LEÇON TRENTE ET UNIÈME

(Samedi, 1er Mars 4828.)

SUITE DES HYGROMETRES.

Nous avons indiqué comment on devait construire les hygromètres, et particulièrement l’hygromètre à cheveu. Nous avons montré aussi la manière de les graduer.

Il restait à déterminer le rapport qui existe entre les degrés de l’hygromètre et la quantité d’humidité contenue dans l’air; pour cela nous avons conçu que la température restant la même, on eût de l’air ou un espace saturé d’humidité, et ensuite contenant des quantités variables, mais connues d’humidité, comme la moitié, le quart, les trois quarts de l’humidité nécessaire pour la saturation complète. L’hygromètre placé dans cet espace s’arrête nécessairement, dans chaque cas particulier, à un point déterminé; de sorte qu’on a d’un côté , le degré de l’hygromètre, et de l’autre la quantité d’humidité correspondante. Cette manière d’expérimenter n’est pas facile, parce qu’il faudrait opérer sur des volumes un peu considérables, et que, même dans ce cas, la quantité d’humidité n’étant pas très grande, il pourrait en résulter des erreurs assez graves.

On parvient à résoudre la question , sous le point de vue dont nous venons de parler, en se servant de liquides qui donnent des vapeurs, mais qui ne donnent pas ces vapeurs au même degré de tension que l’eau pure. En général, plus une substance aura d’affinité pour l’eau, plus l’eau qui tiendra cette substance en dissolution aura une tension faible. Si , par exemple, nous prenons du sel marin et que nous en saturions de l’eau, ce dont on s’assure en ayant du sel en excès, alors la vapeur de l’eau n’aura plus une tension aussi forte que si l’eau était pure. En représentant par 100 la tension de la vapeur de l’eau pure, nous n’aurons pour la va-

peur de l’eau salée que 75 environ ou les trois quarts. En faisant varier ainsi la nature des liquides, nous pourrons avoir des vapeurs dont les densités seront extrêmement variables et comprises entre zéro et 100 qui représente la tension de la vapeur d’eau pure.

On pourra donc, quand on aura de pareils liquides, mettre les hygromètres sous une cloche sous laquelle on aura mis également le sel ou la dissolution du corps. Il y aura dans cet espace une vapeur relative à l'affinité du corps pour l’eau. On mesure la tension de cette vapeur au moyen d’un baromètre dont la cuvette plonge sous la cloche. Je me contenterai de citer quelques-uns des résultats obtenus. Nous supposons que nous opérons à io°. A cette température la tension de la vapeur d’eau pure n’est que 9 millimètres 49» Nous appelons cette quantité 100, et nous exprimons pro~ portionnellement les forces élastiques des vapeurs fournies par tel ou tel liquide. Les résultats que nous trouverons nous donneront une table dont j’extrais seulement quelques nombres.

Degrés de l’hygromètre. Tension ou densité de la vapeur.

Il est facile de remarquer que les quantités d’humidité 11e sont point proportionnelles aux nombres qui expriment les degrés de l’hygromètre. Les nombres qui représentent les tensions suivent une progression décroissante beaucoup plus rapide., C’est cette absence de proportion entre les degrés de l’hygromètre et les quantités réelles d’humidité , qui rend indispensable l’usage des tables, lorsqu’on veut connaître d’une manière précise la quantité d’humidité contenue dans l’air,

O11 peut se passer de ces tables lorsqu’on veut savoir seu-

lement si l’air est plus ou moins humide : car vous concevez que l’hygromètre indique d’autant plus d’humidité que le nombre des degrés est plus élevé.

Remarquez qu’à 88° de l’hygromètre, l’air contient les trois quarts de l’humidité qu’il peut renfermer; à 72% la moitié, et enfin à 46% le quart. Voilà quelle est la marche générale de l’hygromètre.

Ce nombre 72 est la moyenne de l’hygromètre dans toutes les saisons de l’année : c’est-à-dire qu’en observant l’hygromètre tous les jours, et prenant la moyenne , on trouverait 72. Ainsi, la quantité moyenne d’eau que l’air contient est la moitié de celle qu’il peut renfermer pour être complètement saturé.

