IV. — MANOMETRES

La mesure de la pression atmosphérique n'est qu'un cas particulier du problème général de la mesure des pressions des gaz ou des liquides. Gn appelle manomètres les instruments destinés à mesurer ces pressions.

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498. llAnciBiêtres h cala>ne Ilqnlde. ^ Ce sont les manomètres dans lesquels la pression b. mesurer se trouve équilibrée, ainsi que dans te baromètre, par une colonne liquide. Ce sont, de tous les manomètres, les plus précis, car la hauteur d'une colonne liquide peut être évaluée avec

une grande exactitude; en outre, leur sensibilité est évidemment cous- g

tante, car à un accrois- g

sèment déterminé de pression correspond toujours le même accroissement dans la hauteur de A la colonne liquide. ft

499. Manomètre à air libre de RegnauU. — Le type de ces instruments est le manomètre à air libre tel que l'employait Regnaultdans sesrecliercbea sur les gaz. Il se compose (fig. 338) de deux tubes de verre verticaux T et T' reliés par leur partie ^inférieure h l'aide d'une garniture mélalUque munie d'un robinet à trois voies, R, ^ qui permet, soit de faire ^b' simplement commun!- ^^ quer les deux tubes entre

eux, soit de les mettre séparément ou simultanément en communica-

tionavecrcxtérieur.L'un Fig. 35s.

des tubes, T, est ouvert à

sa partie supérieure, l'autre, T', peut être mis en communication, par un tube capillaire et un raccord dont le détail est représenté à part, avec la masse galeuse dont on cherche la pression. Ils renferment du mercure dont on règle le niveau en T' à l'aide du robinet, puis, les laissant en communication, on mesure, dans chaque cas, la difTérencc des niveaux, soit au cathétomètre, soit sur une graduation t'n millimètres tracée sur les tubes mêmes. On fait subir à la lecture

brute les mêmes corrections qu'aux observations barométriques, puis on l'ajoute à la hauteur barométrique, ou on Ten retranche, suivant le sens de la différence des niveaux, pour tenir compte de la pression atmosphérique qui s'exerce à la surface du mercure dans la branche ouverte.

Cet instrument sert à mesurer avec précision les pressions comprises entre quelques centimètres de mercure et deux atmosphères environ.

Un simple tube en U contenant de Teau ou de Tacide sulfurique constitue un manomètre à air libre fréquemment employé quand l'usage de ces liquides n'offre aucun inconvénient.

Fig. 300.

Fig. 360.

500. Manomètre barométrique. — Quand la pression à mesurer est très faible, il y a avantage à simplifier autant que possible les lectures. Or, on peut éviter la lecture de la hauteur barométrique en employant comme tube manométrique un simple tube de verre, M (fig. 359), plongeant dans une cuvette à mercure et placé à côté d'un véritable baromètre M'. Il suffît, pour avoir la pression en M, de mesurer la différence des niveaux du mercure dans les deux tubes.

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On pourriiil, d'ailleurs, réaliser la même simplification dans la mesure des pressions supérieures à une atmosphère en Taisant plonger directement le tube d'un baromètre dans le mercure de la grande branche du manomètre à air libre, ou bien en fermant cette grande branche et y faisant le \ide; mais il faudrait, dans ce dernier cas, faire communiquer la partie inférieure de l'appareil avec un réservoir à. mercure qu'on pourrait élever ou abaisser pour donner aux niveaux une hauteur convenable dans chaque expérience.

501 . Baromètre tronqué. — Ud instrument moins précis, servant à évaluer les pressions réalisées par les machines à faire le vide, se compose d'un baromètre à siphon dont la grande branche aurait été réduite h une longueur de 2 ik 3 décimètres, et dont l'autre branche aurait même longueur. Ce baromètre est fixé sur une plaque qui porte entre les deux branches une double échelle linéaire, ascendante et descendante, dont le zéro correspond au point qu'atteindraient les deux niveaux du mercure si le vide absolu existait dans l'appareil. Lorsque la pression dans la branche ouverte est devenue suffisamment petite, le mercure commence à baisser dans la branche fermée, et, à partir de ce moment, cette pression est constamment mesurée par la différence des niveaux du mercure dans les deux branches, c'est-à-dire par la somme des lectures faites sur les échelles. La figure 360 représente le ma- ^ Qomètre placé dans i'éprouvette de verre qu'on met en communication avec le récipient d'une machine pneumatique.

302. Grand manomètre de Regnault. — Le manomètre à air libre peut servir à i mesurer des pressions de plusieurs i atmosphères; mais la grande hauteur ' que doit avoir alors la branche ouverte I nécessite des dispositions particulières. ' Nous prendrons comme exemple le grand ' manomètre qui a permis à Regnault, | dans certaines de ses recherches, de | mesurer avec précision des pressions de i 30 atmosphères. i

