CHAPITRE III

A PP A R El LS FONDÉS SUR LES PROPRIETES DE L’AIR ET SUR LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE.

125. Machine pneumatique. — La machine pneumatique , ainsi nommée d’un mot grec qui signifie air, est un appareil qui sert à extraire d’un vase clos l’air qu’il contient, ainsi qu'on l’a déjà vu dans de nombreuses expériences. Cette machine fut inven-

tée par Otto de Guéricke, en 4 650, pou d’années après que Torricelli eut fait le vide dans un tube (108). La figure 87 donne une vue perspective de la machine pneumatique; la figure 88 en montre

Fig- 87. — Machine pneumatique.

les détails intérieurs dans le sens de la longueur, et la figure 89 dans le sens transversal.

Cette machine se compose de deux corps de pompe en cristal dans lesquels peuvent monter et descendre deux pistons 1* et Q,

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en cuir imbibé d’huile, et s’appliquant exactement contre les parois des corps de pompe, de manière à les fermer hermétiquement. Ces pistons sont fixés à deux tiges dentées A et B, qui engrènent dans les dents d’un petit pignon K ( fig. 89); on fait tourner celui-ci alternativement de gauche à droite et de droite à gauche, à l’aide

Fig. 88. — Coupe longitudinale de la machine pneumatique.

d’une manivelle MN, d’où il résulte que lorsqu’un piston monte l’autre descend.

Les deux corps de pompe reposent sur une plate-forme de cuivre H, à laquelle ils sont solidement mastiqués; cette même plate-forme porte encore une colonne I surmontée d’un plateau G. Sur ce plateau est une cloche de verre R qu’on nomme le réclinent; c’est dans ce récipient qu’on fait le vide. Pour cela, dans l’intérieur de la colonne est un conduit qui se prolonge, au-dessous de la plate-forme H, jusque entre les deux corps de pompe

(fig. 88 et 89); là, il se bifurque en forme de T, pour aboutir à deux ouvertures a et 6 pratiquées dans le fond des cylindres. Ces ouvertures, qui sont coniques, sont fermées par deux petites soupapes en forme de cônes renversés ; ces soupapes sont fixées à des tiges de fer qui traversent les pistons, et peuvent glissera frottement doux de haut en bas et de bas en haut. Enfin, les pistons P et Q ne sont pas pleins : dans leur intérieur est réservée une cavité cylindrique communiquant avec la partie inférieure des corps de pompe par deux ouvertures circulaires s et t (tig.

89). Ces ouvertures sont fermées par de petites soupapes à clapet, maintenues par de faibles ressorts, qui s’enroulent autour d’une tige fixée aux soupapes mômes. Il est à remarquer que les quatro soupapes a, b, s et t ouvrent de bas en haut.

Ces détails connus, il est facile de se rendre compte du jeu de la machine. Pour cela, il suffit de considérer ce qui se passe dans un seul corps de pompe; soit celui représenté en coupe dans la figure 88. Le piston P étant d’abord au bas de sa course, aussitôt qu’il monte, il soulève la tige qui le traverse et, avec elle, la soupape a, qui reste ouverte pendant toute l’ascension. Quant à la soupape t, qui est dans le piston, elle reste fermée par l’effet de la pression atmosphérique qui se transmet dans le corps de pompe par une ouverture r pratiquée dans le couvercle qui le recouvre. D’après cette position des deux soupapes, à mesure que le piston monte, l’air extérieur de l’atmosphère no peut pénétrer dans la

Fig. 89. — Coupe transversale de lamachiue pneumatique.

partie inférieure du .corps de pompe, mais l’air du récipient H y pénètre en partie, en vertu de son élasticité, par le conduit intérieur qui descend dans la colonne I et passe dans la plate-forme H ; en sorte que quand le piston est arrivé au haut de sa course, une portion de l’air du récipient a passé dans le corps de pompe. Il y a bien toujours dans le récipient le même volume d’air, mais cet air est plus raréfié, il est moins dense.

