ÉTAT HYGROMÉTRIQUE. — L'air est rarement saturé de vapeur

f d'eau. Le rapport ^ qui existe entre la force élastique f propre a

la vapeur d'eau contenue dans l'air et la force élastique F qu'elle aurait si elle était saturante, a reçu le nom d^élat hygromé*

(i) De lypo;, humide^ el de jiixpov, mesure.

HYGROMETRIE 617

trique ou de fraction de saturation. En désignant cette grandeur par e on a, d'après cette définition :

Comme la valeur maxima de f est F on voit que e est un nombre compris entre zéro et Tunité : il atteint cette dernière valeur quand Tair est saturé d'humidité.

Si p est le nombre de grammes qui représente la masse de la vapeur d'eau contenue dans V cent, cubes d'air humide, à la température i, et si f est en cent, la hauteur de la colonne de mercure qui fait équilibre à la force élastique de la vapeur d'eau, OD a :

si n représente en atmosphères C.G.S. la force élastique de cette vapeur d'eau, la formule devient (Ghap. X, g 2) :

(2 M p = 0,001 276 VnX 0.622

0,622 étant la densité par rapport à Tair de la vapeur d'eau.

Celle densité est bien, il est vrai, un peu variable avec la température et avec la force élastique, comme nous Tavons vu, mais fe» travaux de Regnault ont montré que, dans les limites où peu- ^ent varier la température et la force élastique de la vapeur d'eau 'nriosphérique, on ne commellrajamais qu'une erreur très faible

^ «doplant ce nombre. Le plus souvent même on remplace le

t>ïxH>re 0,622 par le nombre plus simple - (= 0,625), qui en dif-

^^^ ti'ès peu.

^es trois quantités e, feip étant reliées par les égalités (1) ^ (^)t si l'une des trois est connue les deux autres le sont *K^^ement. Aussi, au point de vue expérimental, les détermi-

nations de ces trois quantités constituent un seul et i problème.

Les méthodes qui servent à effectuer ces déterminations vent se grouper sous quatre types distincts, étant fondées : — Taugmentation de masse de substances avides d'eau (hygron chimiques), — 2* sur la condensation de la vapeur d*eausi paroi qui se refroidit (hygromètres à condensation), — le refroidissement dû à Tévaporation plus ou moins acti l'eau exposée à l'air (psychromètres), — 4° sur rabsorpiion vapeur d'eau par des substances organiques, d'où résuit déformation mesurable de ces substances (hygromètres sorption).

Comme, pour l'exposé de la première méthode, nous ) besoin de connaître la formule qui donne la masse d'un n d'air humide, nous commencerons par indiquer comment tablit.

2. CALCUL DE LA MASSE D'UN GAZ HUMIDE. — Soit V le ^ en centimètres cubes d'un gaz humide à la température I i la pression totale qu'exerce, à Paris, H cent, de mercure i ( est la hauteur de mercure qui ferait équilibre à la force éla propre à la vapeur d'eau contenue dans ce gaz, H — f hauteur de mercure qui ferait équilibre à la force élastique] au gaz lui-même, le gaz et la vapeur d'eau occupant cha< môme espace de volume V. On a donc, en désignant par p'i p les nombres de grammes qui mesurent les masses respectif gaz et de la vapeur d'eau, et par d la densité du gaz par n à l'air :

d'où, pour le poids du gaz humide :

76 (i + 0,0(BMa/;

HYGROMÉTRIE 619

Dans le cas de l'air rf = 1, et la parenthèse du numérateur devient [H — f{i — 0,622)] = (H — 0,378 f) d'oh :

ou encore, en adoptant pour la densité de la vapeur d'eau le

nombre -, comme 1 — - = -, on a:

qui est la formule la plus souvent employée. En désignant par N la force élasti({U6 totale du mélange et par n la force élastique propre à la vapeur, en atmosphères C.G.S. les formules (8) et (5) deviennent respectivement :

(^ >nc^ P 0 001 976 V[rf(N-;i)-f 0,622/1] (8 bis) P = 0,001 276 1^0^003065/

(5 bis) P = 0,001 276

3. HYGROMÈTRE CHIMIQUE. — Un des procédés, qui se présente le p/ijs naturellement à Tesprit pour doser la quantité de vapeur (eau répandue dans Tair, est de faire passer un volume connu de ^^ air humide sur des substances telles que Tacidc sulfurique or- "ïaife ou l'acide phosphorique anhydre, qui dessèchent les gaz,

* s*emparant de la vapeur aqueuse qu'ils renferment. L'aug- ^ntnlion do masse de ces substances, facile à obtenir par la ba- ^^o, donne la masse de la vapeur d'eau contenue dans la quan- '^ <l*air qui a traverse les tubes desséchants. 'Cette méthode ^Urtnnt n'a été employée pour la première fois qu'en 1841 par

• G. Hrunner professeur de chimie à Berne.

