FORMATION DES VAPEURS, MESURE DE LE U R FORCE ÉLASTIQUE

214. Vapeur*, liquides volatils et liquides fixes. — On a déjà VU (174) qu’on nomme vapeurs des fluides aériformes, dans lesquels se transforment les liquides par l’action du calorique. Elles sont incolores et invisibles comme l’air, et douées d’une force expansive ou tension qui, par une élévation de température suffisante, peut devenir considérable et bien supérieure à celle des gaz. Dans la nature, le nombre des vapeurs est fort limité; on ne rencontre même en grande masse que la vapeur d’eau, toujours abondamment répandue dans l’atmosphère, et la seule que les physiciens aient étudiée complètement, à cause du rôle important qu’elle joue dans un grand nombre de phénomènes.

Quant à la propriété de dégager des vapeurs, les liquides se divisent en deux classes : les liquides volatils et les liquides fixes. Les premiers sont ceux qui possèdent une tendance naturelle à se réduire en vapeur, même à la température ordinaire ou à des températures plus basses, ainsi que chacun a pu l’observer à l’égard de l’eau , de l’esprit-de-vin, de l’éther, tfu chloroforme, liquides qui disparaissent promptement lorsqu’on les laisse exposés à l’air dans des vases ouverts. C'est encore ce qui a lieu pour une famille nombreuse de liquides connus sous les noms à' essences, d’huiles essentielles, d'huiles volatiles, au nombre desquelles sont les essences de térébenthine, de lavande, de gérofle, de rose, de fleur d’oranger.

Les liquides fixes, au contraire, sont ceux qui ne donnent de vapeur à aucune température; ce sont les huiles grasses, comme celles d’olive, de poisson, etc. Fortement chauffées, ces huiles sont décomposées en donnant naissance à des produits gazeux qui se dégagent, mais elles n’émettent pas de vapeurs de même nature qu’elles. Il en est bien quelques-unes, connues sous le nom-d’ÀutVex

254 CALORIQUE

siccatives, qui s’épaississent à l’air, mais c’est en absorbant de l’oxygène et non par un effet de vaporisation.

Quelques substances donnent des vapeurs même à l’état solide. L’eau congelée nous en donne un exemple, comme on le remarque dans les hivers secs et froids, où la glace et la neige répandues

dans les campagnes finissent par disparaître complètement sans qu’il y ait eu fusion. Le camphre et les corps odorants, en général, présentent le même phénomène, car les odeurs doivent sans doute être attribuées à des émanations matérielles comparables à des vapeurs extrêmement subtiles.

J Id. Formation lente des vapeurs quand elles sont comprimées. — Les vapeurs qui se formentà la surface d’un liquide s’en dégagent en vertu de leur force élastique; mais cette force, à la température ordinaire, est en général de beaucoup inférieure à la pression de l’atmosphère, et c’est pour cela que ces liquides exposés à l’air ne se vaporisent que fort lentement.

Fig. 145. - Formation lente L’expérience suivante rend sen-

des vapeurs. sible la force élastique des vapeurs

et en même temps leur formation lente lorsqu’elles sont comprimées. On a un tube de verre recourbé en siphon dont la petite branche est fermée (fig. 145). Cette branche et une partie de la grande sont remplies de mercure; et dans la petite on fait passer d’avance une goutte d’éther, qui, en vertu de sa moindre densité, se rend à la partie la plus haute, en B. Le tube ainsi disposé, on le plonge dans un vase plein d’eau chauffée à 45 degrés environ. Aussitôt on voit le mercure s’abaisser graduellement dans la courte

VALEURS

branche et monter dans la grande, et cela par l’effet do la force expansive d’un gaz qui apparaît dans la partie AB, et qui a tout à fait l’apparence de l’air. Or, ce gaz, ce fluide aériforme, n’est autre chose que de la vapeur d’éther, dont la force élastique fait équilibre non-seulement à la pression atmosphérique qui s’exerce en C, mais h la pression exercée par la colonne de mercure qui remplit la grande branche, du sommet C jusqu’au niveau A.

