Machine pneumatique de M. Carré. — La

machine d'Otto de Guerickc présentait de nombreux inconvénients. Elle était d'abord d'un maniement fatigant. Quand on commence à approcher de la limite du vide, le piston, pour s'élever, doit vaincre la pression atmosphérique, c'est-àdire soulever une colonne de mercure ayant la surface du piston pour section, et une hauteur plus ou moins voisine de 76'. C'est un poids énorme pour peu que le piston soit large ; si on le prend étroit, le vide est très long à se faire, et sans cesse reculé par les rentrées anormales d'air, que l'imperfection du travail des métaux, au temps d'Otto de Guericke, rendait particulièrement gênantes.

Aussi la pompe d'Otto de Guericke a-t-elle subi de nombreux perfectionnements. Le modèle le plus simple et le plus économique est aujourd'hui la machine de M. Carré, représentée figure 34. La pièce essentielle est le corps de pompe P, loîig et étroit (fig. 33), dans lequel un piston se meut entre deux glissières sous l'action d'un levier. Ce piston et le bas du corps de pompe portent, comme dans la figure théorique, chacun une soupape s'ouvrant de bas en haut. Mais le perfectionnement essentiel vient de ce que le corps de pompe ne s'ouvre pas librement dans l'air extérieur, dont il est séparé par une troisième soupape s très mobile, s'ouvrant aussi de

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bas en haut, et noyée dans l'huile, pour plus d'étanchéité. Les conditi'ons du fonctionnement et les facilités d'emploi sont, de ce fait, notablement améliorés. Pour le bien comprendre, supposons le piston au bas de sa course. Il monte : il entraîne en montant la soupape S" placée au bas du corps

Fig. 34.

de poifnpe et qu'un butoir transversal arrête à une certaine hauteur au-dessus de son siège; l'air du récipient entre librement dans le corps de pompe. Le piston redescend. Il laisserait alors le vide au-dessus de lui, à raison de l'existence de la troisième soupape. La soupape S' qu'il contient se soulève, et l'air passe, sans variation sensible de pression, du dessous au dessus du corps de pompe. Si Tair est déjà trop épuisé pour soulever la soupape S', celle-ci se relève automatiquement, dès que le piston approche de la base du corps

de pompe, parce que sa lige dépasse légèrement la surface de base du piston. Le piston se relève à nouveau. Alors, en

même temps qu'il aspire à nouveau par le bas Tair du récipient, il comprime par le haut l'air qui le surmonte et finit par l'expulser dans Tatmo sphère. Au besoin il pousse devant lui la soupape S, dont la tête a, comme tout à rheure, une légère saillie sur la base supérieure du corps de pompe. Le même mécanisme entrant en jeu à chaque coup de piston, on voit d'abord que la partie supérieure du corps de pompe fait en quelque sorte constamment le vide sur la partie inférieure pendant le mouvement de descente, ce qui est surtout utile dans les derniers moments, quand la pression devient très faible.

On voit aussi que la comjnunication entre le haut et le bas du corps de pompe se ''y^,^ faisant librement pendant le mouvement de descente, la pression est sensiblement la même des deux côtés du piston. On le soulève donc sans difficulté pendant la plus grande partie du parcours. C'est seulement à la fin, quand le vide se fait sous le piston, et quand l'air, peu à peu comprimé au-dessus de ce piston, y prend la pression atmoisphérique, qu'il y a à exercer l'effort dont nous parlions plus haut. Mais cet effort reste faible, à cause à la fois de l'étroitesse du corps de pompe et dé la longueur du bras

Fig. 35.

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de levier, et l'appareil est d'un maniement facile et sûr. L'un des tubes de communication aboutit, par le robinet s (Cg. 34) à un pas de vis placé au centre d'un plateau de verre rodé qu'on appelle platine^ et sur lequel on visse ou on applique les vases divers R dans lesquels on veut faire le vide. Le même -tube permet de faire simultanément le vide dans l'éprouvelte b contenant le baromètre tronqué; c'est un manomètre à deux branches égales dont l'une, fermée, est remplie, comme un tube barométrique, de mercure qui est maintenu appliqué contre le sommet du tube par la pression de l'air dans l'autre branche ouverte. Quand on fait le vide dans l'éprouvette, on voit, lorsque la pression est devenue assez faible, le mercure descendre dans la branche fermée, monter dans la branche ouverte, et les niveaux s'égaliser d'autant mieux que le vide est plus parfait. On n'arrive jamais à l'égalité absolue des niveaux. Mais les machines Carré ne s'arrêtent qu'à une différence d'un millimètre ou même d'un demimillimètre. C'est dire qu'elles laissent en moyenne dans le récipient un miUième de l'air qu'il contenait.

