C. — DIFFUSION
317. Dlflbslon proprement dite & travers un diaphragme. — Expériences de Graham, — Si les tubes capillaires deviennent trop étroits, il ne peut plus se produire d'écoulement sensible du gaz : mais im nouveau phénomène apparaît, la diffusion proprement dite. On l'observe, par exemple, avec une mince plaque de graphite artificiellement comprimé, tel qu'on l'emploie pour la fabrication des crayons ; et la loi du passage, enlicrement différente de celle qui règle la transpiration, se retrouve la même que pour Teffusion, bien que les deux phénomènes soient complètement distincts (M, puisque l'un porte sur la masse du gaz, l'autre sur ses molécules isolées, et que la vitesse absolue dans le premier est plusieurs milliers de fois aussi grande que dans le second. En mesurant encore les temps nécessaires au passage d'un même volume de gaz dans le vide à travers le graphite, Graham a trouvé les nombres suivants, dont nous rapprochons les racines carrées des densités :
Gaz.
Oxygène
Air
Acide carbonique Hydrogène. . . .
Temps du passage d'uo même volume de gaz.
0,20OJ
hacine carrée de la deoaité.
La loi est manifeste :
Les vitesses de passage des différents gaz à travers une cloiso)i poreuse sont en raison inverse des racines carrées des densités.
Le graphite de Graham peut être remplacé par du biscuit de
porcelaine dense, qui donnera des résultats presque aussi nets(^).
(^) Au lieu d'un écoulement du fluide en niasse à travers des espaces capillaires, c'est « un tamisage à travers une sorte de crible qui ne laisse passer que les molécules individuelles », suivant l'expression de Graham.
(^) La diffusion à travers un tampon d'asbeste a permis à M. Pebal de séparer partiellement l'ammoniaque de Tacide chlorhydrique dans la vapeur de chlorhy-
Mais la plupart des autres corps poreux, plâtre de Paris, stuc, terre cuite, etc., présentent la superposition des deux sortes de phénomènes : transpiration encore sensible, et diffusion. Ainsi, M. Bunsen trouve pour la vitesse d'écoulement de Toxygène à travers un tampon de plâtre, comparée à celle de Thydrogène, le rapport I : 2,73 au lieu du rapport théorique i : 3,995. A travers une plaque de stuc, Graham trouve pour les vitesses relatives d'écoulement de Tair et de Thydrogène i : 2,892 au lieu de I : 3,80.
Diffusiomètre. — Pour toutes ces mesures on peut parfaitement opérer sous un excès de pression beaucoup moindre qu'une atmosphère. C'est ce que fit M. Bunsen avec ^otidifftisiomètre. Cet appareil consiste en un tube gradué rf, fermé par un tampon poreux b (en plâtre), et suniionté d'un ajutage C fixé par le caoutchouc D (*). Au moyen du tube ei on amène le gaz au-dessus du tampon i, qu'un bouchon en verre o, commandé par la tige m, permet d'ailleurs au besoin dé soustraire à toute action extérieure. On introduit dans le tube t/, reposant sur le mercure, une certaine quantité du gaz à expérimenter, on soulève le tube de manière à produire intérieurement une diminution de pression. Faisant alors passer en C un courant du même gaz qui remplit le tube, et tirant graduellement celui-ci (par un mécanisme convenable), de façon à ce que la hauteur du mercure y reste constante, on note le temps nécessaire au passage de deux divisions successives du tube devant un même repère. Si l'on opère ensuite pareillement sur un autre gaz, on aura les temps qu'exige la diffusion d'un même volume des deux gaz sous la même pression ; et on retrouvera les faits rapportés plus haut*
11 n'est nullement indispensable pour la diffusion qu'il y ait excès de pression du côté du gaz considéré. Ainsi, le fait signalé il y a
drate d'ammoniaque. De môme, en employant un simple lube de verre effilé, MM. Wanklyn et Robinson ont réussi à séparer Teau et l'acide anhydre dans la vapeur de Tacide sulfurique ordinaire, le chlore et le trichlorure dans la vapeur du pentachlorure de phosphore. Ces expériences ont été le point de départ de recherches et de discussions qui ne sauraient trouver place ici (Voir H. Sainte-Claire Deville, Troost et Haotefeoille, et Wuetz, C. R, passim; 1863-81).