La grande branche est formée par une ' série de huit tubes en cristal ayant cha- "*■ ^'"■

cun 3 mètres de longueur, 10 millimètres de diamètre intérieur et 3 millimètres d'épaisseur. Ces tubes sont supportés dans une position verticale par une planche épaisse de sapin solidement fixée à l'un des murs de la tour carrée de Savart, au Collège de France, et reliés l'un à l'autre de la manière suivante. Chacune de leurs extrè-

mités étant mastiquée dans une douille en fer terminée par un cône a de même métal (fîg. 361), on rapproche les cônes de deux tubes consécutifs et on interpose entre leurs bases une rondelle de cuir graissé, pour pouvoir obtenir une fermeture hermétique; puis, à Taide d'un collier C à charnière m et à gorge creuse intérieure, qu'on peut serrer plus ou moins avec une vis, on exerce sur tout le contour des deux cônes en fer une pression aussi grande qu'on veut, parfaitement égale sur tout le contour des bases coniques, et qui ne produit aucun effet de torsion sur les tubes de verre. Cette disposition présente en outre cet avantage que l'appareil peut être monté et démonté dans un temps très court, et que, néanmoins, à la jonction des tubes, toute fuite de liquide est impossible. La tour de Savart n'ayant que 12 mètres de hauteur, on ne peut mesurer ainsi que des pressions inférieures à 16 atmosphères; pour pouvoir atteindre des pressions de 30 atmosphères, il fallait encore monter des tubes de verre sur une hauteur de 10 à 12 mètres. Dans ce but, Regnault fit élever sur la terrasse de la tour un mât vertical, maintenu invariablement fixe, et contre lequel les tubes de verre ont été appliqués exactement de la même manière que les précédents contre la planche de sapin fixée au mur de la tour.

Sur les tubes, on avait tracé d'avance des repères équidistants, séparés par un intervalle d'environ un mètre. Entre chaque repère, le mur sur lequel les tubes étaient fixés portait des tenons auxquels on pouvait accrocher un palier en fer destiné à porter un cathétomètre. On mesurait avec cet instrument la distance verticale des repères inférieurs (1) et (2), puis déplaçant le cathétomètre, celle des repères (2) et (3), et ainsi de suite.

Il suffisait dès lors, pour avoir la hauteur totale de la colonne mercurielle, de mesurer la distance qui séparait le niveau du mercure du repère immédiatement inférieur, ce qui se faisait en installant le cathétomètre au-dessous de ce repère. En ajoutant la hauteur verticale ainsi mesurée à celle du repère lui-même, on obtenait évidemment la longueur verticale de la colonne de mercure.

Le même système de mesure n'est pas applicable à la partie du manomètre qui s'élève au-dessus de la terrasse. Les tubes qui forment cette portion de la colonne ont été divisés en millimètres directement sur verre, puis assemblés, en les plaçant rigoureusement dans la même verticale. On s'est assuré, en visant au cathétomètre une division du premier tube, que la superposition des trois autres ne changeait pas sensiblement sa position absolue, et, en mesurant la distance de deux de ses divisions, on a reconnu que cette superposition n'altérait pas non plus la longueur de l'intervalle des divisions. Au point de raccordement de deux tubes se trouve ijéces-

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sairement une petite longueur non divisée; la dislance de la dernière division du tube inférieur à la première du tube supérieur était mesurée au moyen du compas, et Ton s'assurait que la longueur obtenue ainsi pour le premier point qui se trouve au-dessus de la terrassé était sensiblement égale à celle que donnait le cathétomètre.

Lorsque le niveau de la colonne de mercure dans le manomètre dépassait la terrasse, on obtenait sa hauteur en notant la division à laquelle s'arrêtait le ménisque supérieur. A cet effet, Tobservateur s'élevait aux différentes hauteurs dans une chaise mobile qu*un mécanisme particulier permettait de faire monter ou descendre le long du mât.

Avec toutes ces précautions, l'erreur était certainement inférieure à un demi-millimètre.

Supposons maintenant le grand tube que nous venons de décrire mis en communication, par sa partie inférieure, avec un récipient. Pour avoir la pression exercée dans le récipient, il faut ajouter à la pression due à la colonne de mercure la pression atmosphérique qui s'exerce au sommet de la colonne mercurielle. On la déduisait, au moyen de la formule de Laplace (497), de l'observation faite au niveau du sol avec un baromètre fixe.

La température du mercure soulevé dans un tube aussi long était loin d'être uniforme dans toute la hauteur; au moven de thermomètres placés de distance en distance le long du tube, on obtenait la température de ses diverses sections, et Ton pouvait ainsi calculer la hauteur qu'aurait eue une colonne de mercure à 0° capable de faire équilibre à la même pression.

503. Manomètres à tube d'acier. — En substituant au verre, dans la construction de la grande branche, le fer ou l'acier, M. Cailletet et M. Âmagat ont pu réaliser des manomètres à air libre d'une hauteur bien plus grande. M. Amagat a pu ainsi installer, contre lés parois d'un puits de mine *, un tube d'acier de 2 millimètres de diamètre intérieur, formé de bouts de 25 mètres raccordés entre eux par des tubes de verre plus larges; ces tubes de verre laissaient voir le mercure à certains niveaux déterminés ; la hauteur totale permettait la mesure d'une pression de 431 atmosphères.

MM. Cailletet et Eiffel ont installé à demeure, dans la tour Eiffel, un tube maîfométrique en acier, de 4 millimètres de diamètre intérieur, relié par sa partie inférieure à un récipient en fer contenant du mercure, et s'élevant jusqu'à la hauteur de 300 mètres. Pour permettre l'observation du niveau du mercure sans aucune solution de continuité, on a disposé sur le trajet du tube d'acier, tous les S™, 75,