Une chose sur laquelle je dois fixer votre attention, c’est que ce n’est point du tout la quantité absolue d’eau qui est dans l’air qui importe pour ce qui est relatif aux phénomènes dépendant de l’humidité ; c’est uniquement le rapport de la quantité d’humidité contenue dans l’air à celle qui y serait contenue , s’il était entièrement saturé. Ainsi l’air peut être saturé à zéro et à 5o°. Or à 5o°, il y a beaucoup plus d’humidité que dans l’air à zéro, et cependant un grand nombre de phénomènes qui peuvent dépendre de la dessiccation, de l’absorption de l’humidité, de la déliquescence, sont à peu près les mêmes dans ces deux circonstances ; car l’air saturé donne de l’eau avec la même facilité, lorsqu’il est à zéro que lorsqu’il est à 3o°. Si l’on voulait dessécher une substance humide , on ne pourrait pas le faire mieux à zéro qu’à 3o°. Quant aux phénomènes qui dépendent de la végétation, un végétal absorbe l’eau avec la même facilité dans de l’air à zéro , que si l’air était à 3o°. Seulement une légère variation de température fait déposer beaucoup plus d’humidité à 3o° qu’à zéro.

Ainsi, en général , on peut admettre que la table que nous venons de former, sera la même pour une température de 20°, de 3o°, ainsi de suite. Seulement, dans chaque cas particulier, si nous voulons déterminer la quantité d’eau qui se trouve dans l’air, il faudra nécessairement consulter la quantité d’humidité qui peut être contenue dans l’air lorsqu’il est saturé, à telle ou telle température.

Nous allons citer quelques applications qui feront mieux sentir l’usage de la table dont nous ayons parlé. Je suppose, par exemple, que l’hygromètre marque 86° , et que la température soit de i5°. On demande ce que marquerait l’instrument, si on abaissait la tempéra t;qye de i5 à i3°. A i5%

si l’air était complètement saturé, il contiendrait une quantiré d’humidité représentée par 12 millimètres 857 de mercure. Or, puisque l’hygromètre marque 86 °, et que nous savons que 86° de l’hygromètre correspond à une tension de la vapeur exprimée par 71,49? il faudra multiplier 12,837 par 71,89 elle diviser par 100, pour avoir la quantité d’humidité , qui se trouve dans l’air; nous trouverons en faisant le calcul 9,177*

Maintenant nous savons qu’à i5°, la force élastique de la vapeur est exprimée par 11,34* Par conséquent le rapport de la saturation de l’air à cette nouvelle température i3°, sera

exprimé par faisant le calcul, nous trouverions 81

centièmes.

Ainsi, lorsque l’air était à i5o, nous avions pour la tension de la vapeur7i,49 d’humidité, et maintenant qu’il est à i3°, nous avons 81. Il ne reste plus qu’à chercher sur la table le degré de l’hygromètre correspondant à 81; nous trouverons que c’est 91, o5.

Nous prendrons encore un exemple : l’hygromètre marque 78% et la température est à zéro. Que marquera-t-il si l’on porte la température à 200? Si on porte la température à 20% nécessairement l’hygromètre marchera au sec; parce que la quantité d’humidité qui est contenue dans Pair à zéro est très petite ; de sorte que si nous allons à 20°, il faudra une quantité beaucoup plus grande pour la saturation; or à o° la force élastique de la vapeur est exprimée par 5 millimètres 059. Maintenant l’hygromètre marque 78% c’est-à-dire, qu’il y a dans l’air une vapeur dont la tension serait exprimée par 58y &4* Par conséquent la quantité d’humidité qui se trouve

dans l’air sera 5,069 X * ’*= 2, 94.

On demande ce que deviendrait cet air à la température de 20°. A 20° la tension de la vapeur est exprimée par 1 7 millimètres 3t. Par conséquent, pour avoir la force élastique de la vapeur qui se trouve contenue dans l’air, dans la circonstance où nous nous sommes placés , il faudra diviser 2,94 par 1 7,3 1 , ce qui nous donnera 17 centièmes ; c’est-à-dire, qu’en prenant de l’air à zéro, dans lequel l’hygromètre marqué 78, et en le portant à la température de 20°, l’air ne contiendra plus que les 17 centièmes de l’humidité qui kn est nécessaire pour être entièrement saturé.

Nous n’avons plus qu’à chercher dans la table le degré de l’hygromètre qui correspond à 17, nous trouverons que c’est 54.

Vous voyez par ces exemples qu’il sera toujours extrêmement facile de se rendre compte des variations de l’humidité de l’air, lorsqu’on fera varier la température. Toutes les fois qu’on prendra de l’air à une température plus ou moins saturée, pour le porter à une température plus élevée, l’hygromètre marchera au sec, et l’on pourra déterminer le degré de l’hygromètre et la quantité de vapeur, et réciproquement.