(^) Un tube latéral qp^ pincé en 9, sert à faire les prises de gaz à analyser.
déjà longtemps par Dôbereiner {*) d'une éprouTelle pleine d'hydrogène laissant échapper son gaz par une fêlure imperceptible
tandis que l'eau s'élève à l'intérieur, nous montre que la diffusion peut tout aussi bien se produire contre la direction de la pression
(■) DccDEBEiitEii, Ann. de chfm. et de pAyi., XXIV, 332; 1823.
la plus forte que dans le sens de celte pression ('). L'indifférence à la pression est un des caractères de la dilTusion, ainsi que de la pénétration (3)9}, et distingue ces phénomènes de l'eiTusion et de la transpiration, qui n'ont lieu que dans le sens de la pression pré pondérante.
Dans l'observation de Dôbereiner il y ^vait en réalité diffusion réciproque de l'hydrogène dans l'air contre la pression et de l'air dans l'hydrogène suivant la pression, comme le montra Magnus ('), La pénétration réciproque de deux gaz par diffusion se fait suivant les vitesses d'expansion respectives des deus gaz. Ainsi , de l'air et de l'hydrogène étant séparés l'un de l'autre par une lame de graphite comprimé, pour chaque volume d'air qui passe du côté occupé par l'hydrogène, 3,8 volumes d'hydrogène passent du côté occupé par l'air. C'est ce que l'on observera aisément au moyen du diffusiomètre, en remplissant le tube d d'hydrogène, et en amenant en C un courant d'air continu, tandis que Ton maintiendra le gaz intérieur à une pression constante, la même si l'on veut que celle du gaz en G.
(<) On peut faire l'expérience avec un tube de Graham A, Terme en haut par une plaque de plombagine oa. Le tube 6 tant rempli d'hydrogène et placé sur lu
cute à mercure, on voit le liquide s'y élever rapidement au-dessus du niveau dons la cuve.
(*) MiGNua, Pogg. Ann., X, 153 ; 1827.
Aimolyse. — Les gaz mélangés se séparent aussi les uns des autres selon leurs vitesses de diffusion respectives.
Cette séparation, caractéristique encore de la diffusion et de la pénétration, est nettement démontrée par le « tube atmolyseur » de Graham. C'est un long tuyau de pipe, placé dans Taxe d'un tube de
Kig. 55;
verre où Ton maintient le vide, et traversé par un courant d'air : Tazote se diffusant plus vite que Toxygène, Tair à sa sortie du tuyau contient 24,^3 pour 100 d'oxygène au lieu des 21 pour 100 qu'il contenait à sonentrée dans l'appareil.
Notons encore, d'après M. Dufour, que, dans le passage d'un gaz à travers une paroi poreuse, il y a élévation de température du côté de la diffusion entrante, et abaissement de température du côté où le gaz ressort de la paroi. Par suite, quand deux gaz distincts, rhydrogène et Tair, par exemple, traversent en sens inverse une paroi poreuse avec des vitesses différentes, l'effet dû au gaz qui diffuse le plus devant nécessairement l'emporter, il y aura abaissement de température à la face de sortie de l'hydrogène, et élévation de température du côté où s'échappe l'air. Un thermomètre placé dans le vase poreux de la figure 558 donna à M. Dufour une variation de -f- o**,37 et dans le vase de la figure oSg une variation de — o*,48 (*).
Appareils de M. Jamin et de H. Sainte- Claire Deville. — Si les vases de terre ne peuvent pas remplacer les plaques de graphite pour les mesures, on peut les utiliser avantageusement comme appareils de démonstration, ainsi que l'a fait M. Jamin (>).
 un vase de pile on adapte, avec un bouchon fermant bien, un long tube de verre que l'on immerge dans l'eau par son extrémité inférieure, et au moyen d'un deuxième tube muni d'uD
(^) Inversement, si l'on maintient à des températures différentes les deux fuces extrêmes d'un diaphragme poreux installé dans un tube, il se produit dans le gaz que contient le tube un courant permanent dirigé dans le sens de la face froide à la face chaude du diaphragme (l^^ermoctt/fusion de Fedderseo).
