PERMANENS

Nous savons que l’air atmosphérique, dans les circonstances où nous sommes placés communément ne se change point paille froid en liquide et en solide ; nous savons également qu’il peut supporter une pression considérable sans changer d’état. D’un autre côté, nous venons de parler de fluides élastiques qui peuvent devenir liquides ou solides par le froid.

Nous allons nous occuper d’établir les différences caractéristiques qu’il y a parmi les fluides élastiques , sous ce rapport physique ; différences qui sont extrêmement importantes , comme vous le verrez par la suite, lorsqu’il s’agira de concevoir tout ce qui arrive dans les phénomènes relatifs à l’ébullition, au mélange des fluides élastiques entre eux , etc.

Nous distinguerons les fluides élastiques en deux classes : les fluides élastiques que nous appellerons permanens , dans les circonstances dans lesquelles nous les considérerons, et les fluides élastiques qui ne sont pas permanens. Les fluides élastiques permanens sont ceux qui peuvent supporter ou une très grande pression ou bien un très grand froid sans changer d’état. On les désigne aussi simplement par le nom de gaz , et nous leur conserverons cette dernière dénomination.

J’ai dit: dans descirconstances déterminées. En effet, un gaz peut supporter, par exemple , une pression de quarante atmosphères; mais si on le comprimait du double, il deviendrait solide ou liquide. Ce fluide jouirait des propriétés des fluides élastiques permanens tant qu’il ne serait comprimé que par quarante atmosphères. Une fois arrivé à quatre-vingt, il rentrerait dans le cas des autres fluides.

Si les fluides élastiques étant comprimés au moment où ils viennent de se former, prennent l’état liquide ou solide, ou bien, sans la pression , si étant refroidis, ils prennent l’un de ces deux états, nous disons alors : ces fluides élastiques sont des fluides élastiques non permanens , ou simplement des vapeurs.

Voyons maintenant la production de ces vapeurs. Nous ne prendrons pas l’eau pour cette expérience, parce que l’eau ne bout qu’à 100 degrés. Nous pou vons nous servir d’autçes

liquides qui se comportent d’une manière analogue; non s avons des éthers, et particulièrement l’éther sulfurique qui bout à une température de 35° et même de 3o° centigrades. Par conséquent avec une faible chaleur nous pouvons le réduire en vapeur et étudier sur cette vapeur les propriétés générales qui appartiennent à cette classe de corps : car ce que nous dirons de la vapeur d’éther s’appliquera à la vapeur de tous les autres corps.

On emploie, pour cette expérience, une espèce de tube de Mar lotte, fig. 1, mais dont les deux branches ne sont pas parallèles; elles convergent entre elles. On pourrait croire, en voyant ce tube, que c’est par suite d’une maladresse de l’ouvrier qu’il a pris cette forme; vous allez voir que c’est à dessein qu’elle lui a été donnée. En effet, cette forme permet de faire arriver facilement le liquide sur lequel on veut opérer dans le haut de la petite branche. On commence par remplir entièrement le tube de mercure, en laissant seulement une petite distance que l’on achève de remplir avec de l’éther; on met ensuite le doigt sur l’extrémité du tube et on le renverse ; l’éther qui est plus léger que le mercure s’élève aussitôt dans la partie B du tube; il est facile après cela de le faire arriver à l’extrémité de la petite branche en A; il suffit de tenir la longue branche dans la position de la fig. 2. Une fois que l’éther est passé en A, on peut verser le mercure, sans que l’éther change de place, au lieu que si les deux branches eussent été parallèles, en rendant le tube horizontal, l’éther sc serait échappé. Pour verser le mercure, on tient le tube dans la position de la fig. 3.

En plongeant le. tulle ainsi préparé dans un vase où il y a de l’eau chaude à peu près à Zjo degrés, l’on voit aussitôt un fluide élastique se produire et exercer une pression beaucoup plus grande que son poids. En effet c’est ce fluide qui soutient non-seulement toute la colonne de mercure, mais encore la pression atmosphérique qui plane au-dessus, car nous n’avons point d’air dans la petite colonne qui puisse contrebalancer la pression de Pair extérieur. C’est donc évidemment un fluide élastique qui se produit. C’est la conséquence qu’on doit tirer lorsqu’on voit un corps qui exerce contre la paroi des vases une pression qui est plus grande que son poids.

Le fluide que nous venons de produire sc distingue de l’air en ce que , par le froid, il va redevenir liquide ; il suffira d’ôter l’appareil du milieu chaud, et l’on verra peu à peu le fluide diminuer de volume. Nous pouvons même obtenir ce résultat plus promptement, en versant de l’eau froide sur le tube. En

refroidissant à l’extérieur, nous avons condensé la vapeur qui s’était formée.

Ainsi donc ce fluide prend l’état liquide par l’abaissement de température. Je dis maintenant que ce même corps qui est à l’état de fluide élastique, va prendre, en le comprimant dans cet état, l’état liquide. En effet , si l’on verse du mercure dans le tube, on voit aussitôt le fluide diminuer de volume et beaucoup plus que l’air ne diminuerait sous la même pression. Une atmosphère n’aurait fait diminuer l’air que de moitié et une atmosphère suffit pour condenser entièrement le fluide formé par l’éther et le réduire à l’état de liquide. Par conséquent, sous ce rapport la vapeur que nous avons formée diffère encore de l’air bien essentiellement, puisqu’elle ne suit pas la loi de Mariotte, lorsqu’on la comprime.