Si l'on refroidit l’eau du vase, ou si l’on en retire le tube, ce qui revient au même, le mercure remonte progressivement dans la petite branche, la vapeur disparaît peu k peu, et la gouttelette d’éther, qui était en partie disparue, se reforme. Au contraire, si l’on chauffe davantage l’eau dans laquelle plonge le tube, le mercure descend davantage dans la petite branche, ce qui indique que la tension de la vapeur augmente avec la température, augmentation qui se manifeste indéfiniment tant qu’il reste du liquide à vaporiser.

C’est cette tension, qu’acquièrent les vapeurs à une haale température, qui souvent fait éclater les chaudières des machines à vapeur et occasionnent des sinistres redoutables. Si le bois pétillé au feu, c’est par suite de la tension des vapeurs et des gaz qui se forment dans les pores du bois pendant la combustion. Quand on fend des marrons pour les faire cuire sous la cendre ou dans une poêle percée de trous, c’est afin de laisser dégager la vapeur produite par l’eau contenue dans le fruit. Sans cette précaution, la vapeur retenue par l’enveloppe acquiert une tension capable de faire éclater le marron, et d’en projeter au loin les morceaux.

216. Vaporisation instantanée dans le vide. — On vient do voir que la formation des vapeurs est retardée par la pression atmosphérique; or, il n’en est plus ainsi dans le vide. La force élastique des vapeurs ne rencontrant alors aucune résistance, leur formation est instantanée. Pour le démontrer, on prend plusieurs tubes barométriques qu’on remplit de mercure et qu’on fait plonger, les uns k côté des autres, dans une même cuvette remplie de mercure, comme le montre la figure 146. Puis conservant un de ces tubes, le tube A par exemple, k l’état de baromètre ordinaire, c’est-à-dire ne contenant que du mercure sec, on fait passer quelques gouttes d’eau dans le tube B, quelques gouttes d’alcool dans

CALORIQUE

25fi

le tube C, et enfin quelques gouttes d’éther dans le tube D. Cela posé, on observe qu’a l’instant même où, dans chacun de ces tubes, le liquide pénètre dans le vide barométrique, le niveau du mercure s’abaisse, comme le montre la figure. Or, ce n’est pas le poids du liquide introduit qui déprime le mercure, car ce poids n’est qu’une

fraction très-petite du poids du mercure déplacé. II y a donc eu, pour chaque liquide, une production instantanée de vapeur, dont la force élastique a refoulé la colonne de mercure; et comme la dépression est plus grande dans le tube D que dans le tube C, et plus grande dans celui-ci que dans le tube B, on en conclut qu’à température égale, la force élastique de la vapeur d’éther est plus grande que celle de la vapeur d’alcool, et que la force élastique de cette dernière est supérieure à là force élastique de la vapeur d’eau. En mesurant la dépression au moyen d’une échelle graduée en millimètres, qui est placée entre les tubes, on trouve qu’à 20 degrés la force élastique de la vapeur d’éther est 25 fois plus grande que celle de la vapeur d’eau, et celle d’alcool à peu près 4 fois plus.

2l7. Limite à la formation et à la teniion de* vapeurs, espace

saturé. — La quantité de vapeur qui peut se former dans un espace donné, soit à la température ordinaire, soit à une température plus élevée, est toujours limitée. Par exemple, dans l’expérience

Fig. 146. — Vaporisation il dans le vide.

