P = AS

A désignant une constante qui ne doit dépendre que de la nature du liquide.

Dalton a trouvé la même valeur de A pour l'eau et pour l'alcool.

Si l'atmosphère, au lieu d'être calme, comme nous l'avons sup-

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posé, est agitée, la vapeur formée à chaque instant n'est plus seulement enlevée par simple diffusion : elle est emportée pluis rapidement par les courants qui renouvellent incessamment les couches d'air au contact de la surface liquide, et Tévaporation est beaucoup plus rapide. Cependant, Texpérience prouve que la formule précédente est encore applicable; mais la valeur qu'on doit attribuer à A est d'autant plus grande que le courant d'air est plus rapide.

758. Ébuliitlon. — Quand un vase plein d'eau est mis sur le feu, on voit, au bout de quelque temps, une foule innombrable de petites bulles se former contre les parois; peu à peu ces bulles grossissent et se détachent du vase pour s'élever au travers du liquide^ mais elles se condensent d'abord en route; bientôt enfin, loin de se condenser, elles grossissent en chemin et viennent crever à la surfacQ en agitant le liquide de mouvements tumultueux; on dit que celui-ci est en ébuUUion,

La température, qui s'est élevée peu à peu jusqu'au moment de l'ébullition, reste constante dès que celle-ci commence; la vaporisation du liquide est donc accompagnée d'une absorption de chaleur, chaleur latente de vaporisation^ analogue à la chaleur latente de fusion (741); inversement, la condensation d'une vapeur doit dégager une quantité de chaleur égale à celle qui est absorbée pen^ dant la vaporisation.

Les différents liquides entrent en ébullition aux températures les plus diverses. Le point d'ébullition, dans des conditions de pression déterminées, caractérise une substance donnée ; on indique généralement ce point pour une pression de 760 millimètres. Le tableau ci-joint fait connaître les températures d'ébullition de quelques corps :

Ether

Aniline

Chloroforme

Mercure

Eau

Soufre

Alcool amylique

Zinc

759. Rôlederalr dans rébuliition.— L'ébullition d'un liquide est précédée de l'apparition d'une foule de bulles gazeuses contre les parois du vase qui le renferme. Quand l'ébullition a duré un certain temps, et surtout dans un vase de verre, les bulles de vapeur partent toutes d'un petit nombre de points en chacun desquels on peut voir une bulle d'air en cessant un instant de chauffer. Si enfin on laisse le liquide se refroidir et ces bulles se dissoudre, l'ébullition recommencera péniblement quand on chauffera de nouveau : elle se fera par soubresauts et un thermomètre plongé dans le liquide n'indiquera pas une température uniforme en tous les points de la masse-

On doit à Gay-Lussac celte observation que, dans un vase de verre, la température de l'eau qui bout est plus élevée que dans un vase métallique de 1^,3 environ.

Ces faits montrent déjà que la présence de bulles d'air facilite l'ébuilition; les expériences suivantes sont encore plus frappantes. Donny, ayant chauffé, dans une sorte de marteau d*eau AB (fig. 525)

Fig. 55».

soigneusement lavé à Tacide sulfurique, de Teau bien purgée d air par Tébullition préalable, put la porter à 137°, dans un bain de glycérine, sans la faire bouillir; mais elle fut alors violemment projetée à l'autre extrémité du tube par une grosse bulle de vapeur formée subitement. Dufour, ayant fait un mélange d'essence de girofle et d'huile de lin ayant à 100° la même densité que l'eau, le chauffa à 120° environ et y laissa tomber des gouttes d'eau froides ; elles allèrent au fond où se produisit une vaporisation partielle et des gouttelettes restèrent en suspension au sein du liquide; on put alors porter la température à 178°, sans déterminer leur volatilisation, mais, si on les touchait avec un fil métallique, elles faisaient explosion.

Voici, d'après M. Gernez, les précautions à prendre pour porter un liquide à une température supérieure au point d'ébullition normal. On prend un long tube ouvert aux deux bouts, qu'on laisse d'abord séjourner au moins vingt-quatre heures dans une lessive de potasse; on le laisse égoutter; on y fait passer par aspiration de l'eau distillée bouillante jusqu'à ce que toute la potasse ait été entraînée, ce qui arrive après 15 ou 20 lavages; on laissé égoutter de nouveau, puis on lave à l'alcool absolu chaud pour faciliter la dessiccation; enfin, on chauffe le tube au rouge sombre dans la flamme du gaz et on s'en sert pour obtenir des tubes plus courts qu'on ferme à la lampe et que l'on conserve à l'abri de la poussière. Le liquide employé doit être exempt de parcelles solides : on le filtre ou on le distille en le recueillant dans des vases parfaitement nettoyés; on l'introduit dans le tube en le versant le long de la paroi et on le chauffe au bain-marie.

Supposons de l'eau portée dans un de ces tubes à une température supérieure à 100°. Si on y introduit un corps solide en fragments ou en poudre, l'ébuilition a lieu immédiatement, violente d'abord, puis plus calme et régulière quand la température est

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redescendue à 100°. Or, ces corps solides ne doivent cette propriété qu'à Tair qu'ils apportent avec eux. En effet :

1*" Les corps solides qui provoquent l'ébullition des liquides surchauffés perdent leur propriété quand ils ont été fortement chauffés; exemple : un fil de platine qui vient d'être porté au rouge vif par un courant électrique.

2° Les corps dont la surface n'a pas été au contact de l'air, et qui ne contiennent pas de gaz à leur intérieur, sont sans action; exemple : les précipités pulvérulents.

