ÉCOULEMENT CONSTANT

Nous avons parlé déjà plusieurs fois de l’écoulement des liquides, et nous avons vu que cet écoulement qui a lieu dans un vase, est nécessairement variable, parce que la vitesse d’écoulement a pour expression la racine carrée de la hauteur, ou, pour mieux dire, que la vitesse d’écoulement est la même que celle d’un corps qui tomberait depuis le niveau supérieur du réservoir jusqu’à l’orifice» Or, à mesure que le liquide baisse, la hauteur diminue, et dès lors la vitesse va constamment en diminuant.

On peut se proposer d’avoir des écoulemens constans, c’est-à-dire de faire couler d’un vase des quantités d’eau égales dans des temps parfaitement égaux. C’est là la question dont nous allons nous occuper, sans rappeler toutefois les divers appareils dont on peut se servir pour obtenir ce ré-

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sultat.Nous ne parlerons que de ceux qui sont utiles en physique.

Supposons que nous prenions un vase V, fig. i4? rempli d’eau et qui soit entièrement fermé dans le bas, mais qui porte une petite ouverture latérale v, et dans le haut un petit tube qui traverse le liquide et qui soit parfaitement mastiqué autour de l’ouverture ; de sorte que l’air ne puisse avoir d’accès dans le vase que par le moyen de ce tube. Examinons ce qui aura lieu dans cette hypothèse. Nous avons une ouverture " v , et nous la prenons assez petite pour que la colonne liquide qui doit s’échapper par cette ouverture ne puisse point être divisée par l’air. Lorsqu’on prend un tube dont le diamètre soit de 1,2, 3, 4? quelquefois de 5 et même de 6 millimètres, à moins que le tube ne reçoive de fortes secousses, la colonne ne peut se diviser.

Le tube qui plonge dans le vase est ouvert dans la partie supérieure comme dans la partie inférieure. L’air extérieur presse par ce tube ouvert sur l’eau contenue dans ce vase, de même que l’air presse par la petite ouverture, l’eau se trouve ainsi soumise à deux pressions égales ; ainsi, sous ce rapport il n’y aurait pas de raison d’écoulement. Mais si nous supposons que le tube soit plein, nous aurons une colonne liquide qui sera pressée tant en haut qu’en bas par une atmosphère ; mais cette colonne sera de plus pressée de haut en bas par son propre poids. Elle devra donc obéir à cet excès de pression qu’elle éprouve de haut en bas et elle s’abaissera d’une certaine quantité. Jusqu’où descendra-t-elle ? évidemment jusqu’à la hauteur du niveau d’écoulement dans l’appareil, car à ce point le liquide n’est plus soumis qu’à deux pressions égales de part et d’autre, la pression atmosphérique qui s’exerce par le tube et la pression atmosphérique qui s’exerce par l’ouverture et qui est la même dans toute l’étendue de la couche liquide qui se trouve de niveau avec cette ouverture. Par conséquent, si le tube descend dans le vase au-dessous de l’orifice d’écoulement, il se videra jusqu’à ce que la colonne soit descendue dans le tube au niveau de l’ouverture.

Supposons maintenant que ce tube, au lieu de descendre au-dessous de l’ouverture, s’arrête à une certaine hauteur audessus de l’oriûce. On conçoit très bien que le tube va se vider entièrement; mais voyons ce qui aura lieu pour le reste du liquide. D’abord, quant au liquide qui se trouve au-dessus de l’orifice, le vase étant fermé dans la partie supérieure, cette portion de liquide recevant la pression atmosphérique qui s’exerce à l’orifice du tube, dans le vase, ne doit pas tomber.