VAPEURS

représentée ci-dessus (fig. 146), la dépression du mercure qui a lieu dans chacun des tubes B, C, D ne s'arrête pas faute de liquide' qui puisse donner de nouvelles vapeurs, car on a soin d’en faire passer dans chacun d’eux assez pour que tout ne soit pas vaporisé. Ainsi dans le tube D il reste encore de l’éther; cependant, on attendrait en vain des mois et des années, si la température n’augmente pas, on verra toujours la portion d’éther liquide persister dans le tube, et le niveau du mercure rester stationnaire. Cela montre donc qu’il ne peut plus se former de nouvelles vapeurs dans le tube, et, en même temps, que la force élastique de celle qui s’y trouve ne peut plus augmenter, ce qu'on exprime en disant que cette vapeur a atteint son maximum de tension.

Lorsqu’un espace donné a pris ainsi toute la vapeur qu’il peut contenir, on dit qu’il est saturé. Par exemple, dans une bouteille pleine d’air sec, versez un peu d’eau, puis fermez hermétiquement avec un bouchon; une partie de l’eau se vaporisera lentement jusqu’à ce que la force élastique de la vapeur formée fasse équilibre à la force expansive de celle qui tend à se dégager encore; à ce moment toute formation de vapeur cesse et la capacité de la bouteille est saturée.

218. La quantité de vapeur qui sature un espace vide ou contenant de l’air est la même. — Un fait remarquable, constaté par des expériences nombreuses, c’est qu’à température égale la quantité de vapeur nécessaire pour saturer un espace déterminé est la même, que cet espace soit vide ou contienne déjà de l’air ou tout autre gaz. Ainsi, dans la bouteille ci-dessus, qu’elle soit pleine d’air ou qu’on y ait fait le vide, le poids total d’eau qui s’y vaporise est exactement le même; seulement, dans le premier cas, la saturation ne s’opère que lentement, tandis que dans le second elle se produit instantanément. Mais, à espace égal, vide ou plein d’air, la quantité de vapeur qui correspond à la saturation varie avec la température. Plus celle-ci est élevée, plus le même espace saturé contient de vapeur, et, par suite, plus celle-ci est dense; au contraire, plus la température est basse, moins il faut de vapeur pour saturer un espace donné.

La quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air est très-variable; mais malgré l’abondante vaporisation qui se produit à la surface

CALORIQUE

des mers, des lacs et des fleuves, l’air, dans les basses régions de l’atmosphère, n’est jamais saturé, même lorsqu’il pleut. Cela résulte de ce que la vapeur d’eau étant moins dense que l’air, à mesure qu’ello se forme, elle s’élève dans les hautes régions de l’atmosphère, d'où, condensée par le refroidissement, elle retombe plus tard en pluie.

219. Évaporation, causes qui l’accélèrent. — NOUS avons désigné jusqu’ici sous la dénomination générale de vaporisation toute production de vapeur, dans quelque condition qu’elle ait lieu, lente ou rapide, dans l’air ou dans le vide; tandis qu’on donne spécialement le nom A' évaporation à la formation lente de vapeur qui se forme à la surface d’un liquide volatil lorsqu’il est exposé à l’air libre. Par exemple, c’est par l'effet de l’évaporation que le niveau baisse successivement dans un bassin plein d’eau, et que celui-ci finit par se vider s’il n’est pas alimenté par une source. C’est par la même cause que la terre mouillée par les pluies se dessèche et durcit à l’air; que les étoffes tendues sur des cordes sèchent rapidement.

Plusieurs causes favorisent l’évaporation : ce sont l’élévation de température, la diminution de pression, le renouvellement de l’air au-dessus du liquide qui se vaporise, et enfin l’étendue de la surface que celui-ci présente au contact de l’air.

Influence de la température. — La force répulsive que le calorique exerce entre les molécules des corps augmentant avec la température, il en est nécessairement de même de la quantité de vapeur qui se dégage. Cette propriété est utilisée dans les arts pour hâter et compléter la dessiccation d’un grand nombre de produits qu’on expose dans des étuves, c’est-à-dire dans des chambres dont la température est entretenue à 30, 40, 50 et même 60 degrés, et dont l’air se renouvelle constamment pour donner issue aux vapeurs qui se dégagent.

