UQÏÏËFAGTION PAR DIMINUTION DE VOLUME. -M. Berthelot a

liquéfié Tacide carbonique, et plusieurs autres gaz, en enfermant celui-ci dans la tige d'un gros thermomètre à mercure, à parois très résistantes et pouvant supporter une pression intérieure de 800 atmosphères. Le haut de la tige, où se trouvait le gaz, était refroidi par de la glace ou par l'évaporation de Téther.

En chauflant le réservoir, le mercure montait dans la tige et comprimait le gaz qui finissait par se liquéfier, s'il était au-dessous de son point critique à la température ordinaire.

Il est plus commode d'employer dans le même but l'appareil de M. Cailletet décrit au paragraphe précédent. La simple compression suffit pour amener l'acide sulfureux, l'acide carbonique et le protoxyde d'azote â l'état liquide.

5. UQUÉFACnON PAR ACCUMULATION DE GAZ DANS UN R£CI- '. — M. Natterer a pu liquéfier en grande quantité certains

en les accumulant dans la crosse d'un fusil à. vent.

M. Bianchi a construit, pour répéter cette expérience, un appareil plus commode. 11 consiste en un réservoir en bronze très rMsianty possédant une soupape s'ouvrant de dehors en dedans, et présentant un robinet à vis pour faire sortir le liquide qui s'y fbrme. On visse ce réservoir, du côté de la soupape, sur le tube d'une pompe à air analogue à celle que nous avons décrite (L. m, Chap. VI, g 14) ; elle puise le gaz sec dans un gazomètre et le refoule dans le réservoir. Celui-ci est entouré de glace pour refroidir le gaz qui s'échauffe par la compression ; le corps de pompe est entouré d'eau pour la même raison. Avec cet appareil on peut liquéfier de grandes quantités de protoxyde d'azote.

Il présente pourtant quelques inconvénients qui en restreignent Tusage. L'espace nuisible de la pompe limite la pression qu'on peut obtenir; le piston ne tenant pas d'une façon absolue, l'air extérieur pénètre en partie dans le corps de pompe et se mélangeant au gaz retarde et empêche même sa liquéfaction ; enfin la soupape du réservoir, n'étant pas parfaite, laisse toujours fuir un

peu de gaz quand le vide vient à se produire dans le corps de pompe.

M. Cailletet a imaginé, dans le même but, une pompe ipii M présente pas ces inconvénients et dont la partie principale est représentée (igure 234. Le gaz est admis dans le corps de pompe à travers un robinet R qui s'ouvre et se ferme automatiquement par le jeu de l'instrument au moment voulu. Un piston plein A en acier refoule le gaz à travers la soupape s dans un petit d6me d'où il se rend par le tube TT dans le réservoir. Le piston A est recouvert de mercure; non seulement ce métal empêche toute fuite, mais étant soulevé en même temps que le piston il passe en partie par la soupape s ne permettant à aucune trace de gaz de demeurer au-dessous de celte soupape : l'espace nuisible est ainsi annulé. Du reste la petite quantité de mercure qui reste au-<lessus de ( empêche les fuites de cette soupape. L'emploi de cette pompe évite absolument le mélange de l'air, cl la liquéfaction s'opère bien plus aisément.

Le réser\'oir qu'emploie M. Cailletet est composé duo faisceau d'une dizaine de tubes communi- fb. xu.

quant entre eu\ par la partie supérieure, et dune contenance totale de 4 litres. A égalité d'épli»sour de paroi et de capacité, l'ensemble decesluï)es tonném nvipienl bioii plus résistant qu'un vase uoique ivoir P- '" * SOO, note) : ils peuvent supporter une pression inlérieura àt plusieurs centaines d'atmosphères.

Une heure suffit pour obtenir 400 à 500 grammes d'acide carbonique ou de protoxyde d'azote liquide.

6. MÉTHODE DE FARADAY. — Faraday (<) a liquéfié la plupart des gaz en produisant ceux-ci par une réaction chimique à l'intérieur d'un vase clos : la masse du gaz augmentant de plus en plus, la pression croit jusqu'à ce que la liquéfaction commence. Celle-ci a lieu à partir du moment où la force élastique du gaz devient égale à la force élastique maxima correspondant à la température de la paroi la plus froide, d'après le principe de Watt.

