VAPORISATION
558. FORMATION DES VAPEURS. Un liquide étant suffisamment échauffé se change en un fluide aériforme, auquel on donne le nom de vapeur. Les liquides qui peuvent ainsi se changer en vapeurs portent le nom de volatils , et ceux sur lesquels , faute d'une température assez élevée, on n'a encore pu produire cet effet , s'appellent fixes.
La plupart des vapeurs sont invisibles , comme celle de l'eau. Pour s'assurer que la vapeur d'eau est effectivement invisible , il suffit de chauffer un ballon de verre qui contient de l'eau dans
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sa partie inférieure (f. 272). Si l'on fait bouillir l'eau, il est évident que la pariie supérieure du ballon sera complètement remplie de vapeur, et pourtant elle ne cessera pas d'être parfaitement transparente. Pour s'assurer que le ballon ne contient plus que de la vapeur, ou le renverse de manière que son ouverture plonge dans de Teau : en se refroidissant, le ballon laisse condenser sa vapeur et se remplit entièrement de liquide. La vapeur d'eau visible, celle qui forme les nuages, est de la vapeur déjà coqdensée en partie , et porte le nom de vapeur vésiculeuse.
Parmi les vapeurs il en est cependant quelques-unes de visibles; ce sont celles qui sont colorées j comme la vapeur d'iode et la vapeur de brome.
En se vaporisant, les corps absorbent aussi, sans s'échauflfer, une quantité considérable de calorique qu'ils abandouneot de nouveau en se liquéfiant ou eu se solidifiant.
539. COMPRESSIBILITÉ DES VAPEURS. Les vapeurs ue peuvent, sans se liquéfier, se laisser comprimer à la température à laquelle bouillent les liquides qui les forment: à cette température, le moindre refroidissement produit également la condensation des vapeurs. C'est ce dont il est facile de s'assurer par l'expérience suivante.
On prend un tube fermé en a , ouvert en b (f. 275), rempli de mercure : on verse un peu d'élher au-dessu» du mercure qui se trouve dans la branche b; on ferme avec le doigt l'ouverture de celle-ci, et en retournant le tube avec précaution, on fait pénétrer cet élber dans la partie supérieure de la branche a; puis on verse hors de b autant de mercure qu'on peut en verser sans laisser entrer d'air dans la branche a du tube. En plongeant ensuite le tube ainsi préparé dans de l'eau à 40°, l'étber se réduit en vapeur, et au lieu de n'occuper que l'espace ao , comme précédemment, il occupera tout l'espace am. Pour forcer cette vapeur à se liquéfier de nouveau , il suffira d'augmenter la pression qu'elle supporte, en versant du mercure dans b, ou de diminuer sa température en refroidissant l'eau dans laquelle le tube est plongé.
Lorsque les vapeurs se trouvent à une température plus élevée que celle à laquelle bouillent les liquides qui les ont formées , elles se laissent comprimer d'après la loi de Mariolte. C'est ce
dont il esl facile de s'assurer en plongeant dans de l'eau à 100° le tube fl6, et en versant du mercure dans la branche 6 : on vorra ainsi le volume de la vapeur d'élher diminuer de moitié pour une pression double, et des deux tiers pour une pression triple , etc.
340. C'est la propriété de redevenir liquide par une diminution de température ou par une augmentation de pression , qui distingue les vapeurs des gaz proprement dits ; ceux-ci ne sont d'ailleurs que des vapeurs permanentes. Cependant on conserve le nom de gaz à plusieurs d'entre eux qui sont liquéfiables quand on les soumet à une forte pression unie à un froid plus ou moins considérable ; c'est ainsi que :
L'acide sulfureux est liquide à — 10° sous 1 atmos. de press.
Le chlore , à 1 5° » H »
L'acide hydrosulfurique, à .. 10° » 17 »
L'acide carbonique , à . . . 0° » 36 »
L'acide bydrochlorique , à . . 10° » 40 »
L'ammoniac, à 10° :» 6,5 »
541. DENSITÉ DES VAPEURS. M. Gay-Lussac a trouvé le moyen de prendre facilement la densité des vapeurs, c'est-à-dire, d'évaluer les quantités relatives de matière qu'elles contiennent sous un même volume, toutes choses étant égales d'ailleurs. Pour parvenir à ce but, M. Gay-Lussac a fait usage de l'expérience suivante.
