VIDE

Maintenant que nous connaissons la pression de Pair, et que nous savons que l’air est partout, il s’agira de résoudre un problème fort important en physique , qui est de trouver le moyen d’ôter cet air des endroits où il se trouve; en un mot, de faire le vide dans un endroit déterminé. C’est de cette question dont nous allons nous occuper.

Le vide le plus parfait que l’on puisse obtenir est celui que l’on fait en construisant le baromètre de Toriceili. Effectivement, si ce baromètre a été bien fait, et s’il a été bien purgé, le mercure doit aller facilement contre la partie supérieure y frapper un corps sec, et l’on ne doit point apercevoir la moindre bulle. Voilà quel estle videîe plus parfait, mais ce n’est pas le vide absolu. Par vide absolu, on entend l’absence de toute matière. Or le mercure, qui entre en ébullition, mais seulement à un degré de chaleur trois fois et demie plus grand que celui qui fait bouillir l’eau, le mercure peut donner encore un peu de vapeur qui s’aperçoit, lorsque, par exemple, un baromètre est exposé au soleil. Celte vapeur qui existe alors dans l’espace, au-dessus de la colonne de mercure, est tellement rare, qu’elle ne ferait pas équilibre à un centième de millimètre, ni peut-être même à un millième de millimètre, ni peut-être à une quantité infiniment plus petite. Ce qui le prouve, c’est qu’on peut conserver pendant un temps indéfini du mercure dans un vase exposé à l’air, et nous verrons par la suite que le mercure se réduirait en vapeur tout aussi bien dans l’air que dans le. vide, sans que le poids de ce mercure change sensiblement. Donc

si le mercure forme une vapeur, ce que j’admets, je i|h qu’elle est extrêmement rare.

Quoi qu’il en soit, le vide barométrique est le plus parfait qu’on puisse obtenir. Mais dans beaucoup de circonstances ce vide ne serait pas commode, parce que les corps qu’on y porterait seraient mouillés par le mercure.

Il s’agit de pouvoir obtenir un vide beaucoup plus grand et en même temps plus commode. On pourrait se servir d’un moyen analogue à celui dont nous venons de parler, et, au lieu d’un baromètre à mercure , se servir d’un baromètre à eau. Il suffit de concevoir un tonneau bien fait, porté par un tube vertical qui aurait jusqu’à drx mètres au moins, et de remplir d’eau le tonneau et le tube; en un mot, on ferait un baromètre à eau , dans lequel la colonne se soutiendrait à une hauteur de 3a pieds environ â et laisserait un vide dans la partie supérieure. Mais ce vide ne serait pas aussi parfait que celui que l’on forme dans le baromètre à mercure , parce que l’eau produit una vapeur et contient d’ailleurs une certaine quantité d’air. Ce moyen n’est donc pas applicable en général.

Pour obtenir un vide d’une manière commode, imaginons un cylindre ABC D parfaitement rodé, qui soit fermé dans le bas, et en même temps un corps solide P appelé piston , qui s’ajuste parfaitement dans le cylindre creux, et imaginons que le piston porte on manche M, afin qu’on puisse l’enlever facilement. Supposons que ce piston soit toui-à-fait abaissé et repose sur le fond parfaitement uni du cylindre. Dans cette position, si on retire le piston, l’air ne pourra pénétrer par aucun endroit dans la partie inférieure, et nous aurons par conséquent un espace vide.

Mais il Sera difficile do porter dans cet espace les Gorps que nous voulons soumettre au vide. Car si nous faisions une ouverture quelconque pour y introduire le corps, l’air entrerait beaucoup plus vite, et le corps no serait plus par conséquent placé dans le vide. Imaginons qu’à côté de notre cylindre nous ayions un vase V fermé de toutes parts, dans lequel nous ayions mis d’avance le corps sur lequel nous voulons opérer; supposons que le cylindre et le vase soient en communication par un tube T, et que nous puissions ouvrir ou fermer cette communication à volonté.. Après avoir fait le vide dans le cylindre, en retirant le piston, j’ouvre la communication avec le vase; aussitôt l’air qui est contenu dans le vase, en raison de sa force élastique qui le détermine $ se précipiter dans les endroits où il trouve moins de résis-.

tance, va venir se répandre dans l’espace vide, de manière que la force élastique de l’air qui reste dans le vase soit égale à la force élastique de l’air qui s’est précipité dans le cylindre.

Nous n’avons fait le vide qu’en partie. Voyons ce que nous devons faire à notre appareil pour parvenir à obtenir un plus grand résultat. Supposons que nous ayions un diaphragme ou une soupape S qui tantôt se lève et tantôt s’abaisse pour ouvrir ou fermer la communication entre le cylindre et le vase. Au moment où nous faisons le vide dans le cylindre en levant le piston, la soupape S qui se trouve pressée par l’air qui est contenu dans le vase, se lève pour laisser passer cet air dans le cylindre. Lorsqu’ensuite on baisse le piston, la soupape se ferme ou par son propre poids, ou bien parce que dans le moment où on pousse le piston, l’air qui presse contre cette soupape la force à se fermer. Alors la communication est interceptée entre le cylindre et le vase.