Telles sont les deux propriétés générales qui existent dans cette espèce de fluides élastiques, et qui n’appartiennent pas à l’air , qui ont fait établir la distinction dont nous avons parlé.

Nous venons de voir que la vapeur suffisamment comprimée prend l’état liquide. Nous allons cependant vous montrer, par une expérience semblable , seulement en prenant de l’eau beaucoup plus chaude , qu’on peut maintenir l’état de fluide élastique. Après avoir formé de lavapeur d’éther en plongeant le tube dans de l’eau échauffée àioo degrés , on fait sortir du mercure.

Je vais prouver maintenant que, sans faire prendre à la vapeur l’état liquide, nous pouvons comprimer cette vapeur en ajoutant une colonne de mercure égale à celle qu’elle supporte déjà. Dans ce cas, le fluide élastique se laissera comprimer suivant la loi de Mariotte, à peu de chose près, parce qu’on a remarqué , depuis quelque temps, que les vapeurs qui sont près du moment où elles doivent changer d’état éprouvent une condensation un peu plus rapide. Ainsi en mettant une atmosphère, le volume du fluide élastique dirais nue sensiblement de moitié.

Voilà une espèce de contradiction, puisque j’ai montré par une première expérience qu’en comprimant cette vapeur, elle se condensait et prenait l’état liquide, et que je montre maintenant que cette même vapeur peut être comprimée sans changer d’état, et en suivant la loi de Mariotte. Il est facile de faire comprendre la différence qu’il y a dans ces deux circonstances; elle dépend uniquement de la température du milieu dans lequel est plongé l’éther. Si nous allions plus loin , et que nous puissions augmenter suffisamment la pression ,

le liquide se formerait. Ainsi la définition que nous avons donnée doit s’entendre en ce sens, que les vapeurs que l’on considère sont sous la pression sous laquelle elles se sont formées. Supposons que la vapeur d’éther, que la vapeur d’eau se soient formées sous la pression atmosphérique, si vous augmentez d’ün tant soit peu la pression que ces vapeurs supportent, elle vont se condenser complètement. Cela a lieu pour toutes les vapeurs; donc une vapeur prise sous la pression , sous laquelle elle s’est formée, ne peut supporter une nouvelle pression, tant que les autres circonstances resteront , les mêmes.

Si maintenant nous prenons une vapeur qui vient de se former et qu’elle se soit formée comme celle de l’éther à 3o degrés , et que nous portions cette même vapeur à la température de 100 degrés, alors la vapeur pourra supporter une pression beaucoup plus forte que celle sous laquelle elle s’est formée , sans revenir à l’état liquide ; de sorte que plus la température à laquelle je l'exposerai maintenant sera élevée , plus il faudra une pression considérable pour pouvoir l’amener à l’état liquide ; de sorte que dans une étendue de température, même fort considérable, la vapeurd’éther ou d’eau sera comme un gaz permanent; car elle est permanente malgré la pression que nous lui faisons supporter : donc elle peut recevoir, à juste titre, le nom de fluide élastique permanent , dans les circonstances dans lesquelles elle se trouve.

Cette distinction entre les gaz et les vapeurs, proprement dites, est donc une distinction tout-à-fait relative. Il y a tel fluide élastique que nous regardons comme un gaz qui, dans d’autres circonstances, sera considéré comme une vapeur. De même, il y a tel fluide que nous regardons comme une vapeur qui, portée à une certaine température, pourra être soumis à une pression ou à un froid même considérable , sans changer d’état; et que nous pourrons par conséquent considérer comme un gaz, dans cette circonstance.

Nous avons beaucoup de corps que l’on avait regardés comme étant des gaz permanens. Je citerai comme un des plus frappans le gaz acide carbonique. En effet, dans les circonstances ordinaires, il se comporte comme de l’air; mais si’ on le comprime, comme l’a fait M. Faraday en Angleterre, sous trente-six atmosphères , et à la température de zéro,

(i) Pour bien entendre ce langage il faut imaginer qu’on ait unecolonne de mercure qui soit 36 fois plus élevée que celle qui mesure la pression

le gaz acide carbonique deyient liquide comme l’eau. Si donc nous avions une atmosphère qui fût trente-six fois plus dense, et que nous eussions, par conséquent, une pression trente-six fois plus considérable, l’acide carbonique serait un liquide ; et si nous le chauffions un peu , il redeviendrait vapeur, et se condenserait ensuite en augmentant la pression, en la portant, par exemple, à trente-sept atmosphères. Néanmoins, ce fluide est regardé comme un gaz, et au plus grand froid auquel nous puissions l’exposer, il reste encore fluide élastique ; donc c’est un gaz, mais cela n’est que relatif: car, à une pression de trente - six atmosphères, il deviendrait liquide.

Nous avons encore l’acide hydro-chlorique, qu’on estparvenu à réduire à l’état liquide , en le comprimant par quarante atmosphères à la température de 10 degrés. Donc si notre atmosphère était quarante fois plus dense, il serait liquide, et en l’échauffant, il deviendrait vapeur. Il en est de même du chlore, de l’ammoniaque, du cyanogène et de quelques autres. Tous ees corps, regardés comme des gaz, faudra-t-il les appeler des vapeurs? Non; il faut les considérer comme des gaz, parce qu’ils sont très éloignés, par les circonstances dans lesquelles nous nous trouvons, de l’instant où ils changent d’état.