ÉTUDE DES PROPRIÉTÉS DES VAPEURS ET DE LEUR DENSITÉ
Propriétés des vapeurs. — Vapeurs non saturées. — Vapeurs saturées.
Étude dos vapeurs non saturées. — Mesure de la densité des vapeuw.- Procédé de Gay-Lussac. — Appareil de M. Regnault. — Procédé è M. Dumas. — Expériences de MM. Deville et Troost. — Étude des pi*priétés des vapeurs d'après leur densité. — Expériences de M. BineM» de M. Gahoflirs et de M. Regnault. — Densité des vapeurs saturées.- Expériences de Fairbairn et Tate. — Étude directe de la dilatation c^ de la compressibilité des vapeurs. — Expériences de M. Her^ig.
Identité des gaz et des vapeurs. — Procédés employés pour liqoéfi» les gaz.
Je suppose que Ton ail plongé dans une cuvette pleine «te mercure deux baromètres bien purgés d'air el qu'on introduis* dans Tun d'eux une petite quantité d'eau au moyen d'une pipett* recourbée. Ce liquide montera au-dessus du mercure, et r(>* verra le niveau s'abaisser d'une quantité variable avec la vea** péralure, et qui sera de 1 7""" environ à 20". La même expérieocC réussit avec tous les liquides, el il n'y a de différence enli* eux que l'étendue de la dépression que l'on observe. L'ibiîs^ sèment du niveau est, par exemple, de 60""" pourFalcooIrt* 400"*"° pour l'élher. On peut, en général, comparer les K sous ce rapport au moyen de l'appareil représenté (Jig. 55]
L'analogie de cet effet avec celui qui résulte de l'introdi^ tion d'un gaz dans le baromètre étant évidente, on i***^ qu*une portion du liquide se transforme instantaoémest ^
vapeur, que cette vapeur possède une force élastique qui pèse
sur le mercure et se mesure par la dépression qu'il éprouve.
Nous devons chercher maintenant si l'analogie que nous
venons de reconnaître entre les gaz et les vapeurs est complète.
Fie. 5s.
"" s'il existe entre eux des différences essentielles. Pour faire ''fitle comparaison, il est avant tout nécessaire de distinguer deux cas : celui où la vapeur emprisonnée dans le tube n'est P^en conlacl avec un excès du liquide qui lui a donné nais- ^ce, et celui où une portion de ce liquide reste au-dessus du "lercure. Nous traiterons d'abord le premier cas.
17» THERMOMÉTRIE. - DILATATIONS.
TAFEDS8 HOH S&TÏÏBËES. — Nous nous servirons de l'appa [fig. 56) qui a été employé déjà pour étudier la loi de Mario
Fig. 56.
CI des pressions basses. Le tube à vapeur A, divisé dans toi sa longueur en parties d'ég-iie capacité, est disposé de bç qu'on puisse progressivement le soulever ou l'abaisser, et n
rer la dépression du mercure avec un cathélomèlre. On
connaîtra qu'en faisant varier le volume occupé par la vapeur
fait aussi varier sa pression, et que dans chaque cas le
oduit de ce volume par cette pression est sensiblement
•nstant, c'est-à-dire que la loi de Mariotte s'applique aux
peurs, comme elle s'applique aux gaz, et avec les mêmes
siriclions.
Si Ton voulait ensuite mesurer la dilatation de ces vapeurs,
1 pourrait se servir du même appareil qu'on entourerait d'un
anchon plein d'eau plus ou moins chaude ; on terminerait la
irtie supérieure du baromètre A par un vaste réservoir; on
mplirait à zéro de vapeur d'éther, par exemple. Après l'avoir
hauffé, on soulèverait le tube jusqu'à reproduire la pression
imiiive, et l'augmentation de volume permettrait de calculer
dilatation. On trouverait ainsi que le coefficient de celte
latation change très-peu avec la nature et la pression des
peurs, et qu'il est compris entre o,oo36G et o,oo38o, comme
>ur les gaz.