Maintenant que va-t-il arriver à Pair qui est contenu sous le piston. Gct air était d’abord plus rare que n’était Pair extérieur, mais en descendant le piston , il y aura réduction continuelle de volume, par conséquent nous aurons une série de densités de Pair différentes. Nous arriverons à un point où Pair contenu sous le piston aura une densité égale à celle de Pair extérieur; si, arrivé à ce point, on pousse encore le piston, la densité de Pairinlérieur augmentera et par conséquent sa force élastique. Gomme cet air ne peut s’échapper, nous éprouvons une résistance de plus en plus grande. Il faut donc nous débarrasser de cet air. Pour cela imaginons que notre piston soit percé sur le côté et mettons à cette ouverture une soupape v; alors, dès l’instant où le ressort de Pair intérieur sera plus grand que le ressort de l’air extérieur, il forcera la soupape à se lever, Pair s’échappera et rien ne s’opposera à ce que le piston ne puisse descendre jusqu’en bas. Quand il sera appliqué sur le fond du cylindre, la soupape retombera naturellement par son propre poids. On retirera le piston une seconde fois, le vide se formera de nouveau audessous, la soupape s se trouvant plus pressée de haut enbas que de bas en haut restera nécessairement fermée ; mais la soupape ,ç sera plus pressée de bas en haut que de haut en bas; elle s’ouvrira par conséquent pour livrer passage à l’air du vase qui se mettra en équilibre.

Par des allées et des venues successives du piston, on retire ù chaque fois une certaine quantité d’air. Gela se fait suivant une loi bien simple, c’est-à-dire que si nous supposons que

le vase ait une capacité égale à. celle que le piston laisse libre en s’élevant, un premier coup de piston va enlever la moitié de l’air; un second coup de piston va enlever la moitié de ce qui reste et il ne restera plus qu’un quart. ; ainsi de suite. C’està-dire les quantités d’air qui resteront successivement dans ce vase seront égales à |, etc.

Si le premier coup de piston a retiré une portion d’air moindre que la moitié , alors il faudra un plus grand nombre de coups de piston.

Cependant comme cette progression ne peut devenir zéro, on voit par là que le vide ne pourra jamais être fait d’une manière complète; mais on pourra en approcher d’aussi près qu’on voudra, et parvenir à avoir un vide tel que ce qui restera d’air serait au-dessous d’une quantité qu’on pourrait assigner.

Ainsi nous concevons très bien comment il est réellement possible de faire le vide par des allées et venues successives d’un piston, dans un appareil tel que celui représenté fig. 1 . Nous pouvons réaliser ceci au moyen d’un autre appareil qui n’est pas précisément destiné à cet objet.

Soit, fig. 2, un cylindre A B , dans lequel joue un piston P, et qui ne se trouve fermé que par l’eau contenue dans le vase C D. Nous nous proposons d’ôter l’air qui est renfermé dans ce cylindre qu’on appelle un corps de pompe. Le piston est au bas de sa course, je l’élève ; qu’arrive-t-il alors? Puisque une portion de Pair s’est précipitée dans l’espace que le piston a laissé libre en s’élevant, le volume de l’air a augmenté et le ressort a diminué. Par conséquent le ressort de l’air extérieur ne peut plus faire équilibre au poids de l’air extéiieur, lequel est resté constant, et il faut que l’eau monte dans le cylindre pour compenser la perte de ressort de l’air intérieur. Je ferme le robinet situé en R , que j’avais ouvert avant de soulever le piston. Je redescends ensuite le piston; l’air se comprime, ouvre la soupape et passe au-dessus du piston, j’ouvre de nouveau le robinet P, et je soulève le piston. Même raisonnement que tout à l’heure, l’air se précipite dans la partie iaissée libre par le piston; le volume devient plus grand, son ressort diminue, et la colonne d’eau s’alionge de nouveau pour rétablir l’équilibre ; en sorte que la colonne d’eau qui est soulevée, plus la force de ressort de l’air renfermé sous le piston, fait équilibre à la colonne barométrique de 76 centimètres de mercure ou de 5o mètres d’eau.

En effet, la colonne d’eau qui est dans le cylindre tend à tomber; d’un autrecôté, il y a une quantité d’air au-dessus

de cette colonne. Or nous savons que l’air a une force élastique; nous savons aussi que l’air extérieur qui agit par son poids peut soutenir une colonne de mercure de 76 centimètres, ou une colonne d’eau de 10 mètres. Cet air agit sur la surface de l’eau, et tend à faire monter une colonne de 10 mètres dans l’espace compris sous le piston, et la ferait monter en effet, si cet espace était vide. Cette colonne ne monte pas , il faut donc qu’il y ait autre chose qui , réuni avec cette colonne d’eau , puisse faire équilibre à l’air extérieur qui pèse avec une force égale à 10 mètres. Cette autre chose, c’est le ressort de l’air qui, mesuré en eau et puis ajouté à la colonne d’eau dans le cylindre, fait équilibre au poids de la colonne atmosphérique.