3«> Les corps solides sans action chimique sur le liquide surchauffé cessent de provoquer la formation de bulles de vapeur quand ils ont servi plus ou moins longtemps à entretenir l'ébullition.

4o Les corps solides rendus inactifs redeviennent actifs loi^squ'ils sont exposés au contact de l'air.

Donc, aucun corps solide ne possède par lui-même la propriété de provoquer l'ébullition des liquides surchauffés ; mais une atmosphère gazeuse, si petite qu'elle soit, la détermine toujours. L'expérience suivante, due à M. Gernez, est concluante à cet égard : dans de l'eau surchauffée^ on introduit une petite cloche formée à l'extrémité d'uiî tube par un étranglement de ce tube (fig. 526); immédiatement, la bulle d'air emprisonnée sous cette petite cloche devient le point de départ d'un nombre indéfini de bulles de vapeur; si on suspend alors l'action de la chaleur, la vapeur se condense dans la cloche, mais il reste une très petite bulle d'air; si on chauffe de nouveau avant qu'elle se soit dissoute, ^'^s- 520. •

tout recommence ; mais si on attend

qu'elle se soit dissoute ou si on a disposé la cloche comme l'indique la figure, de manière à pouvoir la renverser et laisser partir la petite bulle d'air, l'ébullition est suspendue et on peut de nouveau surchauffer lé liquide.

Il semble donc, en résumé, que la vapeur d'un liquide exige, pour se développer, une surface libre préexistante^ surface libre proprement dite ou surface d'une bulle gazeuse : un liquide ne peut se transformer spontanément en vapeur en un point quelconque de sa masse.

760. Influence de la pression sur la tempéràtnre d'ébullition. —

Un liquide bout à la température à laquelle la tension maxima de sa vapeur est égale à la pression ambiante.

On fait, pour démontrer cette proposition, réxpèriénce suivante :

AB (fîg. 5â7) est un tube recourbé à deux branches dont Tune B^ plus courte, est fermée à son extrémité; cette petite branche est entièrement pleine de mercure, à Texception d'une goutte d'eau placée à sa partie supérieure. En plaçant ce tube dans un grand ballon où Ton fait bouillir de l'eau, on le porte à la température d'ébullition de ce liquide ; la goutte d'eau se vaporise et le mercure,

refoulé par la tension de la vapeur, desecDd dans la petite branche et monte dans lautre jusqu'à ce que son niveau soit le même des deux côtés; alors la tension de la vapeur se trouve exactement équilibrée par la pression atmosphérique, c'est-à-dire par la pression sous laquelle a lieu l'ébullition, ce qui démontre le principe énoncé. ^ -

Ce principe peut d'ailleurs s'établir à pmri. En effet, pour que les bulles de vapeur puissent se développer au sein du liquide, il faut que la vapeur qui les gonfle puisse surmonter la pression ambiante ; or cette vapeur possède une tension au plus égale à la tension maxima; il faut donc que la température soit au moins telle que la tension maxima égale la pression ambiante. Réciproquement, si le liquide renferme un grand nombre de bulles gazeuses, ces bulles se saturent de vapeur et, quand la tension de cette vapeur est capable, à elle seule, d'équilibrer la pression extérieure, la bulle grossit indéfiniment et se dégage.

Toutefois, pour étudier avec rigueur le développement de ces bulles, il importe de tenir compte de la pression de l'air qu'elles renferment et des actions capillaires à leur surface. Soit R le rayon d'une petite bulle ; la pression de l'air qu'elle renferme varie en raison inverse de son volume et proportionnellement au binôme de dilatation; on peut la représetner par k —^z—- Ajoutons la tension

maxima F de la vapeur d'eau, et nous aurons la pression totale qui règne à l'intérieur de la bulle :

Fig. 527.

i -{- at

Soit, d'autre part, A la tension superficielle; la pression capil-

laire -«- s'ajoute à la pression p qui règne dans le liquide au point

où se trouve la bulle, et celle-ci est soumise extérieurement à la

SECOND CHANGEMENT D ETAT

pression

Le rayon de la bulle devra, pour l'équilibre, être tel que ces deux expressions soient égales, ce qui peut s'écrire

Représentons le second membre en fonction de R par les ordonnées de la courbe MBIS (fig. 528). Cette courbe est asymptote à la droite Xx dont Tordonnée constante est F, et elle rencontre en outre cette asymptote en un point B, toujours réel, dont Tabscisse est

+ OLt)

Au lieu de supposer que la température s'élève, imaginons, ce qui revient au même, que la pression ambiante diminue et qu'une source de chaleur convenable maintienne la température p constante. Si p est supérieur à F et représenté par une ordonnée telle que OP, la grosseur de la bulle est représentée par l'abscisse du point M de la courbe qui a OP pour ordonnée. La pression diminuant, la bulle grossit. Quand p devient inférieur à F, la construction donne deux positions d'équilibre, correspondant aux abscisses P'M' et P'M"; la

première est stable, car si on imagine que R augmente, p devient plus grand que l'ordonnée de la courbe. Enfm, quand le point M atteint le point I où la tangente à la courbe est horizontale, l'équilibre devient instable, la bulle grossit aussi rapidement que le permet la chaleur fournie par le liquide ambiant et se dégage.

L'abscisse du point I est

Fig. 588.

3 Af (1 + oLt) 2A

et l'excès correspondant de F sur p est égal à

4 • / 2Aa