PHÉNOMÈNE DE 1/ ÉVAPORATION

Nous allons nous occuper d’un autre phénomène qui a beaucoup de rapport avec l’ébullition, qui s’en distingue cependant sous quelques autres ; c’est le phénomène que nous désignons par le nom d'évaporation.

L’évaporation, de même que l’ébullition, consiste dans une formation de vapeur ; mais l’ébullition dépend toujours de la pression; tandis que l’évaporation en est indépendante. C est là la grande distinction , la différence réelle qu’il y a entre l’évaporation et l’ébullition.

Voici en quoi consiste le phénomène dont nous nous occupons. Vous avez une masse liquide qui peut être dans un espace vide ou bien dans un espace occupé par un gaz.

Lorsque le liquide est dans le vide , il fournit de la vapeur à sa surface ; et , en effet , puisqu il ne supporte plus la pi ession atmosphérique, il est évident que c’est à la surface et non dans le fond que la vapeur doit se former. Cette vapeur se produit en raison de la température ; plus le liquide est échauffé, plus il donne de la vapeur qui a une force élastique ou une densité plus grande.

Comme nous savons que les vapeurs se forment dans un espace occupé par un gaz aussi bien que dans un espace vide, nous en conclurons, que 1a. vapeur en contact avec un gaz, pouvant se loger dans les interstices de ce gaz , ne doit pas être considérée comme supportant la pression atmosphérique . Et, en effet, pourvu que les molécules de vapeur soient à la distance déterminée par la température, peu importe que ces molécules soient dans le vide ou dans un gaz; en un mot, le phénomène de l’évaporation se passe, sauf le temps, absolument de la même manière dans le vide et dans l’air.

Nous avons parlé d’une différence dans le temps de l’évaporation, suivant qu’elle a lieu dans le vide ou dans un gaz. En effet , la vitesse de la vapeur dans le vide est extrêmement

grande. De la vapeur qui se détacherait de la masse liquide* avec la même force de projection qu’elle a lorsqu’elle est sollicitée à se mouvoir par sa force élastique propre, et qu’elle se jette dans le vide, aurait une vitesse de 5oo mètres par seconde. En raison de cette vitesse énorme de l’évaporation , une masse liquide devrait diminuer d’un millimètre par seconde. Cette vitesse de la formation de la vapeur dans le vide se prouve par une expérience bien simple. On applique à un vase, dans lequel on a fait le vide, un robinet d’une forme particulière, appelé robinet à balle, fig. 1. Ce robinet a une petite cavité, a, destinée à recevoir un goutte d’eau; on verse sur ce robinet de l’eau en excès, et on lui fait faire une demirévolution ; la goutte d’eau qui remplit la petite cavité tombe dans le vase , sans qu’il y ait eu aucune communication entre l’intérieur du vase et l’air extérieur. Aussitôt que la goutte a pénétré dans le vase, on voit un manomètre, qu’on adapte à cet appareil, prendre en un instant le maximum de hauteur qu’il doit avoir : ce qui annonce la formation instantanée de la vapeur.

Cette formation si rapide de la vapeur dans le vide se démontre encore au moyen de l’appareil de Fontana , ainsi appelé du nom de ce physicien à qui il est dû. Cet appareil, fig. 2, se compose de deux boules, portant chacune un récipient. Dans l’une de ces boules on a fait le vide , et dans l’autre il y a de l’air atmosphérique. Le moyen qu’on emploie pour faire le vide dans un appareil semblable est le suivant: on met dans la boule un liquide comme, par exemple, de l’éther, et on le fait bouillir. Il se forme une vapeur qui remplit l’espace, chasse l’air devant elle , de sorte qu’il ne reste plus dans l’appareil que de l’éther et de la vapeur de ce même liquide. Une fois qu’on est certain que l’appareil est bien purgé d’air, on présente à la lampe l’extrémité du tube t qu’on a soudé avec le récipient R , et l’appareil se trouve fermé hermétiquement.

Lorsqu’on met deux vases, dont l’un a été préparé ainsi que noua venons de l’exposer, et dont l’autre contient simplement de l’air atmosphérique; lorsqu’on met ces deux vases dans la même eau , pour avoir une température qui soit la même pour chacun des vases, la vapeur qui se forme dans les boules vient se condenser dans les récipiens; mais l’air qui est dans l’un des appareils s’oppose à ce que la vapeur arrive aussi facilement; et nous voyons, en effet, que la condensation est beaucoup plus rapide dans l’appareil où on a fait le vide que dans l’autre. L’expérience est d’autant plus frappante, que

les tubes de communication entre les boules et les récipiens ont un diamètre plus petit.

L’appareil de Fontana nous olire une application de ce que nous avons dit dans l’une des dernières séances, que si l’on a un même espace contenant un liquide exposé à deux températures inégales, c’est la température la plus basse qui détermine le maximum de tension qu’on peut avoir dans l’intérieur du vase. Du côte le plus chaud, il tend a se former de la vapeur en raison de la température; du côté le plus froid, il y a une condensation pour que la lorce élastique qui reste soit celle voulue par la température de ce dernier côté. C’est exactement le même phénomène qui arrive dans l’appareil de Fontana.

Si c’est l’air qu’il faut déplacer qui s’oppose au mouvement de la vapeur, en donnant à 1 air du mouvement , en l’agitant pour le faire circuler aussi rapidement que la vapeur circule dans le vide, le phénomène se passerait alors absolument de la même manière dans le vide et dans l’air.

Dans une saline, où l’on gradue l’eau pour l’amener à être plus dense, lorsque l’air est en repos parfait, il n’y a presque pas de graduation, c’est-à-dire presque pas de vapeur; mais si le vent vient à souffler, aussitôt la vapeur se produit en abondance.