On réalise l'expérience à l'aide de l'appareil représenté pw U figure 24â. Un ou deux tubes A et A', i-enfermant des malii-nt

desséchantes, généi-alement de la poocc suirurique. Mat|i« courus p.ir un courant d'air, puisé par le tube e. Ce mouvnX de l'air est obtenu à l'aide de l'aspirateur \'. r*lui-ci (*l ■ vaso ([iii au début de rcx]>éricnce doit être rempli d««; * liquide s'éu'oule par un robinet r, dans un second vase usi^ V, et l'air qui a traversé la série de tubes desséchants n («•

La formule qui àoaae la masse d'un gaz nous f l'égalité :

p=0,001S93 70/7-i af =0,001293x0,622;

d'où l'on tire, la valeur de f. On voit qu'il n'est ] connaître la tcmpératuro (' de l'air ambiant; ia Ici de l'aspirateur est seule nécessaire.

Le seul inconvénient de l'hygromètra chimique est do l'expcricncequ'ilfautfairc pour avoir une massej mesurable par la balance. Fondant sa durée, l'état byi de l'air peut varter, et l'on n'obtient ainsi qu'une in

4. HTGROHÉTRES i COMDEHSATIOII. —Quand uoe |M d'une grande masse d'air humide se refroidit, il n'en cun changemcnl dans la force élastique totale du n zeux, ni dans le rapport des forces élastiques propn de!> gaz (c'esl-j'i-diru dans la composition du niéUnge] tant qu'il n'y a pas condensation de l'un d'eux; aussi doit-il consencr, malgré son refroidissemeol, U i élusliquc.

Ui', supposons qn'on abaiâsa gradue lleuie ni la li d'une surface soliile au milieu d'une atmosphère n de vapeur d'eau, et dans laquelle celle-ci possède élastique f. Les couches d'air qui avoisinonl cette

HYGROMETRIE 6«

ique maxima correspondant à la température de la gur-

î'eau reste à l'étal gazeu\ ; mais au moment où la temlurc de cette surface solide atteint la valeur t pour -Ile f est égale à la force élastique ma\ima de la vapeur 1, les couches d'air {jui baignent cette surface se trouvent ^es d'humidité; par conséquent, pour peu que la tempé- « de la surface solide s'abaisse au-dessous de 1, la jr se condense en partie sons fnrmc de flnes gouttelettes 3sée, qui se déposent sur la surface solide et en ternissent ,1. Si Ion prend au moment où la rosée apparaît la tcmpée de cette surface, on obtient une température t' voisine de (,

un peu inférieure, issons maintenant la suiface se réclinuffer lentement; dès sa température aura dépassé /, les Unes gouttelettes d'eau cuvant en présence de couches d'air qui ne sont plus satus'évaporent. Pur conséquent, si l'on prend la tenipérai" de lu surface au moment où la rosée disparait, on a un >re lri:s voisin do t cl qui lui est un peu supérieur. Cette ^rature ( pour laquelle lu force élastique propre a la vapeur

dans l'air est saturante, et qu'on appelle /e point de rosée, une comprise entre les valeurs '" ; si celles-ci sont très rapjiroî, on peut prendre l'une ou c, ou leur moyenne pour la ëraturo /. Il suffit alors de ilter les tables dormant la force que maxima de la vapeur d'eau,

prendre le nombre f correstiit à la température l, pour

la force élastique propre à ta ir d'eau dans l'air ambiant.

est le principe des hygromi'-k condensiition. Le premier fut ntt par Le Koy ('), médecin de " "' '

>ellier, vers 1751. Il se conqio- ■1^. 2i3) d'un vase de verre mince à surface extérieure

nrlea Le Rr>y. nù i Pnr 3 médicjle îi Monlpulliei

I llH'i, mort en 1779, fui prorea

bien sèche, contenant de Teau qu'on refroidissait en y inirodi sant de petits fragments de glace; un thermomètre T sen* d'agitateur et donnait la température de cette eau, qui était se siblement celle de la surface extérieure du vase. On obsennit dépôt de rosée sur la surface du verre.