Influence de la pression. — Comme on a vu (215) que la pression atmosphérique est un obstacle au dégagement des vapeurs, on conçoit que lorsque cette pression diminue, elles doivent se former plus abondamment. C’est en effet ce qui arrive toutes les fois qu’on soustrait les liquides à la pression de l’air. Dans les raffineries de sucre, par exemple, afin de concentrer les sirops,

VAPEURS

c’est-à-dire afin d'en réduire le volume en leur enlevant une partie de l'eau qu’ils contiennent, on les renferme dans de vastes chaudières de forme sphérique et chauffées; puis, à l’aide d’une puissante machine pneumatique mue par un moteur à vapeur, on raréfie l’air dans ces chaudières, ce qui accélère considérablement l’évaporation de l’eau, et amène promptement les sirops au degré de concentration voulu.

Influence du renouvellement de l’air. — Le renouvellement de l’air est indispensable, car si la même couche d’air restait toujours en contact avec la surface du liquide, elle se saturerait et toute évaporation serait impossible (217). C'est parce que le vent, lorsqu’il souffle, entraîne les couches d’air en contact avec le sol, que les pavés de nos rues et la boue des chemins sèchent rapidement après la pluie. C’est par la même raison que la dessiccation du linge étendu à l’extérieur s’opère bien plus rapidement dans un air agité que dans un air calme. .

Influence de l’étendue du liquide. — Plus un liquide présente de surface à l’air, plus sont multipliés les points desquels se dégage la vapeur : par conséquent, toutes les fois qu’on a un liquide à faire évaporer, on doit le placer dans des vases larges et peu profonds. C’est ce qu’on pratique dans les marais salants où l’on extrait le sel en dissolution dans l’eau de mer. On fait arriver celle-ci dans des aires larges et peu profondes qu’on creuse dans le sol. Là, sous l’influence de la chaleur solaire, l’eau s’évapore lentement, et lorsque sa concentration est arrivée au point de laisser déposer le sel, on le voit cristalliser à la surface, en formant une croûte solide qu’on brise et qu’on recueille.

220. Ébullition. — L'ébullition est un dégagement rapide de vapeurs qui se forment en bulles au sein même des liquides chauffés à leur partie inférieure, tandis que l’évaporation n’a lieu qu’à la surface.

Lorsqu’on chauffe de l’eau, les premières bulles qui apparaissent sont dues à de l’air qui était mélangé avec le liquide, et qui s’en échappe en vertu de sa force élastique. Puis bientôt des couches les plus chaudes du liquide se dégagent des bulles de vapeur qui, rencontrant d’abord des couches moins chaudes que celles qui les émettent, se condensent avant d’atteindre la surface; et c'est à

^60 CALORIQUE

cette formation et à cette condensation successives de vapeurs qu'est dû le frémissement qui précède l’ébullition. Une fois que les couches supérieures du liquide ont atteint une température assez élevée, les bulles de vapeur ne se condensent plus, et c’est alors qu’elles viennent crever à la surface en agitant toute la masse

de l’eau, ce qui constitue le phénomène de l’ébullition ( fig.

L’ébullition présente toujours les deux lois suivantes :

1 0 A la pression ordinairede l’atmosphère, c’est-à-dire quand la hauteur du baromètre est de 76 centimètres, chaque liquide entre en ébullition à une température déterminée , qui lui est propre, et qui varie d’unliquide à un autre. Parexemple, l’éther bout à 37 degrés, l’alcool à 79, l’eau distillée à 100, le mercure à 350. Dans tous les cas, un liquide n’entre en ébullition qu’à l’instant où sa vapeur acquiert une tension égale à la pression qu’il supporte.