L'appareil que Faraday employait était un simple tube de verre à parois épaisses, courbé en A (fig.

2S5). Dans Tune des branches T on mettait les substances solides ou liquides capables d'engendrer le gaz; on chauffait celle-ci, si c'était nécessaire, pour produire la réac- fic 235.

tien. On refroidissait l'autre branche t, et c'est dans cette branche que le liquide apparaissait (*).

En employant la môme méthode, Thilorier est arrivé à liquéfier en grande (fuantité l'acide carbonique, au moyen d'un appareil cpie nous allons décrire, sous la forme plus solide que lui ont donnée MM. Donny et Mareska.

Il se compose {ï\g. 236) d'un générnteur G et d'un condenseur R pouvant communiciuer au moment voulu par un tube de cuivre

(1) Michel Faraday, né le 22 septembre 1791, à Newington-Duits, près do Londres, est mort le 25 août 1867. Il fut d'abord préparateur de Humphry Dary, et devint ua des plus grands physiciens de TAngleterre.

(2) Faraday employait un moyen très ingénieux pour obtenir la densité de ces liquides difficilement maniables. Il enfermait dans la branche t avant l'opération des perles creuses en verre numérotées, et lestées de telle façon qu'elles restassent en équilibre sans monter ni descendre dans des liquides de densités croissantes. Le gaz étant liquéfié, un certain nombre de perles restaient au fond du liquido, les autres venaient flotter à la surface. On •avait ainsi que la densité de ce liquido était comprise entre deux densités a et à connues. On pouvait rendre l'expérience aussi précise que Ton voulait en la répétant avec d'autres perles, lestées de façon à rester en équilibre dans des liquides de densités plus voisines et comprises entre a et b.

5Sf UVRE IV. — CHAPITRE IX

rouge (, et représentant les deux branches du tube de Faraday. Ces vases sont en plomb; ils sont revêtus exactement d'une enveloppe eu cui*TB rou^ entourée ie cercles en fer fo^ juxtaposes les mu aux eut res ; les fonds sont matoleous pv des plaques de lia reliées entre elles par des ti^ d> même métal. Le ^ nérateur peut étn* fermé par une girniture i vis creusée ric. «8. d'un canal présen-

tant un robinet V (représenté en coupe en V"). 11 est porté par deux touriUoos M' qui permettent de l'incliner à volonté.

On commence par introduire dans le générateur 1 800 gramiof} de bicarbonate de soude et 4 litres 1/S ea\-iron d'eau tiède ; ot dispose ensuite au milieu un cylindre de cuivre rouge conleaul 1 000 grammes d'acide sulfurique. On ferme le générateur, «t m l'incline légèrement pour verser une petite quantité d'acide sur le bicarbonate. La réaction se produit et de temps en temps <n incline le généraleur pour verser une nouvelle quantité d'addt jusqu'à ce qu'il n'en reste plus. L'acide carbonique ne se liquéfc gt^néralement pas dans le généraleur m^me, car il est habituellement à une température supérieure à son point critique (Si à Sfi; mais dès qu'on relie le générateur au condenseur par le tube I d que lo robinet à vis \ est ouvert pour permettre la commimiatiOD, le gaz acide carbonique se précipite dans le récipient fraidL et s'y condense en grande partie <'). En fermant le robinet V Ai

(1) L* condpDsition □« prut fire que pvliellB, éar la dvtoala da pa ibiiMi la température Ju gcnéraleur, cl sicondensalion élè*« mUb du coadMinr: le p«BMge cessa de s'erTfCluer quand les dtnx t«mpér«liirea a« «ont cfiC- •éot, U force clastiqnc taal aaMi devenue la mtme iaa* !«• deai nM>

condenseur, on peut conserver indéfiniment ce liquide. Le tube l étant enlevé, si Ion ouvre le robinet V, après avoir incliné le condenseur, comme le représente la figure, un jet de liquide s*ëchappe par roriiice. On peut le recueillir dans une éprouvette de verre, et le liquide s*y conserve quelque temps à l'air, rébullition n'ayant pas lieu, par suite de la caléfaction qui se produit.

En recevant dans une boîte métallique a parois minces, le jet gazeux qui sort du générateur, le froid provenant de la détente du gaz produit la solidification de l'acide carbonique qui, passant directement de Tétat de gaz à l'état solide, se présente sous forme de fines aiguilles cristallines enchevêtrées les unes dans les autres; aussi est-ce une sorte de neige qu'on trouve en ouvrant la boite.

