Tr«nipe à mercure. — Pour obtenir un vide aussi parfait

RARÉFACTION ET COMPRESSION DES GAZ il9

possible dans des récipients de petite dimeosion, on a recours à un appareil reposant encore sur un nouveau principe et joignant, à l'avantage de fournir les meilleurs vides que nous sachions réaliser, celui d'une manœuvre très simple, et en quelque sorte automatique. C'est la trompe îi mercure, ou aspirateur de Sprengel, perfectionnée par MM. Alvergniat.

Un tube étroit G [flg.

400), long de 1",50 environ, est en communication avec le récipient adapté en E dans lequel on veut faire le vide. Du mercure s'écoule goutte à goutte par l'orifice T et forme dans le tube C des

index de plus en plus '

rapprochés' k mesure qu'ils s'éloignent de T, La vitesse d'écoulement est telle que chaque index ne

prend naissance qu'après '

la descente du précédent, '

et enferme entre ce dernier et lui 4ine portion de l'air du récipient. L'ensemble de ces index forme une colonne barométrique discontinue qui s'accroit sans cesse'et qui descend vers Ut Clive à mercure B, en vertu de sa pression supérieure & la pression atmosphérique et

de la vitesse acquise par ■ . ' '

la chute. Les bulles d'air '^'

entratflées dans ce mouvement s'échappent & travers le mercure de

la cuvette sur laquelle on peut les recueillir, et le vide se fait de plus en plus dans le récipient.

L'écoulement du mercure s'obtient au moyen d'un siphon AGOHPT formé d'une suite de tubes recourbés. Le réservoir A, d'où s'écoule le mercure, est, à l'aide d'une tresse qui le soutient, élevé jusqu'en 2 au-dessus du plus haut coude du siphon; le siphon est alors amorcé et l'écoulement commence. On règle sa vitesse en fixant, dans une position convenable 3, le niveau du mercure qui s'écoule.

Voici maintenant les dispositions de détail. L'ampoule H, où le vide existe au début, reçoit la petite quantité d'air que le mercure pourrait avoir entraîné avec lui, de manière qu'il en soit complètement purgé en arrivant en T. Pour chasser l'air qui peut s'accumuler dan^ l'ampoule H, on ferme le robinet qui la fait communiquer avec l'orifice d'écoulement, et on soulève le réservoir A jusqu'à ce que le mercure remplisse complètement l'ampoule et s'élève au-dessus du robinet F ouvert. On ferme ensuite F en laissant au-dessus la petite colonne de mercure qui est sortie et qui donne une fermeture hermétique, puis on rétablit la communication avec l'orifice d'écoulement.

Un baromètre tronqué, placé entre E et T, permet d'apprécier le degré de raréfaction obtenu. Pour le mesurer exactement, on emploie la jauge de Mac-Leod, dont le principe est exactement Finverse de celui du manomètre de Regnault (516). C'est une ampoule J qui communique librement par un tube latéral avec le récipient, et à la base de laquelle on a amené, au début de Topération, une colonne de mercure par le robinet o, qu'on a ensuite fermé. En élevant A et en ouvrant o, on isole dans l'ampoule une masse d'air qui se trouve ensuite comprimée dans le tube J jusqu'à ce que la différence entre les niveaux du mercure dans J et dans le tube voisin, évaluée à l'aide de l'échelle f, soit notable. Si elle est, par exemple, ^de lO"" et que la masse d'air comprimée se trouve ainsi réduite à un millième de son volume primitif, on dit que le vide a été fait à un centième de millimètre.

Par suite du fonctionnement de l'appareil, le mercure s'accumule dans B et diminue dans A. Pour remplir le réservoir, on ferme 0, on met A dans la position 1 et on tourne R, de manière que la msyeure partie du mercure passe de B en A. On ramène R à sa position primitive, puis A et enfin 0.

En employant du mercure très sec et en plaçant entre le récipient et la trompe un tube à acide phosphorique pour absorber la vapeur d'eau et un tube à sélénium pour absorber les vapeurs de mercure, on obtient un vide de Crookes. Si Ton veut opérer rapidement, il

suffit d'adapter au récipient plusieurs trompes au lieu d*une. MM. Alvergniat en mettent jusqu'à six.

549. Trompe à eau. — Enfin, on emploie fréquemment dans les laboratoires, surtout pour produire une aspiration au travers d'un appareil, une trompe à eau dont le

fonctionnement diffère notablement de celui de la trompe à mercure. Elle se compose essentiellement de deux ajutages coniques (fig. 401) dont les pointes sont placées en regard Tune de l'autre; on fait arriver par l'un des ajutages de l'eau sous forte pression; en passant d'un ajutage à l'autre, cette eau produit une aspiration et, si l'espace environnant forme une chambre close munie seulement d'un robinet, il se produit par ce robinet un appel d'air. Si la pression de l'eau est suffisante et l'appareil bien construit, on peut ainsi faire le vide jusqu'à la tension maxima de la vapeur d'eau.

550. Expérienees diverses. — Dans les cours. On fait ordinairement,avec la machine pneumatique, un grand nombre d'expériences destinées surtout à mettre en évidence l'existence de la pression

Fig. 401.

Fig. 402.

Fig. 403.

Fig. 404.

atmosphérique, et que, pour la plupart, nous nous contenterons de rappeler; telles sont celles du crhe-vessie (fig. 402), du jet d'eau dans

le vide (fig. 404), et des hémisphères de Magdebourg (fig. 403). Celte dernière expérience nécessite cependant quelques explications : deux hémisphères creux en cuivre, H et H', se superposent exactement, et forment, par leur réunion, une sphère hermétiquement close; on fait le vide à son intérieur et il faut alors un effort souvent considérable pour séparer les deux hémisphères Tun de l'autre.

Il est facile d'en calculer la valeur; car il est, pour chaque hémisphère, égal à la résultante des actions que l'atmosphère exerce sur sa surface sphérique. Or, isolons au milieu de l'atmosphère une masse gazeuse égale à celle que déplacerait cet hémisphère supposé fermé par un plan; cette masse sera en équilibre sous l'action de son poids et des pressions exercées sur elle par l'air environnant; par conséquent, si l'on néglige le poids, toujours très petit par rapport aux actions extérieures, on pourra dire que la résultante des actions exercées par l'atmosphère sur la surface sphérique est égale et contraire à Teffort supporté de bas en haut par le grand cercle qui lui sert de base, c'est-à-dire qu'elle est égale à l'action totale de l'atmosphère sur ce même grand cercle *.

L'effort à exercer sur l'hémisphère H (fig. 403), pour le séparer de l'hémisphère H', est donc égal au poids d'une colonne de mercure qui aurait pour base le grand cercle qui les réunit et pour hauteur la hauteur barométrique.

1. Ce résultat peut encore s'établir comme il suit. Soit ta (Ûg. 403) un élément de la surface hémisphérique H, et p la pression atmosphérique; la force AP»

normale à l'élément co, est /><o, et la compo- H sanle AN, perpendiculaire au plan BB', qui seule

agit pour réunir les deux hémisphères, a pour . valeur

>. j)b>cosa = pw',

\ b)' désignant la projection de co sur le plan \ BB\ Pour chaque élément (o, on a une compo-

k g ^ j^ santé jow', et la résultante de toutes ces forces

est

R étant le rayon commun aux deux hémisphères. D*un autre côté, si p' est la pression du gaz intérieur, la résultante des forces qui tendent à éloigner H de BB' a pour valeur

p'7tR2.

La résultante totale est do;ic

c'est la force qu'il faut appliquer à chaque hémisphère pour le séparer de l'autre.