CHAPITRE III

Chaleur spécifique des gaz sous pression constante. -— Expériences do Delaroche et Bérard. — Méthode des températures stationnaires. — Méthode des températures variables. — Chaleurs spécifiques rapportées à Teau. — Résultats. — Expériences de M. Regnault : i'* Courant de g^z- — 2° Échaufiement du gaz. — 3** Calorimètre. — Modo d'expérimentation. — Résultats. — Influence de la pression et de la tempéture.

Chaleur spécifique des gaz sous volume constant. — Rapport des deux chaleurs spécifiques. — Expériences de Clément et Desormes. — Expériences de M. Jamin. — Lois des capacités calorifiques des gaz.

Le volume d'un gaz peut varier par suite de la variation de

sa force élastique, ou de sa température. Réciproquement,

Q^^nd on échauffe un gaz, il peut se dilater librement sans

changer de pression, ou conserver son volume en acquérant

w^e pression de plus en plus considérable. Rien ne prouve

^ t^riori que ces deux modes d'échauffem'ent correspondent à

"^s absorptions de chaleur égales, et il y a lieu de déterminer

séparément, ^l par la voie de l'expérience, la chaleur spéci-

"^Ue des gaz sous pression constante C, et leur chaleur spé-

^^ftque à volume constant c.

Chaleurs spécifiques des gaz sous pression constante.

ï^our mesurer la chaleur spécifique à pression constante, on f Suivi la méthode générale des mélanges; mais elle présente '^* dc^bien plus grandes difficultés que précédemment; car, la ^^iisilé des gaz étant très-faible, il faut faire passer ces corps

pendant longtemps dans le calorimètre avant d'obtenir un réchauffement notable. Pendant ce temps toutes les causes p^ turbatrices exercent leur influence, et, comme elles sontsenâblement égales ou même supérieures à Faction réchauffante du gaz, il faut déduire la capacité de celui-ci d*un effet trèscomplexe dans lequel elle n'entre que pour une faible part. Nécessairement toutes les erreurs de la détermination se reportent sur le résultat que Ton cherche ( * ).

Les premières déterminations exactes que Ton ait effectuées sont celles de Delaroche et Bérard.

EXPÉBIQIGES DE DELABOCHE ET BÉBABD (^j. — Un vase deHariolte M produit un écoulement d*eau qui se déverse dans le flacon A [fig. i3). En pénétrant dans ce flacon, l'eau chasse l'air qui s'y trouve enfermé et l'envoie par un tube H dans un ballon C. Ce ballon contient une vessie remplie du gaz sur lequel on veut opérer, qui s'écoule par un tube D et passe dans un manchon P qui est échauffé par de la vapeur d'eau.

Au sortir du manchon, où il a pris une température T, le gaz pénètre dans un calorimètre G, c'est-à-dire dans un vase en cuivre plein d'eau, et il circule à travers un serpentin dont la loiî^'ueur est de i'",'j(). Là il se refroidit et échauffe l'eau.

Il revient par un tube IV dans une vessie vide contenue comme la première dans un ballon (7; il la gonfle, et parle tube F' il chasse l'air du ballon C dans le flacon A'. Enfin Teau de ce flacon A' s'écoule par un robinet (V situé au même niveau (jue rextrémité F'. On peut voir que tous ces courants de gaz sont constants, puisqu'ils se font sous l'action d'une pression qui est toujours la même.

(*) Les principulos recherches sur la chaleur spécifique du gaz, antérieures il celles de Delaroche et Bérard, sont celles de Crawford, de Leslie, de Latoisier et Laplace {OEuvres de Lavoisiery l. 11), enfin de Gay-Lutsac (^Mémoirrt de la Société d'Arcueil, t. I", p. 180; Annales de Chimie et de Pkrsi^i^» t. LXXXl, p. 98,) Le procédé de Gay-Lussac consistait à obsenrer U temperature finale du mélange do volumes égaux de deux gaz, l'un échauffé de f au-dessus de la température ambiante, l'autre refroidi d'une quantité à p^ prés égale, f^oir, pour plus de renseignements, le Mémoire de M. Rcgnavl^

(') Delarocue et Bérard, Annales de Chimie, !'• série, l. LXXXV, p. 7».

