poids ou la tension de la vapeur contenue dans un mètre cube d’air. Ainsi le poids de la quantité « de vapeur contenue dans un mètre cube à la température de 10" sera de 10i!%o7; la tension de la vapetir d’eau, 9””,90. Chacun de ces nombres exprime également la quantité de vapeur d’eau. En météorologie il vaut mieux donner la tension. Ainsi, si dans le voisinage du sol nous trouvons que l’air soit saturé à une température de 1 U"., et si la vapeur s’étend en suivant les lois de la dilatation des fluides élastiques jusqu’aux limites de l’atmosphère, le poids do cette vapeur fera équilibre à une colonne de mercure de 9""", 90. Il nous est donc loisible de considérer la tension de la vapeur correspondant à chaque température comme égale au poids de la masse entière de vapeur d’eau répandue dans l'atmosphère.

CHALSUR X.ATENTZ: BE X.A VAPETIR B EAU. — La dilatation énorme de la vapeur d’eau, sous l’influence de la chaleur, nous montre le rôle important que cet agent joue dans sa production ; nous en serons encore plus convaincus si nous étudions les jihénomènes de l’évaporation. Versez dans un vase métallique ouvert do l’eau à la température de l’air, et échauffez-la au moyen d'une lampe placée au-dessous du vase. Un thermomètre plongé dans l'eau montera justiu’à ce que l’eau arrive à l’ébullition; alors il restera stationnaire, et vous aurez beau activer le feu, le Ihermomclro ne s’élèvera pas au-dessus de 100°. Si le vase est fermé, la tempéraluro de l’eau dépassera le point d’ébullition; mais si l’on ouvre le vase, la vapeur s’échappera avec force, et le therniomclre redescendra à 100".

Black, physicien écossais, est le premier qui ait étudié les reldlions qui existent entre la formation de la vapeur d’eau et le point d’cbullilion. Dans l’expérience précédente, dès que l’eau a atteint le degré d’ébullition, toute la chaleur qui pénètre dans le vase ne fait qu’accélérer l’évaporation, et ces vapeurs entraînent l’excès de température sans que leur température propre dépasse celle de l’eau bouillante. Ce qui le prouve, c’est l’abaissement du thermomètre qui a lieu dès qu’on ouvre un vase fermé où la tempera-» ture de l’eaù s'est élevée au-dessus de 100°. Black a nommé chaleur latente ou calorique latent celte chaleur entraînée par les va- peurs et qui n’a aucune influence sur le thermomètre. L’existence de cette chaleur latente est une des conditions essentielles de la formation des vapeurs.

Si cette théorie est exacte, la chaleur latente de la vapeur doit redevenir sensible au thermomètre du moment que la vapeur re—

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CïIALEUR tATI'NfE HÉ LA VAPEl R;

pas?e à l’olat liqiiifto. C'est re qni arriva oft çlïW : quf?lquos essais fort simples vont lo prouver de la manière la plus évidente. Si nous mêlons dans un vase .'300 "raarmes (Peau à zéro avec SOO grammes d’eau à 100®, nous aurons un kilogramme d’eau à 50". Qud que soit le rapport des quantités d’eau q'ù’ôn mélange , la distribution de la chaleur se fera dans le même rapport. Si nous prenons 10 kilogrammes d’eau à zéro , et que nous ajoutions 1 kilogramme d’eau à 100®, fa température du mélange sera

10 X P + 1 X ^IQO ^ ,

Versons mainteitant 1 kilogramme d’eau à 100® dans un vase fermé, et faisons-le comrnuniqiTer par un tube avec un vase contenant 10 kilogrammes d’eau à zéro; si nous chauffons le premier vase, sa température reste constamment à 100®; les vapeurs Iraversenti’eau froide, passenfâ l’état liquide , et quand le kilogramme d’eau sera entièrement évaporé , on aura dans le second vase 11 kilogrammes d’eau , non pas à 9®, comme dans le cas précédent, mais à 58®. Cette différence provient de la dialeur latente qire la vapeur a abandonnée h Peau froide. Des expériences de ce genre ont montré (|uc Peau bouillante a une chaleur latente de 5.35® environ, ce qui jwle à 635® la chaleur totale depuis zéro. Ainsi la quantité de chaleur nécessaire pour transformer en vapeur un kilogramme d’eau bouillante est égale à celle qui élèverait la température de cette eau là 6.35®, si celle-ci ne passait pas à l’état de vapeur.