Si l’on prend de l’air à un certain degré de l’hygromètre et du thermomètre, et qu’on le refroidisse, il peut arriver deux cas: en le refroidissant, il est possible que l’air ne soit pas encore complètement saturé. Vous trouverez toujours ce degré de saturation, en cherchant la quantité réelle d’humidité, et comparant cette quantité à celle que l’air contient à la température où vous l’avez porté, quand il est complètement saturé.

Le second cas serait celui où l’air serait plus que saturé. Dans ce cas, tout l’excédant doit se précipiter. Si vous abaissez de l’air à 20° de température et dans lequel l’hygromètre marque g5°, si vous l’abaissez à 1 2% il sera sur-saturé, et alors tout 1 excedant de saturation se déposera et constituera un petit brouillard, et si l’effet a lieu sur une grande masse, il se produira de la pluie.

Saussure en mettant son hygromètre dans le vide avait remarqué un phénomène qui l’avait beaucoup frappé. Cependant vous allez voir que ce phénomène est fort simple, et que l’explication qu’on en donne est assez vraisemblable.

Si l’on prend de l’air saturé d’humidité , qu’on le mette sous le récipient de la machine pneumatique, et qu’on fasse le vide par huitièmes, comme l’avait fait Saussure, le premier huitième d’air que vous enlevez, devrait, ce semble, emporter avec lui un huitième d’humidité, il n’en resterait plus que f. Un second huitième d’air devrait entraîner un second huitième d’humidité, ainsi de suite; de manière qu’en faisant le vide complet, on devrait amener l’hygromètre au sec. Mais il n’en est pas ainsi, et Saussure, lorsqu’il fit l’expérience, trouva que l’hygromètre marquait 97. En général 1 hygromètre ne prend jamais le nombre 100, parce que les cheveux, une fois qu on est à 99? sont un peu rétrogrades ét se tiennent à 2 ou 3 degrés au-dessous de l’état hygrométrique. 0

Le plus grand dessèchement qu’on peut obtenir est de descendre au-dessous de 970, de venir à 89° à peu près. Ainsi Saussure, au lieu d’enlever un huitième d’humidité à chaque opération, en enlevait beaucoup moins. On conçoit que, dans cette circonstance, le cheveu, quoiqu’il eût une masse pour ainsi dire nulle, pourrait donner de l’humidité qui s’ajouterait à celle de l’air; mais cette quantité serait si faible qu’on peut la négliger tout-à-fait. Mais il faut faire attention que îes vases fournissent de l’humidité. En prenant de l’air enfermé sous un récipient, et cet air faisant marquer 970 à l’hygromètre , il existe sur les parois du vase une couche d’eau qui est invisible, mais qui existe réellement, et qui peut modifier d’une manière très notable les résultats. Quand on enlève le premier huitième, l’air devient plus sec, le récipient fournit une certaine quantité d’humidité, et l’hygromètre ne descend pas autant qu’il devrait dëseendre. On continue à pomper l’air; à mesure qu’il emporte de l’humidité, le vase en fournit davantage , en sorte qu’il s’établit une espèce de compensation. Yoilà pourquoi l’hygromètre ne va pas aussi loin qu’il devrait aller, si les corps environnans ne donnaient point à l’air de l’humidité.

Cette humidité sur les corps est tellement sensible qu’il y a des phénomènes, et particulièrement les phénomènes électriques , qui ne peuvent se produire, non-seulement à 97 0 de l’hygromètre, mais à 90. Il y a alors des quantités d’humidité si grandes sur les corps, que l’électricité fuit de toutes parts, et qu’on ne peut la retenir. Ce n’est que lorsque l’hygromètre est au-dessous de 80 ou 70 0 que les phénomènes peuvent avoir lieu.

Dans l’air, l’hygromètre peut aller et va souvent à l’humidité extrême ; mais il est rare de l’y voir dans les couches inférieures de l’atmosphère. En effet, la pluie vient sans doute d’un lieu saturé; mais, à la surface de la terre, l’air peut bien ne pas être saturé. Les gouttes d’eau n’ont point le temps de saturer la masse considérable qu’elles traversent dans leur chute. Aussi, même lorsqu’il pleut, il est rare de voir l’hygromètre indiquant 100 degrés.

En général, l’hygromètre de Saussure ne va guère au- * f dessous de /jo 0 à la surface de la terre ; si cela arrive, c’est dans des circonstances extrêmement rares.

Ainsi Saussure, qui a séjourné pendant long-temps sur les montagnes, où il y a toujours de l’humidité, mais aussi une très grande sécheresse , Saussure n’a jamais vu l’hygromètre au-dessous de 40 "• îlamon, qui a long-temps parcouru les

Pyrénées, ne l’a jamais vu au-dessous de 39; 40 et 3g s’éloignent peu l’un de l’autre , et indiquent une quantité d’humidité qui est environ un cinquième de celle qui est nécessaire pour la saturation de l’air.

