chapitre

AERODYNAMIQUE.

163. ÉCOULEMENT DES GAZ. L'écoulement des gaz s'effectue d'après les mêmes principes que celui des liquides , principes que nous avons étudiés en hydrodynamique. Eu eff"et , les gaz qui s'écoulent par un orifice percé à mince paroi possèdent aussi , au sortir de l'orifice, la vitesse qu'ils auraient eue en tombant d'une hauteur égale à celle de leur niveau. Cette hauteur du niveau n'est pas celle de la colonne gazeuse elle-même, mais celle d'une colonne de liquide qui aurait la même densité que la couche gazeuse de l'orifice et une hauteur telle qu'elle puisse exercer sur cette couche toute la pression que celle-ci supporte. Ainsi , au niveau de la mer, la hauteur barométrique étant de 0'",76 , la densité de l'air étant 1 , et celle du mercure étant 10462, on trouve la hauteur de la colonne liquide qui aurait la même dençité que cet air inférieur, par la proportion 1 \ 10462 [ ] 0'",76 ' h, d'oîi h = 7951". Introduisant cette valeur dans la formule de la vitesse d'écoulement des liquides , on trouve que l'air, rentrant dans le vide, possède une vitesse de 279™ par seconde.

Cette vitesse de l'air n'est pas influencée par la densité de celui-ci. En efl'et, si la densité de l'air devient moitié moindre, le premier moyen de la proportion précédente devient double , et le second moyen est réduit à moitié , ce qui ne change pas la valeur de h.

Quant aux autres gaz, leurs vitesses pour entrer dans le vide sont en raison inverse des racines carrées de leurs densités. En effet, on

a pour rapport des hauteurs et des vitesses \/ h \ \/ h' \\ v \ v' ; pour rapport des hauteurs et des densités h [ h' \\ d' \ d o\x \/ h \ \/ h' \\ \J d' \ \/ d\ supprimant le rapport commun à ces deux proportions, on obtient v\ v' \\ \/ d' ', \/ d. Ainsi

l'hydrogène étant environ 16 fois plus léger que l'air, sa vitesse serait 4 fois plus grande que celle de ce dernier.

Si, au lieu de se précipiter dans le vide, le gaz rencontre à l'orifice une pression qui s'oppose à son écoulement, il faut évaluer celte pression extérieure et la retrancher de la pression intérieure. C'est un écoulement de ce genre qui se produit sous le nom de tirage des cheminées et que nous étudierons quand nous connaîtrons la dilatation des gaz.

164. L'écoulement des gaz par des orifices percés en minces parois est soumis, comnje celui des liquides, à la contraction de la veine. La dépense réelle n'est que les 0,63 de la dépense théorique. Pour un ajutage cylindrique court, elle est de 0,95, et de 0,93 pour un ajutage un peu évasé.

Une ouverture de O^jOS de diamètre étant pratiquée dans la paroi plane d'un réservoir d'air comprimé , cet air s'en échappe avec violence. Si l'on approche de cette ouverture un disque de 0'",15 de diamètre et qu'on l'y applique forcément, on remarque qu'il n'est plus rejeté par le gaz, mais qu'il oscille vivement par suite d'une succion et d'une répulsion alternatives, que celui-ci exerce sur lui en s'échappant entre sa face intérieure et la surface extérieure de la paroi. On ne peut alors enlever le disque qu'avec effort. L'attraction qui se produit dans l'expérience que nous venons de citer , est due à la pression atmosphérique. En effet , le jet de gaz qui s'échappe par l'oriOce , venant à rencontrer la surface du disque, s'épanouit sous celle-ci et produit ainsi, en s'élargissant au-dessous d'elle, une sorte de vide plus ou moins complet.

463. Il nous reste à nous occuper de ces mouvements de l'air connus sous le nom de courants d'air et de vents.

Chaque fois que deux espaces différemment chauffés communiquent ensemble, il se fait entre eux un mouvement d'air que l'on appelle courant d'air. Si, par exemple, on ouvre la porte qui communique d'une chambre chaude à une chambre froide, il se fait à la partie inférieure de la porte un passage d'air froid (plus lourd) et à la partie supérieure un mouvement inverse d'air chaud (plus léger). Ces mouvements sont rendus sensibles par deux bougies placées l'une au haut de la porte et l'autre au bas. Des phénomènes semblables se produisent sans cesse dans l'almos-

phère, où nous voyons fréquemment les nuages placés à des hauteurs diverses , se diriger contrairement.

166. VENTS IRRÉGULIERS. On donne le nom de vent à tout mouvement d'air d'une étendue un peu considérable. Ces mouvements ont lieu dans une direction à peu près horizontale, et on désigne les vents d'après le point d'où ils parlent en suivant cette direction , en vents du sud, du nord , d'est et d'ouest. Les vents qui suivent des directions intermédiaires à celle des quatre précédents prennent les noms composés de sud-sud-est, sud-est, est-sud-est , etc. Ces directions tracées sur un plan forment une figure appelée rose des vents (f. 166).' Sur terre on connaît la direction des vents par la girouette, et sur mer on l'observe au moyen de la boussole. On ne peut expliquer que d'une manière générale la formation des vents irréguliers qui se produisent sans cesse dans l'intérieur des terres, en les attribuant à des changements d'état produits dans l'atmosphère par échauffement ou par refroidissement, par condensation ou par production de vapeurs.