2° La température ne change pas tout le temps que dure l'ébullition. Par exemple, l’eau distillée bouillant à 100 degrés, on tenterait en vain de la chauffer davantage; quelle que fut 1 intensité du foyer, un thermomètre plongé dans l’eau marquerait constamment 100; ce qui prouve que toute la chaleur qui passe du foyer dans la masse liquide est absorbée par la vapeur qui se dégage; et comme cette vapeur est elle-même à 100 degrés, il

VAPEURS

faut en conclure que ce n’est pas pour échauffer la vapeur que le calorique est absorbé, mais seulement pour la produire, c’est-àdire pour faire passer l’eau de l’état liquide à l’état de vapeur. Nous étudierons bientôt (224), sous le nom de calorique latent des vapeurs ou de calorique de vaporisation, la chaleur qui disparaît ainsi pendant l’ébullition.

221 . Causes qui font varier la température d'ébullition. — La température d’ébullition varie, pour un même liquide, avec les substances en dissolution dans le liquide, avec la pression plus ou moins forte à laquelle il est soumis, et enfin avec la nature des vases dans lesquels s’opère l’ébullition.

Influence des substances en dissolution. — Les matières en dissolution dans un liquide élèvent généralement sa température d’ébullition, à moins que ces matières ne soient elles-mêmes plus volatiles que le liquide; ainsi, l’eau qui bout à 100 degrés, quand elle est pure, né bout qu’à 109 degrés quand elle est saturée dé sel marin, c’est-à-dire quand elle a dissous de ce sel tout ce quelle peut en dissoudre. Les matières grasses combinées à l’eau élèvent aussi la température de l’ébullition; c’est pour cette raison que le bouillon gras bouillant brûle plus fortement que l'eau.

Influence de la pression. — Cne cause qui modifie puissamment la température d’ébullition, c’est la pression qui s’exerce sur le liquide. En effet, plus celle-ci est forte, plus il faut à la vapeur une tension considérable pour se dégager, et, par suite, plus la température doit être élevée. Au contraire, plus la pression est faible, plus l’ébullition se produit à une basse température. L’eau entre même en ébullition à la température ordinaire lorsqu’on la soustrait à la pression atmosphérique. Pour cela, on dispose l’expérience comme le représente la figure 1 48 ; une coupe de verre remplie d'eau est placée sous la cloche d'une machine pneumatique ; ou bien, afin que l’expérience soit visible pour un plus grand nombre de spectateurs, on place la cloche sur un plateau mobile, élevé sur une table, et communiquant avec la machine au moyen d’un tube de caoutchouc. Cela posé, aussitôt que le vide est fait, ou du moins que l’air est très -raréfié, on voit l'eau bouillir avec une grande force, ce qui indique un abondant dégagement de vapeur. Toutefois, cette ébullition n’est pas accompagnée d’une

CA L0RIQUE

élévation de température; au contraire, elle est une source de refroidissement puissant, à cause du calorique que les vapeurs absorbent à l'état latent pour se former (224).

On démontre encore la facilité avec laquelle les liquides entrent en ébullition, en l’absence de toute pression, au moyen d’un petit

Kig. 148.—

Ébullition dans le vide.

appareil qu’on nomme bouillant de Franklin , parce qu’il est dû à l’illustre physicien de ce nom. C’est un tube de verre deux fois recourbé, soudé d’un bout à une boule de même substance qu’on tient à la main , et de l’autre h un tube un peu gros, terminé en pointe effilée ( fig. 149). Avant que l’appareil soit fermé, on y introduit de l'eau qu’on fait ensuite bouillir quelque temps en chauffant la boule à la flamme d’une lampe à alcool. Quand on juge que les vapeurs qui se dégagent ont entraîné tout l’air contenu

VAPEURS

dans les tubes, on ferme la pointe effilée en la fondant à la flamme d’une lampe d’émailleur, dont la température est très -élevée. Il n’existe plus alors dans l’appareil d’autre pression que celle de la vapeur qui en sature la capacité, pression très- faible à la température ordinaire. Il en résulte que prenant la boule dans la main, comme le montre la figure, la chaleur ainsi transmise à l'eau suffit pour la faire bouillir avec force.