L’expérience prouve que l’eau s’évapore à toutes les températures; car si, dans une saison quelconque, nous exposons à Pair libre un vase ouvert rempli d’eau , cette eau disparaîtra par évaporation. La glace même émet des vapeurs. Un morceau de glace mis sur le plateau ■d’une balance à une basse température, diminue do poids. La vapeur qui se forme dans ces circonstances abaisse autaivt la température de l’eau que si celle-ci était à l’état d’ébullition. On peut s’en convaincre avec des liquides qui ont la propriété de Ixniillir à des températures frès-basses et qui se vaporisent plus vite que Peaù. Si l’on enveloppe de coton une boule de thermomèfre et qu’on l’arrose cPéther Sulfurique, ce liquide, en se vaporisant, empruntera à la boiileda chaleur qui lui est nécessaire^ jK)ur passer à l’état de vapeur; et au fort de Pété on verra l’instrument descendre à zéro et mémo* au-dessous de zéro. Choisissez deux thermomètres aussi semblables que possible, enveloppez la boule de l’un d’eux d’une mousseline très-line humectée d’eau , et suspendcz-les tous deux à l’air libre par un temps très-sec, vous

7ft DES MÉTÉORES AQUEUX.

verrez le ihermomiHre humide se tenir à plusieurs degrés plus bas que le thermomètre sec.

Une foule d'observations confirmeot coque nous venons de^lire. Dans l'économie animale la chaleur latente joue un très-grand rôle. Lorsque la p'eau est couverte de sueur et que celle-ci s’évapore , nous éprouvons une sensation de froid bien marquée. Cette évaporation étant beaucoup moins active par un temps humide que par un temps sec, la sensation de froid est beaucoup plus forte dans ce dernier cas. C’est pourquoi, pendant l’été, nous trouvons la chaleur insupportable lorsque l'air est humide, quoique le thermomètre ne soit pas très-haut ; mais si le vent enlève à chaque instant l'atmosphère saturée de vapeur dont notre corps est entouré, alors l’évaporation se fait avec une plus grande activité. C’est pour cela qu'à température égale, et le degré d’humidité restant le môme, nous éprouvons 'un sentiment de froid beaucoup plus vif s’il fait du vent que si l'air est parfaitement calme.

arVGHOMBTliBS. Nos sensations nous avertissent que la quantité de vapeur d'eau contenue dans l’air n’est pas toujours la môme ; pour la déterminer d’une manière rigoureuse, on a recours aux hygromètres. Le procédé le plus rigoureux est celui de Branner, que nous avons mentionné précédemment; mais il est inexécutable dans une série régulière d’observations météorologiques , car chaque expérience dure une heure environ.

Le procédé de Salton, perfectionné par BanlélI,^uisparKoerner, est fondé sur le principe suivant. Si l’on suppose qu’une masse d’air se refroidit lentement, elle finira par descendre à un degré de tenipérature auquel cet air sera saturé par la quantité do vapeur qu’il contient. Cette température, appelé le point de rosée, une fois connue , il suffit de chercher dans une table quelle est la quantité de vapeur qui lui corresj)ond. Supposons que cette température soit2î)»; si le point de rosée est à 10°, 4, la table (page 70) nous donnera 10““, 14 de tension pour cette température du point de rosée; ce qui équivaut à dire que la pression de l’atmosphère de vapeur fait équilibre à une colonne do mercure de 10“",14. Pour trouver le point de rosée on prend un thermomètre dont la boule soit libre; on l’entoure d’abord de mousseline, puis on applique sur la moitié inférieure de la boule une calotte mince d’argent doré qui s’y ajuste exactement; cela fait, on laisse tomber goutte à goutte de l’éther sulfurique sur la mousseline ; l’éther se vaporise, enlève de la chaleur à la’boule, qui atteint bientôt la température du |>oint de rosée. A cet instant, la vapeur contenue dans l’air se condense sur la calotte dorée. Il é’agit donc d’ofiserver exactement la

HYGROMÈTRES. ‘ 77

tfimpéraluro au tnoment où l’or se ternit. Pour que le résultat soit rigoureux , il faut tâcher que l’abaissement de la température se fasse aussi lentement que possible dans le voisinage du point do rosée , afin que l’appareil ait la même température Jans toutes ses parties. Ainsi par un temps humide on versera très-peu d’éther sulfurique à la fois; si, malgré cette précaution, le thermomètre baisse rapidement, il faut recommencer l’expérience. Lorsque l’instrument s'est de nouveau réchauffé , on laisse tomber encore quelques goutte? jusqu’à ce que le thermomètre soit presque descendu jusqu’au point de rosée; puis on en ajoute ce qu’il faulpour qu’il descende très-peu au-dessous de ce point. Avec un peu d'habitude on arrive bientôt à verser la quantité d’éther nécessaire pour obtenir un résultat.

Je ne m’arrêterai point à décrire l’appareil imaginé par Xkaniel. Pour l’observation journalière il offre de grands inconvénients. L’air est-il très-sec , on m’obtient le point de rosée qu’avec la plus grande peine; est-il humide, il devient fort difficile à dire à quel degré du thermomètre l’or s’est terni. A la lumière il est impossible d’observer cet Instrument, qui ne peut servir réellement qu’à comparer entre eux les autres hygromètres.

