REFROIDISSEMENT DANS L'AIR ET DANS LES GAZ

En supposant que l’on refroidisse maintenant les corps dans un gaz, on a reconnu que les vitesses de refroidissement dû au seul contact d’un gaz ne dépendent nullement de la nature de la surface du corps.

Quand on fait l’expérience avec un thermomètre dont l’en-

veloppe est en verre, et ensuite avec ce même thermomètre recouvert avec une surface d’argent, on trouve que l’air enlève la même quantité de calorique dans chacune de ces circonstances. Par conséquent, la quantité de chaleur que Pair enlève à un corps est tout -à-fait indépendante de la nature des surfaces de ce corps : ce résultat est extrêmement remarquable.

D’après ce principe, connaissantla vitesse de refroidissement dans ce vide, et la vitesse de refroidissement dans Pair, on aura la vitesse de refroidissement dû à Pair seulement, en retranchant de la vitesse totale dans Pair la vitesse qui a lieu dans le vide.

La quantité de chaleur qui est enlevée par le gaz seul en contact avec le corps, faisant abstraction de celle perdue par le calorique rayonnant, est proportionnelle à l’excès de la température du corps élevé à une puissance égale à 1,233.

En faisant varier la pression, les résultats sont encore variables, et on trouve alors que le pouvoir refroidissant d’un gaz est, toutes choses égales d’ailleurs, proportionnel à une certaine puissance de la pression qui est variable pour les gaz. Ainsi, elle est de o,45 pour Pair, de o,3o5 pour l’hydrogène , o, 577 pour l’acide carbonique, o,5oi pour le gaz oléfiant.

Un dernier résultat est que, si l’on suppose que le gaz échauffé soit coûservé toujours à la même pression, dans cette circonstance, les vitesses de refroidissement sont constantes. En raison de la diminution de densité, il y aurait bien une diminution dans la vitesse de refroidissement; mais la vitesse de refroidissement augmente par la température , de sorte qu’il y a compensation.

En comparant les pouvoirs refroidissans des gaz, on remarque des différences très grandes. Si nous plongeons un thermomètre dans les divers gaz, la vitesse de refroidisse-

ment, en une minute, sera :

Dans Pair atmosphérique de 4% 7 5

Dans le gaz hydrogène de i6°,5g

Dans le gaz acide carbonique de . . . 4°?^7

Dans le gaz oléfiant de 6°,4^

Si nous prenons pour unité la vitesse de refroidissement dans Pair, qui est 4% 7 5, il faudra pour trouver le pouvoir refroidissant du gaz hydrogène, du gaz acide carbonique et du gaz oléfiant, diviser successivement les nombres 16, 59, 4,57 et 6,45 par 4?7Ê>, et nous trouverons alors pour les pouvoirs refroidissans

De l’air atmosphérique »

Du gaz hydrogène 3*45

Du gaz acide carbonique 0,9^

Du gaz oléfiant 1?^

De pouvoir refroidissant ne dépend pas des capacités, car nous savons que l’air atmosphérique et le gaz hydrogéné ont une capacité qui est très sensiblement la même. Le gaz hydrogène a même une capacité plus faible . Par conséquent, puisque nous venons de voir que le pouvoir refroidissant du gaz hydrogène estplus grand que celui de 1 air atmosphérique, il est évident que cette propriété des gaz de refroidir les corps plongés au milieu d’eux, ne dépend point de leur capacité. D’où cette propriété peut-elle dépendre? il est très probable qu’elle dépend seulement de la mobilité plus ou moins grande des molécules des gaz.

Supposons que le thermomètre soit par exemple à i8o°. Si les gaz sont à zéro et qu’ils viennent toucher ce thermomètre, ils s’échaufferont par le contact immédiat, et il en résultera un accroissement de volume. Que ce soit du gaz hydrogène ou de l’air, il est évident que, puisque la température est la même, ces gaz prendront quand ils arriveront au contact avec le thermomètre la même température, et par conséquent un accroissement égal de iorce élastique. Mais la force élastique repoussera les molécules du gaz hydrogène, qui sont comparativement plus légères beaucoup plus qu’il ne repoussera les molécules de l’air atmosphérique, il en résultera que les molécules du gaz hydrogène pourront se renouveler plus souvent, et par conséquent le corps devra se refroidir plus promptement, puisque les molécules du gaz seront à peine échauffées qu’elles feront place à des molécules froides qui viendront à leur tour enlever de la chaleur au corps.

C’est par une conséquence de cette grande mobilité des molécules du gaz hydrogène, que lorsqu’on fait écouler le gaz dans le vide, il prend une vitesse d’écoulement qui est beaucoup plus grande que celle de l’air et qui est précisément dans le rapport inverse des racines carrées des densités.

Le refroidissement d’un corps dans l’air dépend du calorique rayonnant et du contact de l’air. Il n’est pas indifférent pour avoir un refroidissement plus ou moins prompt que ce corps ait telle ou telle position, en raison précisément de la direction des courans qui peuvent s’établir. Je suppose que nous ayons un corps rond , ce corps étant symétrique dans toutes ses parties, il est évident que la position de ce corps

sera toujours relativement la même. Mais si nous prenons un cylindre allongé, ce cylindre pourra être tantôt couché horizontalement sur son arête, tantôt être debout sursa base. Dans le premier cas, nous avons un courant ascendant d’air chaud qui a pour base la section du cylindre passant par l’axe, et il en résulte un certain refroidissement. Dans le second cas, le courant s’établit le long des parois, de sorte que les parties inférieures d’air qui ont été échauffées, montent le long du cylindre et empêchent d’auire air froid de venir toucher ce cylindre. Par conséquent il est évident que la perte de chaleur qui doit se faire par le contact de l’air est beaucoup plus considérable lorsque le cylindre sera dans une position horizontale que lorsqu’il est dans une position verticale. De là nous concluons que pour des tuyaux qui doivent donner de la chaleur, il y a de l’avantage à les faire circuler horizontalement. Cependant il faut tenir au moins une partie des tuyaux dans la position verticale pour que le courant d’air puisse s’établir, et que le tirage soit suffisant.

La perte de chaleur parle contact de Pair est considérable: on a trouvé que le refroidissement dans le vide étant exprimé par 8°, le refroidissement dans l’air était de i4°* C’est la différence entre ces deux nombres qui exprime la perte due au seul contact de Pair, la perte par le rayonnement étant, ainsi que nous Pavons vu , la même dans Pair et dans le vide.

La chaleur nous présente encore plusieurs propriétés à étudier; mais ces propriétés appartiennent plus particulièrement à la lumière , et ne peuvent être étudiées en ce moment. Nous allons nous occuper d’autres objets et particulièrement de la formation des vapeurs.