La pression de l’air diminuant à mesure qu’on s’élève dans l’at-

Fig. 149. — Bouillant de Franklin.

mosphère, on conçoit, d’après ce qui précède, que sur les hautes montagnes l’eau doit bouillir plus facilement qu’au niveau des mers. C’est, en effet, ce qu’on a constaté par l’expérience; sur le Mont-Blanc, par exemple, l’eau bout à 84 degrés. C’est évidemment là un obstacle à la cuisson des alimerfts; car des légumes, des fruits, ne peuvent cuire dans de l’eau à 84 degrés aussi bien que dans de l’eau à 100.

Dans les mines profondes , comme dans celles dont on extrait le charbon de terre en Belgique et en Angleterre, l’inverse a lieu : la pression croissant avec la profondeur, l’eau bout à plus de 100 degrés.

Influence de la nature des vases. — La substance des vases dans lesquels on fait bouillir l’eau peut aussi modifier sa température d’ébullition. Ainsi, quand la hauteur du baromètre est de 76 centimètres, ce n’est que dans un vase de métal que l’eau

CALORIQUE

distillée bout réellement à 100 degrés. Dans un vase de verre, elle ne bout qu’à 101 ou 102 degrés et même plus, ce qui est dû à l’affinité qui s’exerce entre le verre et l’eau. C’est pour tenir compte de cette influence des vases, que, dans la graduation des thermomètres, on détermine toujours le point fixe supérieur de l’échelle dans un vase de cuivre rouge ou de fer-blanc.

222. Marmite de Papin. — Tout ce qui a été dit jusqu’ici de la formation des vapeurs s’applique à des liquides chauffés en vase ouvert. Ce n’est que dans ce cas qu’il peut y avoir ébullition ; car, en vase clos, les vapeurs ne pouvant se dissiper dans l’atmosphère, leur tension et leur densité vont croissant avec la température, mais le dégagement rapide qui constitue l’ébullition est impossible. De plus, il y a cette différence entre réchauffement d’un liquide en vase ouvert et son échauffement en vase clos, que dans le premier cas la température du liquide ne peut dépasser celle de l’ébullition, tandis qu’en vase clos, elle peut s’élever pour ainsi dire indéfiniment. Par exemple, en vase ouvert et à la pression atmosphérique, on a vu (220) que l’eau ne peut être chauffée à plus de 100 degrés, toute la chaleur qu’on lui communique étant absorbée à l’état latent par les vapeurs qui se dégagent. Mais ce dégagement n’ayant plus lieu en vase clos, l’eau et la vapeur peuvent acquérir une température bien supérieure à 100 degrés. Toutefois, ce n’est pas sans danger, à cause de la tension considérable que prend alors la vapeur.

La figure 150 représente l’appareil dont on fait usage dans les cours de physique pour chauffer l'eau à plus de 100 degrés en vase clos. Cet appareil es\ connu sous le nom de marmite de Papin , parce qu’il est dû à Papin, médecin français, mort en 1710; il se compose d’un vase cylindrique M en bronze, d’un à deux litres de capacité, et fermé hermétiquement au moyen d’un couvercle serré par une vis de pression. Ce vase étant rempli d’eau à moitié environ, on le place sur un fourneau et on chauffe. La température du liquide peut alors dépasser de beaucoup celle d’ébullition, et la tension de la vapeur s’élève à plusieurs almosphères. Toutefois, comme il importe que cette tension n’aille pas jusqu’à faire éclater le vase, Papin a ajouté à son appareil une soupape de

VAPEURS. 265

sûreté destinée à donner issue à ta vapeur lorsqu’elle atteint une tension qu’il serait dangereux de dépasser.

Le mécanisme de cette soupape consiste on un levier ab chargé d'un poids p pouvant se déplacer le long du levier. La pression exercée par ce poids se transmet à un petit bouchon métallique

qui s’engage dans une tubulure u, et en ferme le fond percé d’un trou pratiqué de part en part du couvercle.