louant au liquide au-dessous de l’orifice du tube, ce liquide étant soumis à la pression atmosphérique, c’est comme si nous avions un vase ordinaire rempli d’eau jusqu’en^ Æ, par conséquent l’écoulement aura lieu en vertu de la hauteur de la colonne liquide comprise entre le niveau A B et le niveau de l’ouverture. Mais à mesure que le liquide s’écoule, l’air qui a un libre accès dans le vase par le tube, le remplace, et nous pouvons supposer qu’il se forme une petite couche d’air en A B. Or l’air est spécifiquement plus léger que l’eau, par conséquent il traversera le liquide et ira se loger dans la partie supérieure du vase, en déplaçant une quantité correspondante de liquide, de telle sorte que le vase ABC D restera toujours plein. La hauteur du liquide étant toujours la même, nous aurons une vitesse d’écoulement constante. Car vous devez rappeler que les vitesses d’écoulement sont comme les racines carrées des hauteurs. Par conséquent, puisque nous avons ici une vitesse constante, nous aurons un écoulement qui sera aussi constant; la hauteur du liquide dans le vase A B et par suite la vitesse d’écoulement, étant dues à la différence du niveau entre l’orifice et l’extrémité du tube, nous pourrons faire varier à volonté la vitesse de l’écoulement. Il suffira de remonter le tube, si nous voulons un écoulement plus rapide, et de le descendre si nous voulons avoir un écoulement plus lent. Cet appareil est dû à Mariotte.

La fig. 1 5 représente un appareil connu depuis long-temps, et qui est absolument fondé sur le principe que nous venons de démontrer. Ce vase sert comme encrier, il sert aussi pour donner à boire aux oiseaux. L’eau se tient constamment à la même hauteur dans le petit godet a; à mesure qu’on le vide, l’air gagne la partie supérieure et fait descendre une quantité d’eau correspondante.

On a tiré du vase, fig. 1 4? une heureuse application pour avoir un écoulement de gazconstant. Sinousavonsun vaseremplide gaz, et que nous voulions procurer à ce gaz un écoulement constant,il suffira de faire entrer dans ce vase des quantités d’eau parfaitement égales dans des temps égaux. Il est évident qu’une certaine quantité d’eau forcera une pareille quantité de gaz à sortir du vase.

On obtient encore l’écoulement constant d’un gaz, au moyen d’un syphon dont la petite branche plonge dans un vase qui est disposé comme celui représenté, fig. 14.

CLOCHE SHJ PLONGEUR.

Je vais terminer cette leçon en disant quelques mots de la cloche du plongeur.

La cloche du plongeur est un instrument dont on se sert pour descendre dans l’eau à des profondeurs considérables, pour explorer le fond d’une rivière, le fond de la mer. On leste cette cloche de manière à ce qu’elle soit spécialement plus pesante que le volume d’eau qu’elle déplace. De plus, comme des hommes doivent rester sous cette cloche, il faut qu’elle ne puisse se remplir d’eau et qu’elle tienne l’air parfaitement.

Concevez une cloche suspendue par une chaîne , s’enroulant sur une poulie, de manière qu’on puisse la faire monter ou descendre. Lorsqu’on enfonce cette cloche dans l’eau, l’air qu’elle contient ne peut s’échapper, mais à mesure que la cloche descend à des profondeurs de plus en plus considérables, la pression de l’eau extérieure force le niveau de l’eau intérieure à s’élever de plus en plus dans la cloche. De sorte que si l’on voulait, par exemple, descendre dans une rivière de 32 pieds, sans mettre de nouvel air dans la cloche , arrivé au fond de l’eau, l’air se trouverait réduit à moitié, et conséquemment la cloche se trouverait remplie à moitié. Cela arrivant, l’homme se trouverait séparé du sol. Pour éviter cet inconvénient, un tube communique de l’intérieur de la cloche avec l’air extérieur, et à l’extrémité de ce tube est une pompe aspirante qui prend l’air du dehors et le foule dans l’intérieur de la cloche, de manière à tenir cette cloche toujours parfaitement remplie, afin que l’homme puisse reposer sur le sol et l’explorer commodément. Comme la respiration vicie l’air au bout d’un certain temps, on est obligé d’entretenir et de renouveler constamment l’air.

Vous pouvez, d’après ce que je viens de dire, vous former une idée simple et suffisante de la cloche du plongeur. On peut d’ailleurs la diviser en divers compartimens. Il y a même des cloches auxquelles on fait des ouvertures fermées par des plaques de verre, de manière que le plongeur peut explorer parfaitement tous les objets dont il est environné. H y a une communication de l’intérieur à la surface, pour que le plongeur puisse faire connaître quand il faut changer la cloche de place ; ce qui lui permet de parvenir aux objets qu’il a intérêt de remarquer.

IMPRIMERIE DE E. DUVERGER

EUE DE VERNEPIX, , N. 4-

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