On prend une cloche graduée en verre a (f. 274) remplie de mercure , dont on plonge l'ouverture dans une cuvette en fer cf y contenant aussi du mercure et placée sur un fourneau; puis, connaissant le poids d'une petite ampoule de verre m , on la remplit du liquide étudié , on en bouche l'extrémité à la flamme, et on la pèse de nouveau : en soustrayant de ce poids celui de l'ampoule vide, on connaîtra le poids du liquide qu'elle contient. Ayant introduit l'ampoule dans la cloche, on entoure celle-ci d'un manchon en verre no , que l'on remplit d'eau ou d'un autre liquide transparent et peu volatil ; on chauffe le liquide à une température voulue et indiquée par des thermomètres qui y sont plongés. Le liquide de l'ampoule brisée se vaporise et occupe un certain espace dans la cloche a; soustrayant de la colonne atmosphérique actuelle la hauteur du mercure dans la cloche au-
dessus du niveau extérieur du bain , on connaîtra la pression supportée par la vapeur formée , et on ramènera son volume sous cette pression, à son volume à 0",76. Si, par exemple , la hauteur du mercure dans la cloche est de O^jlS et que celle du baromètre soit en ce moment de 0",79, il est évident que la pression supportée par la vapeur est de 0,79 — 0,15 = 0°'564 : son volume étant sous cette pression de 6 cenlimèlres cubes, par exemple, pour avoir son volume à 0™,76 de pression, on poserait la proportion 0,76 | 0,64 [ ) 6 | a;, d'ovi x= 5^0^06. On peut donc savoir ainsi que, à la température de 100° et sous la pression de 0'"j76, le volume occupé par les vapeurs
de 1 gramme d'alcool est 0,^'''*624"=-"='
1 gramme d^élher sulfurique .... 0, 411 1 gramme de carbure de soufre . *. . 0, 402
1 gramme d'eau 1, 700 (à).
■ Puisque le litre contient 1000 centimètres cubes, il sera facile de déterminer le poids d'un litre de chacune de ces vapeurs , au moyen d'une simple proportion. Pour connaître le poids du litre de vapeur d'eau, par exemple, il suffit de poser et de résoudre la proportion 1700<^'= \ 1000'^^ \\ le * a;c. Déterminant par des proportions semblables les poids d'un litre des autres vapeurs, on a trouvé qu'à 100° et sous 0'",76 dépression:
1 litre de vapeur d'alcool pèse .... 15^6026
1 — d'élher sulfurique 2, 4331
1 — de carbure de soufre 2, 4876
1 — d'eau 0, 5882
Sachant qu'un litre d'air sec à 100° et sous 0°*,76 de pression pèse 0e,9406 , et le prenant pour unité de densité, il sera aisé de déterminer la pesanteur spécifique des vapeurs. 342. jM. Dumas a donné un procédé propre à déterminer la densité des vapeurs, même pour celles qui ne se forment qu'à une température élevée. D'après ce procédé, on prend un ballon de verre de 7^ ^^ '•'•'e de capacité , on le sèche en y insufflant
(a) En nous rappelant que 1 gramme d'eau à i",! a un volume d'un centimètre cabe, et voyant que sa vapeur à 100° occupe un volume de 1700<:<^-, nous apercevons que la vapeur à 100' occupe 1700 fois plus d'espace que le même poids d'eau à 4°^!.
( 247 ) de l'air avec un soufflet , on en effile le col tout près de la boule et on le pèse ainsi rempli d'air sec , à une température et sous une pression connues. Sachant quelle est la capacité du ballon on en déduit le poids de l'air qui s'y trouve , et par suite celui du ballon vide. Chauffant alors le ballon , on en chasse une partie de l'air , ce qui permettra d'y faire pénétrer quelques grammes du liquide étudié, en plongeant dans celui-ci la pointe effilée du col. On pose ensuite le ballon verticalement dans un bain d'eau bouillante, d'huile, ou même de métal fondu, et on l'y maintient jusqu'à ce que le liquide ait disparu en vapeurs par son ébullition. Au moment où le jet de vapeur qui s'échappe par l'orifice du bec vient à cesser et où les dernières parties de liquide viennent de disparaître, on ferme ce bec en le fondant à un jet de flamme. Le ballon contient alors de la vapeur sous une température et à une pression que l'on détermine avec soin par un baromètre et par un thermomètre à air. Si donc on pèse le ballon et que du poids on retranche celui du verre, on aura le poids de la vapeur qui le remplissait sous la température et la pression observées. Calculant ensuite le poids de l'air sec qui remplirait le ballon sous les mêmes conditions, il ne restera plus qu'à diviser le poids de la vapeur par celui de l'air : le quotient sera la densité cherchée.
Pour vérifier s'il n'est pas resté d'air dans le ballon , on en plonge le bec dans du mercure et l'on en casse la pointe. S'il n'y avait plus d'air, le ballon se remplira de mercure; si, au contraire, il y reste quelque bulle d'air, il faut tenir compte et du poids et du volume de celle-ci.
Densités de quelques vapeurs , celle de Vair étant 1 .
Iode 8,7i6
Mercure 6,976
Soufre 6,617
Brome 5,54
Acide sulfurique sec 5,00
Sulfure de carbone 2,644
Éther sulfurique 2,586
Alcool 1,613
Eau ... , 0,623