Cela pçsé, la tension de la vapeur tendant à soulever le petit bouchon métallique qui est dans la tubulure u, tandis que le poids p presse de haut en bas pour le fermer, il reste à régler la charge exercée par le levier de façon que le bouchon ne soit pas soulevé, ou du moins ne le soit que pour une tension déterminée , de G atmosphères par exemple. Or, on sait que la pression exercée par le poids p sur le fond de la tubulure u sera d'autant plus grande que le bras de levier ad le sera lui-même davantage ( 33 ) ; par conséquent , tout consiste à placer le poids p à une distance telle du point a qu'il exerce en u une pression de 5 atmosphères, laquelle ajoutée au poids de l’atmosphère que porte le bouchon, fera bien une pression totale de 6 atmosphères, limite que la force élastique de la vapeur dans l’appareil no pourra dépasser, puisque aussitôt le levier étant soulevé, la vapeur se dégagera.

Lorsque la marmite de Papin a été suffisamment chauffée, et qu’on ouvre la soupape, un jet de vapeur s’élève instantanément à une grande hauteur avec un sifflement qui donne une idée de la tension; puis l’eau se refroidit à 100°, et il n’y a plus qu’une ébullition ordinaire.

Fig. 150. — Marmite de Fapin.

CALORIQUE

L’appareil qui vient d’être décrit est désigné aussi sous le nom de digesteur de Papin, d’un mot latin qui veut dire dissoudre, parce que la haute température que peut prendre l’eau dans la marmite de Papin augmente beaucoup sa puissance dissolvante. Par exemple, on a utilisé le digesteur pour extraire des os la substance connue dans le commerce sous le nom de gélatine , laquelle on avait cru d’abord être douée de propriétés nutritives.

D’après l’énorme tension que peut acquérir la vapeur en vase clos, on conçoit l’importance de ne pas fermer hermétiquement des vases dans lesquels on fait chauffer de l’eau pour des usages domestiques. Par exemple, on doit déboucher, en les mettant devant le feu, les cruchons pleins d’eau destinés à chauffer les pieds des malades; autrement le vase peut éclater, ou tout au moins le bouchon serait lancé au loin avec projection d’eau chaude, ce qui occasionnerait des accidents graves. De même, lorsqu’une locomotive s’arrête, il importe de laisser perdre la vapeur, sinon celle-ci continuant à se produire dans la chaudière sans être consommée pour faire marcher la machine, elle finirait par acquérir une force élastique telle qu’il en résulterait une explosion.

223. Mesure de la force élastique de la vapeur d'eau. — Dalton, physicien anglais, mort en 1844, a mesuré la force élastique de la vapeur d’eau, de degré en degré, depuis zéro jusqu’à 100°, au moyen de l’appareil représenté dans la figure 1 51 . Deux tubes barométriques, A et B, contenant du mercure, plongent dans une marmite de fonte, pleine du même liquide. Le baromètre A est un baromètre ordinaire exactement purgé d’air et d’humidité; mais dans le baromètre B on a fait passer, au haut de la colonne mercurielle, une petite quantité d’eau qui en se vaporisant déprime le mercure. Ces deux baromètres sont maintenus dans un long manchon de verre rempli d’eau dans laquelle plonge un thermomètre t destiné à en faire connaître la température. Cela posé, tout l’appareil étant placé sur un fourneau, comme le représente la figure, on chauffe graduellement;, or, à mesure que la température s’élève, on voit le mercure s’abaisser lentement dans le baromètre B, ce qui prouve que l’eau qu’on y a fait passer donne des vapeurs dont la tension augmente avec la température. C’est la différence de niveau dans les deux baromètres qui indique cette tension. Par

VAPEURS

exemple, si lorsque le thermomètre marque 70°, le mercure est plus bas dans le baromètre B que dans le baromètre A de 233 millimètres, ce qu’on reconnaît au moyen d’une échelle adaptée le long du manchon, cela montre qu’à 70° la tension de la vapeur

d’eau est de 233 millimètres ; ce qui veut dire qu’elle exerce sur les parois du vase qui la contient une pression égale au poids d’une colonne de mercure de 233 millimètres de hauteur.