Il y a cependant une exception. En l’année 1816, le 20 avril, à trois heures du soir, le thermomètre étant à i4° 4, on a vu l’hygromètre à 34°. C’est un exemple, je ne dirai pas unique, mais au moins extrêmement rare.

Lorsqu’on s’élève dans l’air à de grandes hauteurs , l’hygromètre va continuellement en diminuant, excepté le cas des nuages, qui ne. sont autre chose que de l’eau précipitée sous forme de vapeur vésiculaire. Ainsi , dans un voyage aérostatique, où je m’élevai à une hauteur considérable, j’ai vu l’hygromètre à 26° et la température à io° au-dessous de zéro, par un temps excessivement chaud à la surface de la terre. Or, à — io°, la force élastique de la vapeur est de 2 millirn., 6. Cherchant la force élastique correspondant à 26°, on trouve qu’il ne reste que de millimètre d’eau , quantité qui est très éloignée de celle qui serait nécessaire pour la saturation; ou, pour mieux dire, l’air ne contient alors que 12 centièmes, c’est-à-dire le huitième de l’eau qu’il peut renfermer. Aussi voit-on , à cette grande hauteur, les corps se dessécher avec une extrême rapidité.

L’air si sec est désagréable pour la respiration , en raison du dessèchement qu’il produit dans les poumons.,. C’est ici le lieu de parler de l’effet de l’air dans l’économie animale. J’entrerai avec d’autant plus.de plaisir dans quelques détails à ce sujet, que cela intéresse naturellement toutes les personnes qui s’occupent de médecine.

L’air que l’on inspire est à des températures extrêmement variables, comme vous le savez. Il peut aller depuis o° et beaucoup au-dessous jusqu’à 3o°. L’air respiré sort à une température qu’on peut regarder comme constante : c’est la température de l’homme, qui est de 37°. Quand l’air sort, il est saturé d’humidité , car il touche constamment, des parties complètement humides. L’air que l’on inspire est à une certaine température, à zéro, par exemple, et nous supposons qu’il est saturé. Cet air, en sortant ensuite à 37°, enlèvera nécessairement au corps une quantité d’eau considérable, celle qui fait la différence entre la saturation à 37° et la saturation à 10". Vous voyez donc que, parla respiration, une certaine quantité d’humidité est constamment enlevée au corps, et que cette quantité est extrêmement variable, en raison de la température de l’air et de son état hygrométrique.

Pour vous faire voir une application extrêmement intéressante de cette déperdition de l’eau occasionnée par l’air qui traverse les poumons , nous supposerons la température moyenne de io°. A cette température, un homme absorbe par jour à peu près 18,750 litres d’air, qui entre à io° et sort ensuite à 37°. Par conséquent, au lieu de 18,750 litres, il doit sortir, puisque l’air est échauffé, une quantité plus grande. En effet, le volume de l’air qui sort est égal à 20,178 litres. Voilà le résultat d’une expérience. Vous concevez néanmoins que ce résultat peut varier suivant les individus et suivant une foule do circonstances. Supposons que l’air soit entré à 720 de l’hygromètre, ce qui indique que l’air contient justement la moitié de l’humidité qu’il peut renfermer; sachant qu’il entre 18,750 litres d’air à la température de 10® et à la moitié d© la saturation , il est facile d’en déduire la quantité d’eau qui est entrée. On trouvera, en faisant les calculs nécessaires, 91 grammes ûfî. L’air sort ensuite à 37% et il est saturé. Connaissant le volume d’air, on trouve qu’il emporte une quantité d'eau égale à 869^ i5. La différence est 777, 72. Par conséquent l’air que l’homme respire lui enlève par jour 777 s** 72, c’est-à-dire un litre et demi d’eau, ce qui est une quantité fort considérable.

Si Pair était à zéro au lieu d’être à io°, la quantité d’eau perdue par 1& respiration serait plus grande; elle pourrait aller jusqu’à un litre trois-quarts.

Ainsi vous voyez combien une fonction très importante de l’économie animale se trouve modifiée par la présence de l’air. Il était bon de vous montrer comment on pouvait déterminer cette quantité d’eau portée hors du corps de l’homme par Pair qui a servi à la respiration. Quand cette eau n’est pas entraînée par Pair, oe qui arrive dans les temps chauds oû Pair est humide et a une température qui se rapproche de celle de 37% il faut nécessairement que cette eau s’échappe par d’autres voies,