L'autre tube, aboutissant en s' au récipient, communique avec deux vases cylindriques S, S', dont nous verrons l'usage plus tard (110).

33. Pompe de compression. — Le plus commode de ces appareils qui servent à comprimer les gaz est la pompé Golaz, formée d'un corps de pompe long et étroit, et à piston plein. Au bas du corps de pompe sont deux soupapes (fig. 36) : l'une, S, s'ouvre de l'extérieur vers l'intérieur ; l'autre, S', de l'intérieur à l'extérieur. Le fonctionnement de cet appareil est simple. Supposons-le mis par S' en communication avec un récipient résistant, et le piston au bas de sa course. Quand on le relève, la soupape S, très légère, se déplace, et laissé l'air extérieur pénétrer sous une pression qui est à très peu près égale à la pression atmosphérique. Abaissons le piston, la soupape S se ferme sous l'influence du ressort à boudin qui la presse légèrement, et la soupape S' livre passage à l'air du corps de pompe qui est refoulé dans le récipient.

L'augmentation de pression qu'il y apporte est facile à calculer. Soient H la pression de l'atmosphère, V le volume

utile du corps de pompe, R le volume du récipient, h la pression que prend dans ce récipient Tair venu du corps de pompe. On a, d'après la loi de Mariotle :

hR = VH

d'où

Fig. H6.

Cette pression s'ajoute à celle qui existait déjà dans le récipient pour faire la pression totale. Or h est toujours le même à tous les coups de piston. Donc la pression dans le récipient s'accroît à chaque coup de quantités égales , et augmente par suite en progression arithmétique. Elle peut donc devenir très grande. Mais elle pèse alors fortement sur la soupape S', et l'effort qu'il faut faire pour déplacer cette soupape devient bientôt assez grand, malgré les dimensions réduites du piston, pour que la manœuvre à la main de cette pompe soit difficile ou impossible.

34. Mélange des gaz. — Jusqu'ici, dans notre étude de la loi de Mariotle, nous avons supposé que nous agissions sur un gaz homogène ou sur l'air. Nous ne savons pas encore si cette loi s'applique aux gaz mélangés, c'est-à-dire si en amenant plusieurs gaz dans le même récipient, nous avons le droit de faire abstraction de toutes les propriétés individuelles de ces divers gaz pour ne considérer que leurs

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volumes et leurs pressions. C'est ce droit que BerthoUet nous a donné par une expérience classique. Il remplit deux ballons égaux, à robinet, l'un d'hydrogène, l'autre d'acide carbonique, les deux gaz étant sous la pression atmosphérique. U les réunit ensuite par les robinets, qui pouvaient se visser l'un sur l'autre (fig. 37), et les porta, Thydrogène en haut, l'acide carbonique en bas, dans les caves de l'Observatoire, oii le sol est bien immobile et la température constante. Après quelques jours, l'équilibre de température étant bien établi^ il ouvrit les robinets de communication et laissa l'appareil dans un parfait repos. En les ramenant alors, les robinets fermés, à la température à laquelle ils avaient été remplis, il constata :

i° que la pression à Tintérieur n'avait pas varié; 2° que chacun des ballons contenait un mélange à volumes égaux d'hydrogène et d'acide carbonique, qui étaient exactement mélangés, bien qu'on les ait, à l'origine, superposés dans l'ordre de leurs densités, et que celle de l'hydrogène fût 22 fois plus faible que celle de l'acide carbonique. L'expansibilité des gaz assure donc rapidement leur mélange intime, et, au point de vue de la loi de Mariotte, ils se comportent comme un gaz homogène.

On peut, en effet, en leur appliquant cette loi sans tenir compte de leur nature, retrouver la conclusion à laquelle était arrivé expérimentalement BerthoUet. Soient V, et V2 les volumes des ballons, qu'il est inutile de supposer égaux, H la pression initiale commune. L'acide carbonique, qui occupait

Fig. 37.

à l'origine le volume V, sous une pression H, occupe à la fin le volume V, -|- V» sous une pression x telle que

«(V. +V,) = V,H d'où

x = tt Xi— .

On a de même, pour la pression de Tacide carbonique

d'où, en admettant que les deux pressions s'ajoutent sans le modifier mutuellement,

C'est précisément ce qu'avait vu Berthollet.