CHALBDRS SPËCIFrQUES DES GAZ. 55*

Quand lout le gaz contenu dans la première vessie s'est rendu dans la deuxième, on change le sens du mouvement en changeant le sens de tous les robinets des flacons A et A'. Le gaz marche alors dans une direction contraire, mais avec la mênne pression, et il revient de la vessie C à la vessie C.

Mais, afin de Taire toujours passer le gaz par le manchon P, qui est destiné à l'échaulTer, il y a dans le trajet quatre robinets D, E, D', E'. Dans la deuxième phase de l'expérience, le gaz passe de C en E' pour aller au manchon et au calorimètre, et il revient par le robinet E dans la.vessie C.

Grâce à cette disposition» une petite quantité de gaz peut servir pendant aussi longtemps qu'on le veut et produire le même effet qu'une masse beaucoup plus considérable qui ne passerait qu'une seule fois dans le calorimètre. On déterminait le volume qui était mis en circulation par la quantité d'eau

qui s*était écoulée, et, comme on connaissait la quantité dugu, on pouvait déterminer son poids.

Toute la chaleur cédée au calorimètre n*est pas celle que luiapporte le gaz ; il lui en arrive par le rayonnement des parties échauffées et par la conductibilité du tube qui le joint au muchon. Pour diminuer cette cause d'erreur autant que possible, le manchon et le calorimètre furent installés dans deux salles différentes, et le tube de jonction, qui n'est pas représcnlé dans la figure, passait à travers la cloison. Il était en verre, par conséquent peu conducteur; il n'avait que o"*,on de longueur et se trouvait maintenu simplement par pression contre les orifîces des deux appareils qu'il était chargé de réunir. Enfii on détermina réchauffement anormal du calorimètre par une expérience préliminaire qui consistait à échauffer le manchon, à ne point faire passer le gaz et à mesurer l'augmentation finale de température. On la trouva égale à 2®, 6. Ce résultai permit de calculer la chaleur amenée par conductibilité, comme on le verra bientôt.

On peut mesurer dans le manchon la température de la vapeur; mais on ne sait point aussi exactement quelle est celle du gaz quand il arrive dans le calorimètre. Pour la déterminer, on avait placé dans l'appareil un tube de jonction provisoire (jui est représenté dans la figure et qui renferme un iherraomètre. On trouva que, le ninchon étant à 9^**, 6, ce thermomètre marquait seulement 9'.>.", 6. Mais cette dernière température doit être trop faible, car le thermomètre ravonne àtra>ers le tube de verre, et par conséquent la température s'abais*^ Pour lenir compte de cette circonstance autant que possible, on prit la moyenne entre ç)'>",C> et ()^/*,(> pour exprimer la unnpérature T du gaz à son entrée dans le calorimètre.

On voit par là combien Delaroche et Bérard se sont préoccupés des causes d'erreur inhérentes à leur mode d'expérimentation et avec quel soin ils ont cherché à les corriger. On ne peut se dissimuler toutefois que ces corrections sont bien insuffisantes; mais, sans nous y arrêter pour le moment, nous allons entrer dans le détail des expériences.

MÉTHODE DES TEMPÉRATUBES STATIOHHAIBES. — Supposons que

m fasse circuler indéflniment dans Tappareil un gaz déter^ îné avec une vitesse constante. Soit P le poids de ce gaz T>qui s'écoule pendant chaque unité de temps; le caloritètre s'échauffera peu à peu et finira par atteindre une temérature stationnaire 0. A partir de ce moment, il perdra par lyonnement pendant chaque minute ce qu'il gagne par reffet u gaz et par la conductibilité. La chaleur cédée par le gaz est C(T— Qj; celle qui vient par conductibilité peut être consiérée comme constante et désignée par K. Le gain total est donc

PC(T-e)+K.

>'un autre côté, si t est la température de l'enceinte, la perte »ar rayonnement peut se représenter par /i (^— /), et Ton a