CHAPITRE IX

1. PRINCIPE DES MÉTHODES EMPLOYÉES POUR UQUÉnEE U» GAZ. — Aujourd'hui, tous les gaz ont été liquéfiés; parconsé» quent, tous peuvent être considérés comme la vapeur d'un cei^ tain liquide. Nous connaissons les circonstances nécessaires i la condensation d'une vapeur ; nous allons les rappeler, afin de mieux faire comprendre les métliodes employées pour liquéfier les gaz.

La première condition requise est que la température du gu soit inférieure à son point critique, puisqu'au dessus le fluide ae peut affecter que Tétat aériforme. Mais elle ne suffit pas ; il faut encore amener la vapeur dans des circonstances de température et de pression telles qu'elle soit saturante : alors un refirndissement ou bien une cause quelconque qui, à la même tempé> rature, augmenterait la force élastique, si celle-ci ne possëdiil déjà sa valeur maxima (diminution de volume ou augmenUtioa de la masse du gaz), amène forcément la condensation d*iiae portion ou de la totalité de la vapeur.

D*après cela, on peut classer ainsi qu'il suit les méthodes employées pour la liquéfaction d'un gaz :

1^ — Refroidissement du gaz; la liquéfaction se produit po« une température d'autant moins basse que la pression esi pin forte.

2« — Augmentation de la force élastique du gaz à la mèiM température; la liquéfaction se produit pour une pressioa d'autant moins forte que la température est plus basse; elle

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est impossible si la température est supérieure au point critique.

' C'est pourquoi les gaz de l'air, l'hydrogène, l'oxyde de carbone, le bioxyde d'azote et le formène, dont les points critiques correspondent à une très basse température, ne peuvent être liquéfiés par pi-ession à la température ordinaire; aussi ont-ils passé, jusqu'à ces dernières années, pour des gaz permanents.

On peut du reste augmenter la force élastique d'un gaz à la même température :

1' - En diminuant son volume ;

8" - En augmentantlamassegazeusecontenuedaiisun même volume.

Et, enfin, ce dernier résultat peut être atteint :

1* Soit en accumulant lo gaz dans un réservoir résistant à l'aide d'une pompe foulante ;

2* Soit on faisant naître, par une réaction chimique, â l'intérieur d'un vase, des masses de gaz de plus en plus considérables.

Toutes les méthodes employées ee rattachent à l'un des procédés que nous venons d'énmnérer.

t. LIQDÉFACTION PAR REFROIDIS- ■EMEUT. — Quand un gaz possède nae force élastique maxima inférieure à la pression atmosphérique, pour les basses températures qu'on peut obtenir à l'aide d'un mélange réfrigérant, on le liquéfle eo le faisant arriver dans un tube eo U (llg. 231) débouchant dans l'atoiosphère par une pointe eflllëe, et placé au milieu de ce mélange réfrigérant. La force élas- fk. tsi. tique totale dans ce tube étant

égale à celle do l'atmosphère, le gaz ne peut le remplir entièrement à la température basse du tube, et il se transforme en liquide à mesure qu'il y pénètre.

En entourant le tube simplement de glace, on liquéfie Thypoazotide, Tacide hypochloreux, le chlorure de boro pur, dont les points d*ébullition sous la pression normale sont respectivement 22% 20* et 17».

En entourant le tube d'un mélange de glace pilëe et de sel, on amène à l'état liquide l'acide sulfureux, qui bout a — 8"".

MM. Bussy, Drion et Loir, en refroidissant les gaz par de Tacide sulfureux rapidement évaporé, soit en faisant le %ide ao dessus, soit en y faisant passer un courant d'air, ont pu liquéfier le chlore, le cyanogène et Tammoniaque.

Faisons remarquer que ce procédé peut échouer si le gaz qu'on veut transformer en liquide est accompagné d'un autre gaz plus difficilement liquéfiable ; car le mélange peut remplir le tube sous la pression atmosphérique, quoique la forc« élastique propre à chacun des gaz soit inférieure à sa force élastique maiima pour la température du tube. C'est pourquoi on n*a pas réosei à li(|uéfler ainsi le chlorure de bore, tant qu'on l'a obtenu mélangé d'oxyde de carbone.