Le point de rosée nous indique seulement la quantité de vapeur d’eau que l’air contient au moment de l’observation ; mais cet élément ne suffit pas pour caractériser l’état hygrométrique de l’air. En hiver, quand il fait froid, l’air est souvent très-humide, tandis qu’il serait très-sec en été s’il contenait la même quantité de vapeur d’eau. Plus la différence entre la température du point de rosée et celle de l’air est grande, plus l’air est sec; car alors il peut encore dissoudre une grande quantité de vapeur d’eau, et il est peu probable que celle-ci se précipite à l’état de pluie. Si ce point de rosée nous apprend quelle est la quantité absolue de vapeur d'eau contenue dans l’air, la différence entre ce point de rosée et la température do l’air nous indiquera la quantité relative de vapeur d'eau ou Y humidité de l’air. Pourdéterminer aisément cet élément, notons la ^quantité de vapeur que l’air contiendrait au moment do l’observation s’il était saturé, et divisons par ce nombre la quantité qu’elle contient réellement. Le quotient multiplié par 400 nous apprendra combien de pour cent de la première quantité sont contenus dans l’air. Supposons une température de 28®, 4 ; le point de rosée à 4 2’,4; la tension de la quantité de vapeur absolue sora-4 l““’,2 t; si l’air était saturé à 28®,4, celte tension serait 29""", 63, le 4 1 '"“•,24 X 400 • ,,

quotient — — — 37,93. Ainsi 1 air contient, au moment ’ 29""", 63 ’ ’

78 DES MÈTI-ORES AQUEUX

(lo lohsprvation , onvircm 38 pour cont de la quanüto de vnpour (l’eau qu’il conliendrail s’il fiait à l’étal de sal\iratiofl.

I,a méthode do Hutton est encore plus simplé. .Modifiée d’abord par Leslie , (die a élé ramenée dans c(» d(>rnicrs temps n sa simidicilé primitive par M. August, de Berlin. On jdace l’un près de l’autre deux thermomètres aussi semblables que possible, et divisés de fa<;on qu’on puisse estimer exactement un dixiéme do degré. La boule de l’un (l’eux est' couverte d’une mousseline constamment humectée au moyen d’une mèche qui plonge dans une capsule pleine d’eau. En vertu de l’évaporation , la lèmpératuro du thermomètre mouillé est d’autant plus basse que l’air est plus sec et le baromètre plus bas. On j)eut donc, par le froid dd à l’évaporation, connaître la quantité de vapeur contenue dans l’air, et l’instrument a reçu de son inventeur le nom de Pfychromètre froid). On note les deux indications (fes thermomètres et la hauteur barométriijue corresjwndante. Soient 1 la" température du thermomètre sec; l' celle du thermomètre humide, clmciin jwrtant la drvision centésimale; h la hauteur du baromètre en millimètres j soit en outre e la tension de la vapeur à la température t;e' la lemsion de la vapeur à la température t'. Nous aurons pour la tension E do la vapeur contenue dans l’air :

Si la lcm[)éralure du thermomètre descend au-d(issous de zéro , et que la boule soit recouverte d’une légère couche de glace, il faillira employer la formule suivante :

Soit le thermomètre sec à 21“, le thermomètre humide à 12“,5" soit6— 7o2°‘“,32; t-V sera égal à 8®, 8 et

De plus e' = donc E = 11,82 — 8,14 ■= 6™“', 38, c’est

la quantité absolue de vapeur cl eau. A 2I“; en: 19, 33 'et

qui est la quantité de vapeur relative

Par cette méthode, on peut déduire des indications des deux Ihormoniétres et de l’état- du baromètre le.s conditions hygrométriques de l’atmosphère. Mais si l’on possède un grand nombre

* Voyez sur Pemptoî M In construction fin Psycltromètre : — E. F. Auifum, Vcber iliç Anxrcndung des PsychromPtprs zur Ihygronu'trif, Hcrlin, 1828 ; et Ccber die. t'orlichrtile der Hygrométrie in der nrvexten %eif, Ikirlin, 183"). — Fouillet, JT/umenls de Physique, t.ii, p. 070, et pl. 31, 3s2.

PSVCflBOSlfttrtR. 79

fl’obscrvalions, ces calculs deviennent fort longs. On fera Irès-bien alors (le calculer d’apn>s la hairteur moyenne du IwrOriiMrC drtns le lieu où l’on observe une table qui dorino les quantités de vapeur absolues et relatives pour chaque dilTéreuco psychrométrique et pour toutes le* -températures do di.\ième en dixième de degré. J(i ne saurais assez recommander cette méthode. Si l’on se bornait à prendre, au bout de chaque mois, la dilTérence psychrométrupio moyenne, on s’exposerait à de grav(*s erreui'S'.