On distingue les vents en vents (T impulsion qui partent d'un point et se dirigent successivement en avant: par exemple, uu vent du nord marchant de plus en plus vers le sud; et en vents d'aspiration que l'on observe quelquefois comme se produisant par une série de raréfactions d'air éprouvées successivement en des contrées de plus en plus rapprochées du point indiquant la direction du vent; par exemple, Francklin observa à Philadelphie, vers 7 heures du soir, un vent très-violent de nord-est, qui ne se fit sentir à Boston qu'a 11 heures du soir, quoique Boston soit au nord-est de Philadelphie.

167. VITESSE ET FORf^E DES VENTS. La vitesse des vents est très-variable. On la mesure en observant le chemin que parcourt uo corps léger qu'ils entraînent, tel qu'un duvet ou un flocon de laine. Mais on la mesure plus exactement au moyen de V anémomètre de Bouguer (f. 167). Il consiste en un tube dans lequel se meut librement un piston dont la tige porte au-dehors une large plaque. Un ressort en spirale s'oppose avec une force croissante à l'enfoncement du piston. On gradue l'instrument en le plaçant sur un appareil de rotation , et on le fait tourner avec une vitesse connue, la plaque étant dirigée en avant. Un anneau mobile, placé sur la tige, indique à quelle profondeur le piston

surjace </el0,5

Vitesse

décimètres

par heure.

carrés.

Lieues.

Grammes.

s'est enfoncé pour une vitesse de 1™, 2"', 3"", 4", lO"", etc. Cet appareil sert en outre à déterminer la force du vent, car on peut voir quel poids il faut placer sur la plaque pour enfoncer le piston jusqu'au point où le vent l'a poussé. On observe ainsi que pour une vitesse double , la force du vent est quadruple, et que l'air a besoin d'une vitesse 24 fois plus grande que celle de l'eau pour produire la même pression. C'est par des expériences de ce genre qu'on a obtenu les résultats suivants. Pression sur une

Vitesse Vents. pgr 1".

Noms usuels. Mètres.

Ventàpeinesensible. 0,45.

Vent frais. 2,23.

Vent très-fort. 11,17.

Tempête. 22,35.

Ouragan. 35,77.

Grand ouragan. 44,71.

168. VENTS RÉGULIERS. On appelle vents réguliers ceux qui se font remarquer par leur direction constante ; ce sont les brises, les moussons et les vents alises.

Les brises sont des vents qui soufflent sur les côtes maritimes, le jour , de la mer vers la terre , et la nuit, de la terre vers la mer. La brise du matin s'appelle aussi vent de mer et la brise du soir vent de terre. La formation des brises est due à ce que, par la chaleur diurne, l'air coule vers les lieux élevés et aspire l'air de la mer, tandis que par le refroidissement nocturne, il se dirige au contraire vers les lieux inférieurs ,^,vers la mer. Ce mouvement ne peut être régulier que près de la surface vaste et uniforme des grandes eaux.

A une petite distance des côtes, les brises sont remplacées par les moussons, c'est-à-dire par des vents qui soufflent, dans la zone torride, six mois dans un sens et six mois dans l'autre , se dirigeant vers les parties de la terre que le soleil échauffe davantage. Elles sont très-sensibles dans la mer des Indes, où elles soufflent vers le nord-est, tant que le soleil est au nord de l'équateur, et vers le sud-est, quand le soleil passe au sud.

Au loin des côtes, dans les mers ouvertes, on rencontre les

vents alises qui soufflent de l'est vers l'ouest et qui s'étendent des deux côtés de l'équateur jusque vers 50° de latitude. Ces vents sont le résultat de la rencontre des moussons. Leur direction à peu près constante vers l'ouest, est expliquée généralement comme il suit. L'air amené des deux hémisphères vers l'équateur ne possède pas une vitesse de rotation égale à celle de ce dernier, de sorte que cet air reste en retard sur le mouvement d'occident en orient qu'exécute la terre; d'où il résulte qu'il apparaît aux objets qui le traversent, comme se dirigeant en sens contraire.

169. EFFETS DES VENTS. Les vents ont pour effets utiles de purifier l'air en dispersant au loin les exhalaisons nuisibles; de disséminer dans les terres les vapeurs qui se forment sur les mers, et d'y répandre ainsi les pluies fécondantes ; de transporter le pollen des Heurs et les graines des plantes , et d'aider au développement de la végétation; de pousser les vaisseaux à voiles et de faire tourner les ailes des moulins à vent.

170. GAZOMETRE. On donne ce nom à des réservoirs destinés à recevoir des gaz et à les repousser ensuite avec un écoulement constant. Ce sont des cloches renversées , plongeant par leur orifice dans un réservoir d'eau j recevant le gaz par un tube qui s'ouvre sous l'eau, et le rendant par un autre tube dont l'ouverture est située au-dtssus de la surface liquide. Ces cloches sont suspendues par des chaînes et équilibrées par des contre-poids, combinés de telle manière que dans toute position la cloche conserve un excédant de poids constant qui la fait presser avec uniformité sur le gaz qu'elle renferme (f. Î68). L'eau déplacée par une zone de la cloche de 0™,1 de hauteur, par exemple, pèse deux fois autant que 0",! de longueur des chaînes. Soit ce poids 10'' ; si la cloche monte de 0™,1, sa traction est augmentée de lO"" ; mais elle a perdu S'^ , puisqu'elle a G™,! de chaînes de moins, et les contre-poids ayant gagné 0",l déchaînes, pèsent 5'= de plus. Le rapport du poids des chaînes et de la cloche n'a donc pas changé. La cloche porte un manomètre qui indique la pression qu'elle exerce sur le gaz. Ce sont des appareils de ce genre que l'on emploie dans l'éclairage au gaz.

( 140 ) CHEAPITRS: 6.