(«) Jamin, C. R., XLlll, 234; 1856.
robinet on fait passer dans le vase un courant d'hydrogène sortant par le long tube. Quand on juge que l'air est entièrement expulsé ,
Fig. 558 Fig. 559
on ferme le robinet. On voit aussitôt le liquide monter dans le tube et bientôt y atteindre une grande hauteur, comme si l'on faisait le vide dans le vase.
Un vase semblablement disposé, mais dont le long tube est redressé verticalement de manière à constituer un manomètre contenant de l'eau, est rempli d'air à la pression atmosphérique el fermé. Si l'on vient à le recouvrir d'une cloche préalablement remplie d'hydrogène, l'eau du manomètre est refoulée si rapidement que le plus souvent elle est en partie projetée hors du tube.
H. Sainte-Glaire Deville (*) a imaginé un appareil qui permet de montrer sous une forme frappante la rapidité de la diffusion de l'hydrogène dans l'acide carbonique. Un tube de terre poreuse ac est entouré d'un tube de verre plus lai^e. Dans le tube de terre on fait passer im courant d'hydrogène que l'on enflamme à l'extrémité d'un tube de dégagement fixé sur le lube de terre, en a. Puis on dirige dans l'espace annulaire compris entre les deux tubes uu courant
(';H. SAiNTK-CLAinE Deville, C. R., LU, S^i ; 1861.
d'acide carbonique sortant par un tube de dégagement spécial b. Aussitôt on voit baisser jusqu'à extinction la flamme qui brillait à
Fig. 56o
Textrémité du tube de terre, tandis que Ton peut allumer le gaz qui sort de l'espace annulaire et le Toir brûler en une longue flamme, attestant que les deux gaz ont changé presque instantanément de place.
Dans Tair même, l'échange s'effectue très promptement : un tube de terre poreuse, placé dans Tair et traversé par un courant assez rapide d'hydrogène, ne donne à son extrémité que de l'air pur.
On Yoit donc la nécessité, déjà indiquée par Priestley (^), de n'employer en chimie que des tubes et cornues Ternisses.
Expériences de M. Merget. — Sur une plaque de cuivre amalgamé, plaçons, à l'exemple de M. Merget, plusieurs doubles de papier buvard, puis une coupe de quelques centimètres d'épaisseur pratiquée dans un tronc d'arbre, et enfin une feuille de papier imprégnée de chlorure de platine ; mettons le tout en presse. Au bout d'un certain temps, le papier présentera une épreuve très nette de la coupe, épreuve qu'il suffira de laver à l'eau ordinaire pour la fixer d'une manière absolue (^). Par cette expérience, M. Merget a non seulement fait une démonstration convaincante de la diffusibilité de la vapeur de mercure, mais il a encore fourni aux botanistes un procédé précieux pour obtenir des empreintes de tiges, de feuilles, etc.
Avertisseur AnselL — L'avertisseur Ansell est une application ingénieuse de la diffusion. Une plaque de terre poreuse ferme à sa partie supérieure une coupe en fonte, dont le pied recourbé
(^) Pbiestlby, Ex'perimenti and observations on différents kinds of air y III, 29;
(*) M. Merget a été conduit ainsi à la fabrication <le photographies inaltérables au platine, à l'iridium, etc.
DIFFUSION. — PÉNÉTBATION A TRAVERS LE CAOLTCBOUC. 991
en siphon se redresse verticalement et porte un tube de verre logeant une pointe de platine. Du mercure est enfermé dans
Fig. 56 I
le siphon et s'élève presque au contact de la pointe de platine. Qu'une fuite de gaz d'éclairage se produise dans le voisinage, et le gaz plus léger que l'air va aussitôt refouler le mercure de la coupe, le contact s'établira dans l'autre branche, et si ce contact ferme le circuit d'une sonnerie électrique, on sera aussitôt averti de la fuite.