A la vérité, ces déterminations n'ont jamais été faites de
îtte manière; mais les résultats que nous énonçons ont été
>tenus par des expériences que nous ferons bientôt con-
itlre.
Dès lors on peut conclure que les vapeurs qui ne sont pas
louillées par un excès de liquide sont caractérisées par les
lêmes propriétés physiques que les gaz, que la formule gé-
érale
VH VH^
i-\- at i-^ cet'
applique à cette nouvelle classe de corps comme elle s'apliquaii aux gaz, avec le même degré d'exactitude, et que le oefBcient a y prend des valeurs sensiblement égales à celles ui conviennent aux gaz.
TAPEURS SATUBtES. — Mais les choses ne se passent plus insi quand il reste dans le baromètre un excès de liquide.
I. Si Ton soulève le tube C dans ce nouveau cas [fig- ^7), î niveau du mercure ne s'élève point : il reste constamment la même hauteur AB, c'est-à-dire que la pression de la va-
i7i TEIERMOMÉTRIB. — DILATATIONS,
peur ne change pas. Cela Uenl à ce qu'une nouvelle portim de liquide se vaporise aussitùl que l'espace superposé sagnndil; si on l'augmenlc de c, il se forme un volume v de vapeur, ei les choses continuent de se produire ainsi lanl qu'il reste du liquide à vaporiser. Ainsi non-seulement les vapeurs se forment instantanément dans le vide, comme nous l'avons m; mais elles y prennent une force élastique indépendante du volume qu'elles occupent et qui est invariable quand la lemfirature est n\e.
II. Quand on vient ensuite a abaisser le tube, on détermiM un effet inverse ; la vapeur repasse à l'étal liquide a mesure
Pj j que l'espace qu'elle occupe décroît. S'il
diminue de r, un volume v de vapeur se
,1 condense. Aussi voit-on le niveau rester
i lixe ù la hauteur AB, et, quand le sommet
; (lu tube continuant à descendre atteiotce
■: ,1 niveau, la vapeur a disparu, et le liquide
i — jj — |""j' ■ s s'est reformé on loialilé. Cette expérience
I I nous montre que non-seulemenl la prts-
I I sion est invariable, mais qu'elle ne peut
I I être augmentée par une réduction de^'O-
■v^^r^-LoiL-SX lume. On dit (ju'elle est maximum, que
i^ ir-;.; r^- '■- - l'espace est saturé el que la vapeur est
à l'élat de saturation.
III. Si nous entourons l'appareil avec un manchon qu'on puisse remplir d'eau chaude, et si nous reproduisons les m«mes expériences à diverses températures maintenues consumes pendant chaque épreuve, nou.<; trouvons dans chaque cas que la vapeur atteint une piossion constante et maximum, mais qui est d'autant plus grande que la température est plus élevée. Elle croît très-rapidement et indénniment avec cette température.
IV. Puisque cette tension maximum est indépendante du vi>lume et qu'elle augmente avec la température, il faut conclure que la quantité pondérable de vapeur nécessaire pour saturC un espace donné est proportionnelle au volume, etqu■iï(^lume égal elle croît avec la température. On augmentera ceuc quantité en augmentant ce volume et cette température, soU
iéparément, soit à la fois, et, inversement, on a deux moyens K)ur ramener partiellement une vapeur saturée à l'état liquide : un est de diminuer son volume, l'autre est d'abaisser sa temlérature.
V. 11 y a deux moyens d'amener à l'état de saturation une apeur non mouillée : i*" en la comprimant, car alors la tension ugmente jusqu'à devenir égale à la force élastique maximum; i** en diminuant sa température sans changer sa pression, car a tension maximum baisse avec celte température.
VI. Quand une vapeur non saturée passe d'une température / à une température /', et d'un volume V à un volume V, sa pression H se change en H', que l'on calcule par la relation