Cela posé, voyons, lorsque le piston redescend, ce que devient l’air qui a passé dans le corps de pompe. La tige qui porte la soupape a s’abaissant alors avec le piston, cette soupape se ferme, et l’air qui remplit la partie inférieure du corps de pompe ne peut retourner dans la cloche. Or, cet air se trouvant de plus en plus comprimé, à mesure que le piston s’abaisse, sa tension croit ellemême de plus en plus et finit par l’emporter sur la pression atmosphérique. La soupape t se trouvant alors pressée de bas en haut par l’air comprimé plus qu’elle ne l'est de haut en bas par le poids de l’atmosphère, elle est soulevée et laisse l’air qui remplit la partie inférieure du corps de pompe passer dans sa partie supérieure et. de là dans l’atmosphère par l’ouverture r. Voici donc une certaine quantité d’air complètement expulsée. Une nouvelle quantité sera extraite à un second coup de piston, une autre à un troisième, et ainsi de suite. L’air se raréfie donc de plus en plus dans le récipient; toutefois, on ne parvient jamais à en extraire entièrement l’air qu’il renferme, car il vient un moment où celui qui reste dans le récipient et dans le corps de pompe est tellement raréfié, que lorsque le piston P revient au bas do sa course, le gaz comprimé qui se trouve au-dessous n’acquiert plus une tension suffisante pour vaincre la résistance de l’atmosphère et pour faire ouvrir la soupape t. On est alors arrivé à la dernière limite de la raréfaction qu’on puisse donner à l’air dans le récipient, et il est inutile de faire jouer la machine plus longtemps.

Tout ce qui vient' d’être dit d’un des corps de pompe s’applique à l’autre. La machine pourrait même fonctionner avec un seul ; c’est, en effet, ainsi qu’elle a d’abord été construite; mais en faisant usage do deux corps de pompe, on fait le vide plus rapidement, et de plus, la pression atmosphérique se faisant équilibre sur les deux pistons, on éprouve moins de résistance à les

mouvoir. C’est Havvksebee , physicien anglais, qui, lo premier, adopta deux corps de pompe.

126. Mesure du degré de raréfaction de l’air dans le récipient.

— Comme on n’obtient jamais le vide parfait dans le récipient de la machine pneumatique, mais que l’air n'y est que plus ou moins raréfié, il importe de reconnaître à quel degré de raréfaction le gaz est arrivé après qu’on a pompé un certain temps. Pour cela, on adapte k la colonne qui porte le récipient, une cloche de cristal E (fig. 87), communiquant, k sa partie supérieure, avec le conduit pratiqué suivant l’axe de la colonne I. Dans cette cloche est un tube de verre recourbé en deux branches égales, lequel se désigne sous le nom d 'éprouvette ou de baromètre tronqué, parce que c’est, en effet, un véritable baromètre k siphon, qui, au lieu d'avoir 80 centimètres de hauteur, n'en a que 20 environ. La branche qui occupe la gauche du dessin est fermée, l’autre est ouverte. Enfin, le tube est fixé k une plaque métallique sur laquelle est une échelle graduée en millimètres; le zéro de l’échelle étant au milieu des deux branches, il en part une double graduation, l’une ascendante, l’autre descendante, comme dans le baromètre de Gav- Lussac.

Cela posé, la branche fermée étant remplie de mercure, tant que Pair contenu dans le récipient R et dans la cloche E a une tension suffisante, il soutient le mercure dans celte branche; mais lorsqu’on a donné un certain nombre de coups de piston, l’air se raréfie et ne fait plus équilibre, par sa force élastique, k la colonne de mercure dans la branche fermée ; celui -ci descend donc dans cette branche et monte dans l’autre. Plus on fait marcher la machine, plus la différence de niveau dans les deux branches est faible; mais jamais on n’arrive k avoir exactement le môme niveau des deux côtés; le mercure est toujours plus haut, d’un k deux millimètres, dans la branche fermée que dans la branche ouverte, ce qu’on exprime en disant qu’on a fait le ride à iPn ou à deux millimètres.