Cet instrument primitif avait le défaut de placer de Teiii milieu de la masse d'air étudiée, et, par là, d'élever un peu i état hygrométrique ; celui-ci se trouvait aussi modifié par présence de l'opérateur, placé nécessairement près du vase veiTe.

L'hygromètre que le physicien anglais Daniell a imaginé

1820 (fig. 244) très élégant en prind] est inférieur même au précédent di l'application (*).

Aussi nous bornerons-nous à déer ici l'hygromètre de Hegnault, graoc ment perfectionné par M. Alluard, qui porte le nom de ce dernier sava ainsi que l'hygromètre de M. Crova.

L'hygromètre de M. Alluard se wi pose (llg. 245) d'une boîte eu lail mince ayant la forme d'un parallfU] pède ; une do ses faces S est dor bien polie, et est entourée par un cm S\ doré et poli aussi, qui en est séparé par un faible interval

(I) Cet instrument se compose de deux boules de verre A el B réuaiff ! un tube; elles renrerment de rélhcr, et Tair a été chassé da reste de Têfi reil qui no contient que de la vapeur d'éther. Un thermomètre ploBft é le liquide de la boule A.

Pour se servir de l'appareil , on verse de Télber sur uxte monssciiae < entoure la boule B. La vaporisation du liquide refroidit cette boule, et. vertu du principe do Watt» Téther de la boule A distille dans U boalt qui est plus froide. La boule A se refroidit à son tour, puisque l'éilier qiV renferme se vaporise, et Ton voit bientôt apparaître un dépôt de nêèe t sa surface extérieure. On prend alors l'indication du thermomètre pÏÊCé é la boule A.

Cet instrument présente de nombreux défauts. L'élher de A n'était f agité, se refroidit par sa surface seulement ; sa température n'est pai ■ forme, et 1«î thermomètre ne fournit qu'une moyenne. En outre, le i«w A conduisant mal la chaleur, on ne peut prendre la température de THI

KiG. iii.

HYGROMÉTRIE 6K

e renferme de l'éther, dans lequel plonge un tube H' T' ame- 2 l'air qui barbote à travers le litiuide volatil et en d^tert'vaporation. CelatrcliarapeupsorlparuntubeTR 3^6 par un tuyau do caouttxé en R sur le tube, et se ins un aspirateur qui proie courant d'air. Par suite iporation de l'éther la surrécserefroidil.etlarosée it. On la Tait disparaître en tt 1p courant d'air; l'aspiest placé pour cela sous i de l'operalour. Pu reste, e pas modifier l'état hytrique de l'air, celui-ci ob ■ de loin l'appareil A l'aide iinelte. Elle lui permet de surface S et les divisions lermomèti-o plongé dans ,qui indique la tempéracette surface. Dès que la >o produit, la surface S iueleintemalQ(iui tranche toli du cadre ijui l'entoure, . si l'on a eu soin de ptaippareil à contre-jour; vateur saisit ainsi avec la plus grande facilité le point où e apparaît, et celui où elle disparaît. Avec un peu d'habim arrive à ne pas faire difTérer de plus de 0*,1 les deux atures l' et (" entre lesquelles t se trouve compris, tfromètre de M. Alliinrd est excellent quand l'air est au mais on cont^oit qu'il ne puisse donner de bons résultats il est exposé au vent, les couches d'air 8e déplaçant trop

l« ilf 1,1 rouche d'air qui lonrlio la houle A. Enfla l'elat hjpvmfe l'air csl fauiise, non nsiilRmcnt par la pr^Hiica de l'obtervateor, mi pnr l'élhvr, car ce Mijuido n'est Jamaii cinnpl d'Bau el quand oa ■ur la mouitcllne, il enrichit t'alr ea Tapeap d'eau.

vite pour prendre la température de la surrace métallique r^ die sur laquelle elles glissent.