3. MÉTHODE DE M. CAILLETET. — M. Gailletet, au moyen da refroidissement intense produit par la détente, est arrivé à liquéfler les gaz réputés permanents jusqu'alors (oxygène, hydrogène, azote, oxyde de carbone, bioxyde d'azote et formène).

Le gaz est comprimé sous une pression de 200 i 900 atmoi^ phères à la température ordinaire : la liquéfaction ne se ftfh duit pas, car la température est au-dessus du point critiqoe. Mais alors on supprime brusquement la pression» ce qui penod au gaz de reprendre son volume primitif. Aussitôt, un brouillard se produit au milieu de la masse gazeuse, ce qui indique la formation de gouttelettes liquides, ou même de cristaux solides, dues à un abaissement considérable dans la température (*)«Ce

(1) Quand une masse gazeuse augmente de volume, elle repoasM les qui renvironnent, en surmontant les pressions qu'Us exercent sor sa Mfface : elle fournit ainsi un travail, et son énergie diminue d'autset (L. I. Cliap. I, g 8). Or la diminution d*énergie porte sur Téoergie celorifiqet:ittrement dit, une portion de la chaleur équivalente au travail prt>datt dl ^ truite; d'où le refroidissement (voir L. IV, Chap. XIV, | i).

LIQUÉFACTION DES GAZ HHl

brouillard ne dure qu'un instant, à cause du réchauffement presqu*immédiat qui a lieu dès que la détente a cessé.

Le gaz soumis à Texpérience est enfermé dans une éprouvette en verre TT (fl^. 222) dont la partie inférieure est large de deux

Fie. S3S.

centimètres environ, et dont la moitié supérieure est formée d'un tube à parois épaisses, de O^^^S à O^^^S de diamètre intérieur. La base de Téprouvette est amincie et recourbée, comme le montre la flgure.

Pour remplir cette éprouvette, on amène le gaz bien pur et bien desséché par un tube de caoutchouc H qu'on engage sur l'extrémité recourbée de l'éprouvelte, l'autre extrémité P étant ouverte. L*air est balayé par le gaz, et Ton fait passer celui-ci pendant assez longtemps pour bien enlever l'humidité adhérente aux parois du verre. On ferme ensuite à la lampe Textrémité effilée Py puis on redresse Téprouvette qui jusqu'alors avait été maintenue dans une position presque horizontale; une goutte de mercure G, introduite à l'avance dans la partie élargie^ vient tx>ucher alors la partie recourbée, et l'on peut enlever le tube de Baontehouc et transporter l'éprouvette ainsi fermée sans que Tair extérieur se mélange au gaz.

L'éprouvette est placée dans un réservoir B (fig. 283), en fer, à parois très résistantes, contenant du mercure ; on l'y assujettit 90 vissant sur ce vase un anneau taraudé A, dans lequel le bas du tube qui termine l'éprouvette est mastiqué. De cette façon, la partie large et peu résistante de celle-ci se trouve contenue antièrement a l'intérieur du réservoir.

Au-dessus du mercure, le réservoir B renferme de l'eau. C'est dn y injectant ce liquide â l'aide d'une petite pompe aspirante Eît foulante P, en tout semblable à celle d'une presse hydraulique, que l'on exerce la pression. Sous son influence, le mercure

monte d'abord dans la partie large de l'éprouvette, qui étant également pressée à l'intérieur et à l'extérieur ne nsque pas de se briser, et finit par apparaître dans le tube qui sort du réservoir. Le gaz comprimé occupe alors le volume très petit de la partie supériouro du tube, et possède une force élastique considérable.

Si à ce moment on vient i ouvrir un robinet A vis V, l'ffi comprimée s'échappe de l'appareil par le tube d, l'énonM tm» élastique qui y régnait cesse brusquement et l'on voit M pi^ duire dans le tube ce brouillard qui indique la liqué&etÎH« même la solidiflcalion du gaz.

Ajoutons qu'un manomètre métallique R' indique la ftif élastique.

Autour du tube, on peut mettre un mandioa U mapli d'en

froide pour abaisser la température du gaz qui s*échaufTe par la compression. Enfln, un cylindre plus large G protège Topérateur au cas où le tube ferait explosion.