La dessiccation d’un sol mouillé se fait lentement lorsque l’air est tranquille; mais s’il fait du vent, la dessiccation a lieu en très peu de temps.

Ainsi, toutes choses égales d’ailleurs , l’évaporation est à son maximum dans le vide, et à son minimum dans un air parfaitement en repos. Cependant l’eau , même dans un air tranquille , produit encore de la vapeur en quantité assez notable, parce que la vapeur d’eau étant plus légère que Pair à mesure qu’elle se forme, elle s’élève dans l’atmosphère, et est remplacée par une nouvelle couche d’air; de telle sorte qu’il y a un courant continuel déterminé par la différence de densité de la vapeur d’eau et de l’air atmosphérique. Si vous facilitez l’action de ce courant par le mouvement que vous imprimez à l’air, vous obtenez des résultats qui deviennent de plus en plus considérables.

L’évaporation suppose donc un facile renouvellement de Pair ; si Pair ne peut se renouveler, alors il n’y a pas d’évaporation. Par là s’expliquent beaucoup de phénomènes qui avaient fait croire qu’un liquide était tantôt volatil et tantôt n’était pas volatil.

Si vous mettez dans un vase du salpêtre ou nitrate de po-

tasse, et que vous y versiez de l’acide sulfurique concentré, vous apercevez une fumée qui annonce la formation d’une vapeur qui est de l’acide nitrique, et vous en concluez que l’acide nitrique est volatil à la température produite par le mélange de l’acide sulfurique avec le salpêtre, laquelle n’est pas très grande.

Si au lieu de laisser le vase découvert, de manière que l’air se renouvelle à mesure que la vapeur se forme , vous couvrez ce vase avec une plaque en verre , encore qu’elle ne s’applique pas sur le vase de manière à le fermer hermétiquement; cependant dans ce cas, vous n’apercevez plus de fumée, et vous pourriez conclure alors que l’acide nitrique n’est pas volatil. Ce phénomène s’explique très aisément : la vapeur qui peut se former se détachant de la masse et remplissant l’espace , et l’air ne pouvant descendre librement, il est évident que l’évaporation doit s’arrêter.

C’est ce phénomène sur lequel nous venons d’arrêter votre attention , qui explique les assertions de quelques chimistes qui tantôt ont dit que tel corps était volatil, tantôt qu’il ne l’était pas. Nous aurions pu vous montrer que le même phénomène a lieu pour beaucoup d’autres substances, et notamment pour tous les sels.

Si vous échauffez du sel marin dans un creuset mal fermé, mais couvert, le sel, même en maintenant le creuset à une chaleur rouge, ne perdra point de son poids ; parce que ne parvenant pas à l’ébullition, sa vapeur ne pourra vaincre le poids de l’atmosphère, et par conséquent il n’y aura pas d’évaporation. Vous pourriez conclure de cette expérience que le sel marin n’est pas volatil; si vous découvrez le creuset, la vapeur se formera et alors vous concluriez que le sel marin est volatil. Il est donc nécessaire de s’entendre à cet égard.

Non-seulement l’eau liquide s’évapore, et la surface de la terre mouillée se dessèche par l’action de l’air, mais la glace elle-même est soumise à l’évaporation. Nous avons vu, en parlant de la force élastique de la vapeur que de la glace à20° au-dessous de zéro produisait encore de la vapeur dont la force élastique était d’environ un millimètre. C’est ce qui explique pourquoi, même au milieu des plus grands froids, on voit voler la poussière comme dans l’été; cela vient de ce que l’eau qui est gelée à la surface de la terre venant à s’évaporer, il ne reste que la partie terreuse qui n’éprouve aucun obstacle pour se réduire en poussière, et s’agiter dans l’air au gré des vents.

A l’occasion de l’évaporation de la glace, j’ai oublié rie vous

parler d’une circonstance qui mérite toute votre attention* Nous avons vu que l’eau à zéro produit une vapeur dont la force élastique est égale à 5 millimètres. Si 1 on construit une ligne horizontale, fig. 3, représentant les températures, et qu’ensuite on représente par des verticales Aa, Bb, Ce , Del la force élastique correspondant à chaque température, la h gne courbe a b c cl qui passera par les points a b cd, tera la ligne marquant la gradation de la force élastique. Eh bien, il n’y a jamais en un point de cette ligne une solution brusque de continuité. Si, au lieu d’eau, nous prenons de la glace a zéro et ensuite à — 5° à — io° — i5% etc., alors la courbe se prolonge d’une manière continue, comme si nous avions de l’eau, c’est-à-dire que vous pouvez concevoir que Ion prend de l’eau à o° et ensuite à — 5° — - io°, etc. ; cette eau donnera exactement la même force élastique que la glace a la même température ; d’où il faut conclure nécessairement que le changement d’état de l’eau , passant de l’état hquic e à l’état solide , n’apporte aucun changement dans le phénomène de la production de la vapeur, c’est-à-dire que la vapeur est réellement indépendante de l’état d’agrégation des molécules; agrégation qui est incomparablement plus grande dans la glace que dans l’eau; car une goutte d’eau ne peut supporter la pression d’une autre goutte ; tandis qu un fil de glace du même diamètre que la goutte peut supporter une

pression qui est assez considérable. „ ,

Ce résultat singulier nous conduit à admettre ce fait general que la quantité de vapeur qui peut se former dans un espace déterminé est indépendante de l’état du corps, pourvu que la température reste la même. Ainsi, cle 1 eau qui seia

^ i° donnera une vapeur dont la force élastique seia la

îpême que celle de la vapeur fournie par de la glace également à — i°*