Les anciens météorologistes se servaient pour leurs recherches hygrométriques de corps organiques. Exposés à l’air humide, ceuxci absorbent la vapeur d’eau et s’allongent ou se raccourcissent. L’instrument de ce genre le plus .connu est l’hygromètre à cheveu de de Saussure. On fait bouillir un cheveu dans une légère di.ssolution de soude jiour le dégraisser, puis une de ses extrémités est fixée dans un cadre tandis que l’autre s’enroule sur un cylindre portant une aiguille. Placé dans un air saturé d’humidité, ce cheveu s’allonge, tanclis qu'il se raccourcit à l’air sec. Be Saussure place le nombre 100 au point où l’aignille s'arrête lorsque l’air est complètement saturé, et 0 celui où elle reste fixe quand l’air est tout à fait sec. L’intervalle entre ces deux points est divisé en iOO parties égales.

Cet instrument indique l’humidité relative. Si on le place clans un air contenant des quantités de vapeur connues, l’observation montre cpie ces degrés ne sont pas proiwrlionnels à ces quantités. Uuand rinstrumenl marque 80, l’air ne contient souvent pas 80, mais seulement 60 à 70 pour cent de la quantité de vapeur qui serait nécessaire pour le saturer. Nous pos.sédons sur ce sujet des recherches de de Saussure lui-mèmc, recalculées avec soin par M. August.

• L’application Je re prortd* exigé l’cmpiol (tt dm* fhcrmométfcs identiques, et, avec quelque perfection que soit construit un thermomètre ordinaire, on sait combien il est difficile d’obtenir deux instruments réellement comparables.

On remédierait à cette difficulté en b’employnqt qu'un scii! tbermomètre è trèsgrande marche et 'qui pût donner des indications & toutes les températures à observer.

L’instrument le pins éminemment pro^(rc à ces sortes d’expériences est un des tiiermomètres métasluliquts à alcool, imaginés par M. A’I^ilfcrdin, et dont la construction est telle qu’il se règle à volonté à toute température, et que dans la limite des observations nécessaires pour les déterminations psychrométriques. Il peut indiquer la 1(X)* partie. et au delà d’un degré centésimal , sans que sa curelle rlé-* passe le \oIiimc de ceiîe des plus petits tiiermomètres employés en météorologie.

Il suffit d'engager dans la tige la bnllé de mercure qui sert d’index, A une température un peu supérieure à la température ambiante. que l'on, détermine alors, puis de faire tourner l’instruiflent en fronde après avoir entouré sa cuvette do mousseline humide pour qnc l'évaporation ait Koii, do noter sa nouvel'e iudicti'ion et de comparer entre elles les deux observations ainsi dbtenues, comme on le voit, avec le même instrument.

Lé thermomètre métastatique devient, da'ns ce cas, l'instrument psycliroméftiqiic le plus (impie et le plus rigoureux: (Voir, pour la description et la figure do cet instrument, le Compte rendu de l'Académie des Sciences de T ari», t. xiv, p.fa, et les Annales de Physique et de Chimie de l•u|^^eIl(ltlrfl', t. i Vit, p. 549.) M.

DES MÉTÉORES AQUEUX

llb'MIDITC RFLATirÉ CQRRCSPONP.WT ACX DFGRÉS DE L’inOROM jlTRK DE. DE SArSBURE. .

HYOnOMÈTRE

GAY-Ll'SSAC.

p'RINaEP.

MELLÛM.

AVGIST.

VAKXATXOïrS SIUBJIBS BB 1.A QUANTITÉ BE VA- PEUR B'BAU. — La théorie de la vapeur aqueuse et celle des hygromètres est une conquête des temps modernes. Il est donc à désirer que les observateurs qïortent leur attention sur ce sujet. Je ne connais que trois séries où le nombre des obsprvations diurnes soit assez grand pour pouvoir être utilisé. L’une d'elles a été faite par ifeabar à Âpcnrade en Danemarck, pendant un an. Il observait toutes les deux heures l’hygromètre de B«niell, depuis sept heures du matin jusqu’à, onze heures du apir. A Pétersbourg, M. Kupfer a observé pendant un an- le psychromètre depuis huit heures du matin jusqu’à dix heures du soir. Enfin, j’ai fait la même chose presque toutes les Ireiires à Halle depuis 1831 ; je l’ai aussi toujours noté dans mes observations près do la mer et sur les A^ies. Mes'résultats embras.sant la plus longue période , je les ai consignés dans la table suivante ; .

TENSION DE LA. VAPEUR A HALLE EN MILLIMÈTRES {voy. l’Appendice , flg. 7 ).

VARIATION HYGROMÉTRIQl-E HORAIRE.

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