C’est en notant ainsi, de degré en degré, la dépression du mercure dans le baromètre B.

par rapport au baromètre A, que Dalton a déterminé la force élastique de la vapeur d’eau depuis 0 jusqu’à 100°. A cette dernière température, il a trouvé que la force élastique de cette vapeur est de 760 millimètres, ou 76 centimètres, c’est-à-dire d’une atmosphère; résultat conforme à ce qui a été dit en parlant de l'ébullition (220;.

Depuis l’expérience de Dalton, deux physiciens français,

Dulong et Arago, ont cherché Fig. 151. - Tube de Dalton. ,a force élast;que de |a vapeur

d’eau au-dessus de 1 00°, et ils ont trouvé que cette force étant d’une atmosphère à 100°, elle est de 2 atmosphères à 121°; de 3 atmosphères à 134°; de 4 atmosphères à 144°; de 5 atmosphères à 152°; d’où l’on voit que la tension de la vapeur croit beaucoup plus rapidement que la température.

224. Calorique latent dei vapeur*. — On a vu en traitant de l’ébullition (220) que du moment où un liquide commence à

CALORIQUE

bouillir, sa température cesse de s’élever, quelle que soit l’intensité de la chaleur. Or, comme la vapeur qui se dégage alors est à la même température que le liquide, on en conclut que la chaleur absorbée par le liquide est tout entière employée à le vaporiser. C’est pourquoi on désigne cette quantité de chaleur sous le nom de calorique latent de vaporisation, de même qu’on a appelé calorique latent de fusion la chaleur absorbée à l’état latent pendant la fusion (210).

On a constaté par l’expérience que le calorique latent de la vapeur d’eau est 540; c'est-à-dire qu’un kilogramme d’eau à 100", qui se vaporise pour donner un kilogramme de vapeur aussi à 100”, absorbe, uniquement pour changer d’état, la quantité de chaleur nécessaire pour élever 540 kilogrammes d’eau de 0 à 1°.

225. Exemples de froid produit par l’absorption du calorique à l’état latent. — La quantité de chaleur qui passe à l’état latent pendant la vaporisation peut devenir une cause de froid trèsintense. Par exemple, qu’on verse quelques gouttes d’éther sur la main et qu’on agite celle-ci à l’air pour accélérer l’évaporation, on ressent un froid très-vif, occasionné par les vapeurs d’éther qui se produisent. Avec des liquides moins volatils que l’éther, comme l’alcool, l’eau, le même phénomène a lieu, mais le refroidissement est moins sensible.

Lorsqu’on sort du bain, surtout si c’est un bain en plein air et s’il fait du vent, on éprouve un froid très-piquant qui est occasionné par les vapeurs qui se forment sur tout le corps. Le linge humide est froid, parce que l’eau s'empare de la chaleur du corps pour s’évaporer.

Quoique le vent soit chaud l’été, il nous rafraîchit, parce qu’il active l’évaporation de la sueur. La fraîcheur que procure l’arrosage des rues est encore un effet de l’évaporation. C’est par la même cause que la pluie est suivie généralement d’un abaissement de température.

Les Espagnols, pour rafraîchir l’eau , la mettent dans des vases de faïence très-poreux qui permettent au liquide de suinter lentement à travers les pores. En suspendant ces vases, qu’on nomme alcarazas , dans un courant d’air qui accélère l’évaporation à l’extérieur, le vase se refroidit, et avec lui l’eau qu’il contient. On

VA PE uns.

obtient un effet semblable en enveloppant une bouteille remplie d’eau d'une serviette mouillée et en plaçant le tout dans un courant d’air.