7. MÉTHODE DE M. PICTET. —A l'époque (1877) où M. Cailletet, en France, liquéfiait les gaz réputés permanents, M. Pictet, à Genève, arrivait au même résultat par un procédé différent.

La méthode qu'il a employée est la même que celle de Faraday, mais avec une disposition ingénieuse pour porter à une très basse température la partie du vase où doit s'opérer la condensation (flg. 237).

Le gaz est produit à l'intérieur d'un obus L, formant une cornue très résistante, et se rend dans un tube en cuivre M qui lui fait suite ; ce tube possède un robinet à vis R à son extrémité et un manomètre métallique m gradué jusqu'à 800 atmosphères, par la méthode que nous avons indiquée (L. III., Chap. IV, g 2, note 1),

Ce tube M est entouré par un manchon en cuivre H renfermant du protoxyde d'azote liquide, dont on détermine l'évaporation rapide en faisant le vide dans le manchon ; il en résulte un refroidissement énergique. Far le système de pompe EF, le protaxyàe d'azote est extrait du manchon H, et comprimé dans un second tube K, refroidi vers — 70^ par un moyen que nous allons faire connaître dans un instant ; le protoxyde d'azote 8*y liquéfie et s'y refroidit. Un tube k le ramène dans le manchon H, où l'évaporation rapide de ce liquide, déjà très froid, abaisse la température vers — 140", d'après M. Pictet.

Le tube K est refroidi par un procédé ideotique à relui qu serl à refroidir le tube M : un manchon C contenant de l'icid; sulfureux liquide entoure letubeK. L'acide sulfiu^ux est ^-oUtili» rapidement par le système des pompes AB, qui le compriar

dans un mancbon D dont la température reste peu éle\'ée, prire à un courant d'eau Irav^sant le tube central Q ; Yicide soUlh reux s'y liquéfie, el ce liquide est ramené de D dans Cpir b tube d.

On voit que, par cette disposition, cm ne perd ni le prDlox}4f d'azote ni l'acide sulfureux : le refroidissemeol est obtenu p* une dépii^nse de travail mécanique.

Dans quelques expmences M. Pictel remplaçait le pnUji^ d'azote par l'acide carbonique; la lempératore <^teaiK lion dans le manchon H était — iW.

Par ce procède, M. Pictet a liquéfié, et solidifie en partie, l'oxygène et l'hydrogène.

L'oxygène était préparé en mettant dans la cornue L du chlorate de potasse mélangé de chloinire do potassium. En chauffant celle-ci, la force élastique atteignait en une heure à peu près 526 atm. Puis elle diminuait un peu, pour se fixer, au bout de quelques minutes, à 470 atm. ; elle restait alors stationnaire malgré la masse d'oxygène de plus en plus considérable qui rem^)lissait l'appareil, signe certain de la liquéfaction de l'oxygène à l'intérieur du tube. Aussi, en ouvrant le robinet R, voyaiton s'échapper un jet liquide transparent de 10 à 12 cent, de longueur entouré d'un nuage neigeux, dû à l'oxygène solidifié par le froid intense produit par la rapide vaporisation du liquide.

M. Pictet a trouvé pour les forces élastiques maxima de l'oxygène :

a — 130'' 273 atm.

à — 140^ 252 atm.

L'hydrogène fut préparé en chauffant dans l'obus L, un mélange de formiate de potasse et d'hydrate de potasse (*). La liquéfaction se produisit dans le tube à — 140** sous la pression de 650 alni. En ouvrant le robinet, il s'échappa un jet d'un liquide opaque, d'une teinte bleue d'acier ; puis le jet devint intermittent, par suite de la solidification de l'hydrogène à l'intérieur du tube, due au froid produit par l'évaporation. Les gouttelettes de ce li(piide, en frappant le sol, produisaient le bruit de grenaille de plomb vivement projetée.

Depuis longtemps les propriétés chimiques de l'hydrogène l'avaient fait ranger parmi les métaux ; cette belle expérience montre qu'à l'état solide ou liquide il présente l'aspect métallique.

(1) La réaction est la suiYtinto :

KO,HO -f KO,C«HO» = 2K0,C«0* + 2H

Le (^z aiasi obtenu est parfaitement pur et sec.