M. Crova a modiOé ainsi qu'il suit l'hygromètre à coadeosat pour pouvoir opérer en plein air, même quand il y a du « L'instrument {Rg. £16) compose d*un tube en Uî mince nickelé cl bien ] intérieurement. Ce tube fermé en avant par ua n dépoli placé en V el l'autre extrémité par i lentille à long foyer L, permet de voir netten l'intérieur du tube. Si 1 met l'œil devant la loupe, voit, par rénexioo, sur parois intérieures du Int l'image du verre dépoli se forme d'une surface tm lairô qui l'entoure. Ces!

l'intérieur de ce tube <|a'i fait passer très lealaH l'air dont on veut étoâM l'état hygrométrique. Cdi ^i~^^- 7 —^- — -T.^: - - - est puisé dans l'atmasphn

"' par un tube de plomb T ph

ti.. 3tu. ou moins long, el est tigà

au moyen d'une poire < caoutchouc à soupapes P.

Le tube est contenu à l'intérieur d'une boite en laiton B, m fermant du sulfure de carbone qu'on refroidit en détermioant M cvaporatioii par un courant d'air insufflé par le tube K el qaicoi par le tube M.

Dès que le tube est suffisamment froid, on voit apparwMfl sa paroi interne des taches sombres indiquant le dêpûl d rosée. En arrêtant alors le courant d'air, ces taches pâltcMal et, au bout d'un instant, s'évanouissent netlemeat.

Un thenuomëlre ( plongé dans le sulfure de carbone donfli

HYGROMETRIE

température au moment où apparaît le dépôt de rosée et au moment où il disparait.

Cet instrument résume les derniers perfectionnements apportés à rhygromètre à condensation.

5.PSTCHR0MÈTRE. — Le psychromètre (*) dont Leslie {*) dès 1790, et Gay-Lussac vers 1822 ont euTidée, a été étudié par plusieurs savants et, en particulier, par Regnault (1845); c'est le docteur August de Berlin, qui, vers 1825 , lui a donné la forme qu'il possède aujourd'hui.

Cet instrumerit ((\^. 247) se compose de deux thermomètres sensibles, dont l'un T' a son réservoir enveloppé d'une mousseline, qu'on humecte d*eau; l'autre T a son réservoir nu, et donne la température de Pair.

Le thermomètre mouillé indique une température plus basse que le thermomètre sec, à cause du froid produit par révaporalion de l'eau. Or, ce froid est d'autant plus intense que la vaporisation de l'eau est plus active et, par conséquent, que Fair est plus sec. Une lecture des indications des deux thermomètres et une lecture de la hauteur barométrique permettent d'obtenir l'étal hygrométrique de Tair, comme nous allons le montrer. Aussi, cet instrument qui, par de simples observations, et sans nécessiter aucune expérience, fait connaître le degré de l'humidité de Tair, est-il l'appareil hygrométrique le plus employé par les météorologistes.

Quand l'indication du thermomètre mouillé est devenue sta- Uonnaire, la quantité de chaleur Q qu'il perd par unité de temps, à cause de l'évaporation de l'eau, est (''gale a la quantité de

Flu. «i7.

(1) De ^j'/^pôç, froid et de juTpov, mesure.

(2) John Leslie f physicien écossais, né en 1760 à Largo (Fife), mort en 18S2. Son Ménoire sur rhygrométrie a paru vers 1810.

chaleur qu'il reçoit dans le m^me temps par le rayonnemeol des corps voisins ou par Tair qui l'entoure. Or cette dernière quantité est proportionnelle, comme nous rétablirons plus loin — l«àli surface S du réservoir, — 2° à la différence entre la température I du thermomètre mouillé et la température T de Tair ambiant donné par le thermomètre sec, tant que cette différence T — I est faible. On peut donc écrire sous cette réserve :

(i) Q = BS(T-0

B étant une quantité constante si la nature de la surface du thermomètre ne varie pas. D*autre part la quantité Q est évidemment proportionnelle à la masse d'eau t; qui s'évapore dans Tunit^ de temps :

(2) Q = Cv

G étant une autre constante. Or, nous avons vu (Chap.MI, |Ti que, en désignant par F la force élastique maxima de la vapeof d'eau à la température t du thermomètre mouilléy par f la force élastique propre à la vapeur d'eau dans Tair, par H la force élastique de celui-ci, et par K une constante, la vitesse dVvap> ration v peut être exprimée par la relation :

(3) r = KS ^-^ d'où : (4) Q = CKS ^-^

(en admettant, comme on le faisait avant les travaux de M. La^ que cette vitesse varie en raison inverse de H, et non en raisoa inverse de H").

En égalant les expressions de Q fournies par (1) et par (4), om^

BS(T— 0 = CKS?^-^^

et, en remplaçant la quantité constante j^ par A, on en tire: