Puisque le degré d'ébullilion d'un liquide dépend de la

pression qu'il supporte , il s'ensuit que la température de ce liquide, bouillant dans une cuve profonde , n'est pas la même dans toutes ses parties. Les parties du liquide situées au fond de la cure auront besoin, pour bouillir , d'une température plus élevée que les parties supérieures. En effet , supposons qu'on ait une cutc de 10™ de profondeur, remplie d'eau bouillante : la coucbe d'eau située à la partie supérieure de la cuve ne supporte que la pression atmosphérique, et bout par conséquent à 100°; mais la couche d'eau située au fond de la cuve supporte, outre la pression atmosphérique, le poids de 10" d'eau, qui équivaut, comme nous savons, à une pression atmosphérique : cette couche d'eau inférieure supporte donc une pression de 2 atmosphères , et par conséquent ne peut bouillir qu'à 122°, température à laquelle sa tension est de 2 atmosphères.

547. Quelle que soit la profondeur d'un liquide bouillant , et par conséquent la différence de température de ses diverses parties, sa vapeur est toujours à la température de la dernière couche de liquide qu'elle traverse. En effet, représentons-nous une bulle de vapeur partant du fond d'un vase profond rempli de liquide, et ayant par conséquent une baute température et une tension considérable (f. 273)5 ^ mesure qu'elle s'élèvera dans la masse liquide, elle se trouvera à des pressions de plus en plus faibles , et par conséquent, obéissant à sa force élastique, elle augmentera de plus en plus de volume, prenant ainsi la température et la tension de la couche de liquide qu'elle traverse. Dans ce que nous venons d'expliquer, la tension delà vapeur diminue comme un ressort qui se détend.

348. Le point d'ébullition de l'eau n'est pas changé par les corps qui y sont suspendus mécaniquement; mais il Test par ceux qui sont combinés chimiquement avec elle.

Le point d'ébullition d'un liquide est souvent relardé d'un ou de deux degrés par l'adhésion du liquide aux parois du vase qui le contient, adhésion qui est une véritable affinité.

C'est ainsi que l'eau bouillant dans un vase de cuivre à 100° ne peut bouillir dans un vase de verre qu'à 101°, 5. C'est pour cela que, dans la construction du thermomètre, il faut avoir soin de 'prendre un vase de cuivre pour y déterminer le point fixe 100°.

Par suite de ce qui a été dit aux paragraphes 546 et 547 , il faut avoir soin, dans la graduation du tljcrmomclre , de prendre le 100° degré dans la vapeur d'eau bouillante. Si, au moment de cette expérience, la pression atmosphérique n'était pas de 0'",76 , le point d'ébullition de l'eau ne serait pas à 100° , ainsi que nous l'ayoDS vu (544). Il faut alors observer la hauteur du baromètre et chercher quelle serait la température à laquelle la vapeur d'eau posséderait une force élastique égale à cette pression. On trouve cette donnée dans une table que nous établirons plus loin sous le nom de table des tensions. Connaissant ainsi le véritable point d'ébullition de Teau , on l'inscrit sur Téchelle el Ton s'en sert pour former les degrés entre lui et zéro.

En observant la température de l'eau bouillante sur une montagne, on trouve dans la même table la force élastique de la vapeur , correspondante à cette température. On sait donc ainsi quelle est la pression atmosphérique en ce lieu , et par suite on peut calculer la hauteur de celui-ci.

Lorsqu'on place sur le feu un vase contenant de l'eau , l'air qui se trouve dans celle-ci commence bientôt à se dégager sous forme de bulles. Plus tard de nouvelles bulles apparaissent au fond du vase , mais disparaissent dès qu'elles s'élèvent au-dessus ; ce sont des bulles de vapeur qui se condensent dans l'eau plus froide qui est au-dessus d'elles ; cette formation et cette condensation alternatives produisent un frémissement sonore. Enfin, peu après , les bulles de vapeur se forment dans toute la masse d'eau suffisamment échauffée.

549. Les liquides éprouvent rébullition à des températures différentes pour chacun d'eux. Sous la pression atmosphérique ordinaire,

L'acide sulfureux bout à 10

L'acide hyponitrique 28

* L'éther sulfurique 36

Le brome ^7

L'esprit de bois ........•• 66

L'alcool 78

L'acide nitrique 86

L'eau 100

L'acide sulfurique 310

Le mercure 350

Quelquefois l'ébulHlion d'un liquide n'est pas continue, et se fait par soubresauts : cela arrive pour les liquides visqueux , à travers lesquels la vapeur ne peut s'élever que lorsqu'elle s'est pour ainsi dire, accumulée au-dessous d'eux : cette quantité plus ou moins considérable de vapeur j qui s'échappe alors à la fois, produitle soulèvement de la masse liquide, et peut ainsi occasionner la rupture du vase. On empêche l'efTet nuisible dont nous venons de parler en plaçant dans le liquide de petites parcelles anguleuses d'un corps qui y soit insoluble; la vapeur s'échappant alors à mesure qu'elle se forme, ne produit plus de soubresauts. Lorsqu'une goutte d'eau tombe sur du fer très-chaud, elle ne se réduit entièrement en vapeur qu'au bout de quelque temps : cela est dû à ce que, dès le contact, il se forme une couche de vapeur, qui par son interposition , tient la goutte d'eau éloignée de la surface du fer chaud , et l'empêche ainsi de s'évaporer aussitôt , et qu'à cette haute température , les rayons calorifiques traversent l'eau sans être absorbés. Ce phémomène, pour lequel on a proposé le nom de caléfaction, se produit aussi avec l'alcool , les essences, l'éther, et diverses solutions aqueuses.

350> DISTILLATION. La distillation est l'opération qui a pour objet de séparer par la chaleur deux corps dont la volatilité est différente. Quand la différence de volatilité des corps est trèsgrande, il suffit de chauffer le mélange de manière que le plus volatil se dégage en vapeur , que l'on recueille , tandis que le moins volatil restera solide ou liquide. Mais quand les corps ont peu de différence dans leur degré de volatilité , on ne parvient à les séparer entièrement que par des distillations successives, ou bien en fixant l'un des deux corps par la présence d'un troisième corps choisi qu'on y ajoute. C'est ainsi qu'on se sert de chaux éteinte, ou mieux de chlorure de calcium, pour fixer l'eau dont on veut séparer l'alcool par la distillation de l'esprit de vin.

L'appareil dislillatoire ordinaire (f. 276) copsisle en une chaudière, où l'on chauffe les corps qu'on veut séparer : sur cette chaudière ab s'adapte hermétiquement le chapiteau ce' dans lequel les vapeurs viennent se condenser en partie; les vapeurs, tant condensées qu'encore gazeuses, passent par le col du chapiteau , et viennent se rendre dans le serpentin ss' où elles se condensent entièrement, étant enveloppées de toutes paris par l'eau

froide qui remplit la cuve rr' appelée réfrigérant.

551. MACHINES A VAPEUR. La coaslruction de ces machines, dont remploi est devenu si général et si important dans les arts, est fondée sur la grande force d'élaslicilé que possède la vapeur. Nous avons vu que la vapeur d'eau à 100° , occupe 1700 fois plus d'espace que l'eau à 4°,1' C'est Papin qui, en 1690 et 1695, indiqua, le premier, des moyens propres à se servir de celte puissance. Les premières machines qui fonctionnèrent réellement, et qui purent servir en grand dans l'industrie, sont celles de Newcomen. Leur invention date de 1705. Le paragraphe suivant en donne l'explication.

352. Soit un corps de pompe (f. 277) ouvert par sa partie supérieure, et dans lequel se trouve un piston pp' : supposons lepislOD placé au bas du corps de pompe, et qu'on fasse arriver de la vapeur au-dessous de lui par le tuyau v: cette vapeur, obéissant à sa force expansive, pressera sur la surface inférieure du piston, et le forcera à se soulever. Le piston étant arrivé au haut du corps de pompe , si l'on condense (par l'injection d'eau froide) la vapeur qui se trouve au-dessous, il ne supporte plus aucune pression de bas en haut , tandis qu'il est pressé de haut en bas parla pression atmosphérique qui s'exerce sur sa surface supérieure : il redescend donc au fond du corps de pompe. C'est par suite de l'introduction et de la condensation alternatives de la vapeur audessous du piston, que celui-ci reçoit un mouvement d'ascension et d'abaissement successifs. Ce mouvement de va-et-vient , qui est déterminé dans le piston , suffit pour produire des effets mécaniques quelconques : pour cela , il suffit d'attacher la tige du piston à l'extrémité d'un levier //' (f. 278) fixé par sou axe c, et dont l'autre extrémité est attachée à une bielle bb' : cette bielle s'attache à la manivelle g' , qui est fixée à l'arbre de couche x , et communique ainsi, par le mouvement du levier //' , un mouvement de rotation au volant vv'v" . C'est celte roue vv'v" qui, par des dispositions d'engrenages, cordages etc., peut produire les effets mécaniques qu'on veut obtenir. La machine à simple effet s'appelle aussi machine atmosphérique, parce que la pression de l'atmosphère y entre comme force agissante.

353. M. A DOUBLE EFFET. Dans la machine dite à double effet , le corps de pompe est fermé par ses deux extrémités , et l'on introduit alternativement de la vapeur au-dessus et au-dessous

du piston , en condensant cbaque fois celle qui se trouve du côté opposé. Le piston est ainsi mis en jeu , et produit par son mouvement de va-et-vient les effets mécaniques voulus. L'invention de cette machine est due à Watt et remonte à l'année 1768. Il en est de même de plusieurs perfectionnements parmi lesquels le plus important est Temploi du condenseur, celui du parallélogramme à tiges articulées et celui du régulateur centrifuge dont nous parlerons tout à Theure.

554. M. A BASSES, OSOYENNES ET HAUTES PRESSIONS. Lorsque la vapeur introduite dans le corps de pompe a une tension d'une atmosphère ou moins , la machine est dite à basse pression. Lorsque la tension de la vapeur employée est de 1 à 3 atmosphères , la machine est dite à moyenne pression. Enfin, on appelle machines a haute pression celles dans lesquelles la vapeur employée a une tension de 3 atmosphères! ou plus.

555. M. A DÉTENTE. On appelle ainsi les machines dans lesquelles on met a profit la force de détente que possède la vapeur (547). Pour cela on interrompt l'introduction de la vapeur dans le corps de pompe avant que le piston soit arrivé au bout de sa course. Celui-ci continue alors son mouvement par suite de la vitesse acquise , et par effet de la détente de la vapeur.

556. CONDENSEUR. Quant à la condensation de la vapeur, elle ne se fait pas dans le corps de pompe même ; mais au moyen d'une cuve fermée , placée au-dessous de celui-ci, contenant de l'eau froide, communiquant alternativement avec le haut et le bas du corps de pompe, et qu'on appelle condenseur (f. 279). Celte disposition est fondée sur ce que la vapeur qui remplit un espace dont les diverses parties sont inégalement échauffées, prend toujours la tension de la partie la plus froide. Si donc le condenseur qui contient de l'eau froide, et qui est, par conséquent, à une température basse, communique alternativement avec le haut et le bas du corps de pompe, la vapeur sera condensée successivement au-dessus et au-dessous du piston. Dans les machines à haute presMon on ne se sert pas de condenseur.

357. SOUPAPE A TIROIR. On a inventé diverses soupapes destinées à produire par leur jeu l'introduction et la condensation alternatives de la vapeur dans le haut et dans le bas du corps de

pompe. Parmi ces soupapes se trouve celle dite à tiroir ou à coulisse, qui est la préférable et que nous allons décrire.

La vapeur qui doit être introduite dans le corps de pompe ce arrive dans l'espace annulaire qui existe entre la paroi extérieure de celui-ci et la paroi intérieure d'un cylindre creux c'c' qui l'enveloppe de toute part, et qui n'a aucune communication immédiate avec lui (f. 280) ; mais le haut et le bas de ce corps de pompe ce communiquent alternativement avec le cylindre enveloppant rempli de vapeur et avec le condenseur au moyen de l'appareil il'. Cet appareil, appelé soupape à tiroir ou à coulisse, est représenté proportionnellement trop grand (f. 281 et 282),

^bed est une caisse creuse qui s'applique contre la paroi extérieure du cylindre (voyez f. 280), et dans laquelle se trouvent U ouvertures, savoir: celle m qui se rend dans le haut du corps de pompe à vapeur ee „ celle n qui se rend dans le bas de ce corps de pompe, celle o qui correspond avec le cylindre enveloppant c'c' rempli de vapeur, et enfin celle v qui communique avec le condenseur. Dans cette caisse abcd s'en trouve une autre ,ss' qui s'élève et s'abaisse alternativement, selon le mouvement imprimé à la tige h, par suite d'une disposition mécanique dépendante de la machine. Lorsque le tiroir ss' est soulevé , comme il est indiqué dans la figure 281 , la vapeur qui entre constamment par 0 pénètre dans la chambre supérieure du corps de pompe par l'ouverture m ; tandis qu'au même instant celle qui se trouve au-dessous du piston se condense par suite de la communication établie par les ouvertures n et j' entre la chambre inférieure du corps de pompe et le condenseur. Lorsque le tiroir s'est abaissé (f. 282) sa position permet à la vapeur de passer par l'ouverture n dans la chambre inférieure du corps de pompe; taudis qu'en même temps la vapeur qui remplit la chambre supérieure de celuici se condense, par suite de la communication établie entre celte chambre et le condenseur au moyen des ouvertures libres melv. 358. POMPES ACCESSOIRES. Il faut retirer d'abord l'air du condenseur et ensuite l'eau échauffée (échauffemenl dû au calorique abandonné par la vapeur condensée) qui^ s'y trouve , pour la remplacer constamment par de l'eau froide. On fait le vide dans le condenseur et l'on en relire l'eau échauffée au moyen d'une pompe aspirante b (f. 283) qui la porte dans un réservoir r. La

pompe d fait ensuite passer celte eau chaude du réservoir r dans la chaudière (û). E est une pompe aspirante et foulante qui retire de l'eau d'un réservoir quelconque et la force à passer dans le condenseur c. Toutes ces pompes sont mues par le levier //' qui est mis en mouvement par le jeu du piston de la pompe à vapeur a. Les tiges des pistons sont attachées au levier par de petites barres mobiles sur charnières et disposées en parallélogrammes pp' , disposition nécessaire pour que les tiges conservent une situatioo verticale durant le jeu des pistons , ce qui est indispensable ; en effet , si les tiges étaient attachées immédiatement au levier même, elles seraient, par le mouvement de celui-ci, poussées de droite et de gauche durant ♦eur élévation et leur abaissement, et Tappareil ne pourrait marcher.

359. RÉGULATEUR. Si dans des temps égaux il entrait dans le corps de pompe des quantités de vapeur différentes , la marche du piston, et par suite celle delà machine seraient irrégulières: on parvient à régler et à rendre uniforme l'introduction delà vapeur dans le corps de pompe au moyen d'un appareil appelé régulateur. Eq une partie quelconque de la machine se trouve placée une tige métallique , verticale , qui en reçoit un mouvement de rotation. Au sommet de cette tige (f. 284) s'attachent à charnière deux petites tiges dont les extrémités portent deux boules égales a et b. M et n sont deux tiges qui parlent de celles qui supportent les boules et viennent se réunir à l'anneau Jd' qui entoure la barre verticale , sur la longueur de laquelle il peut se mouvoir. Cet anneau dd' correspond avec l'ouverture par laquelle la vapeur entre dans le corps de pompe, de telle manière qu'en s'éîevant le long de la barre verticale il ferme celte ouverture, et qu'au contraire il l'ouvre davantage en s'abaissant le long de cette barre. De cette disposition résulte une régularité parfaite dans la marche de la machine ; en effet , si cette marche tend à devenir trop rapide, le mouvement de rotation de la barre verticale devient de plus en plus vif, la force centrifuge augmente , les deux boules a et 6 se séparent davantage , et l'anneau dd' est soulevé

(a) Cette eau étant déjà échauffée doit être introduite dans la chaudière de préférence à de l'eau froide.

( 257 ) et ferme de plus en plus l'ouverture par laquelle la vapeur doit pénétrer dans le corps de pompe. Comme alors il entre moins de vapeur dans le corps de pompe , le mouvement du piston , et par suite celui de la machine, se ralentissent, le mouvement de rotation de la barre verticale du régulateur se modère également, les deux boules se rapprochent, et l'anneau dd' s'abaissant de nouveau , permet à la vapeur d'entrer en plus grande quantité dans le corps de pompe : le jeu du re'gulateur se continue ainsi et produit une constante régularité dans la marche de la machine à feu.

560. CHAUDIÈRES. Les chaudières dans Hesquelies on produit la vapeur destinée à faire mouvoir la machine à feu sont en cuivre , en tôle ou en fonte. On en a inventé qui sont disposées d'une infinité de manières. La forme ordinaire est la cylindrique ou celle représentée dans la figure 285. Un tuyau v conduit au corps de pompe la vapeur produite dans la chaudière. A la chaudière se trouvent joints divers accessoires que nous allons étudier.

561. SOUPAPES DE SURETE. On appelle soupapes de sûreté de petits appareils destinés à empêcher l'explosion de la chaudière, qui pourrait avoir lieu si la tension de la vapeur qui se trouve dans celle-ci , devenait trop considérable. Ces petits appareils sont des bouchons métalliques qui s'appliquent contre des ouvertures très-bien rodées , de la chaudière , et qu'on charge de poids , calculés d'après la pression qu'on ne veut pas dépasser : si cette tension de la vapeur dépasse le point voulu , elle soulève les soupapes , et la vapeur s'échappe par l'ouverture devenue libre.

Comme les soupapes dont nous venons de parler pourraient , en de certaines occasions, être ou trop chargées ou en mauvais état , et par conséquent ne pas empêcher l'explosion de la chaudière , celle-ci présente, en quelques-uns de ses points, des plaques formées d'un alliage fusible à une température déterminée. Il est certain que dans ces chaudières la tension de la vapeur ne pourra dépasser celle qui correspond à la température à laquelle ces" plaques d'alliage entreront en fusion.

La disposition des soupapes de sûreté et l'emploi des rondelles d'alliage fusible sont soumis à des observations nombreuses, qu'il ne nous est pas possible d'examiner ici.

562. MAIVOniÈTRE. On appelle manomètre un tube ahc (f. 286) dont rextrémité ouverte c est fixée dans la face antérieure de la chaudière. Dans la partie inférieure du tube se trouve du mercure qui tient de l'air renfermé dans am : des divisions tracées sur ab font connaître le volume occupé par l'air sous la pression de 0°,76: si, par réchauffement de la chaudière , le volume d'air diminue de moitié , on saura ainsi que la tension de la vapeur est de deux atmosphères ; si le volume d'air est réduit au tiers , cela indique que la tension de la vapeur est de 5 atmosphères, etc.

363. FLOTTEUR. Il faut évidemment qu'il pénètre sans cesse dans la chaudière une quantité d'eau parfaitement égale à celle qni en sort en vapeur. Pour maintenir dans la chaudière (f. 285) un niveau constant, on fait flotter sur l'eau une large pierre ff^ attachée à un fil métallique qui passe à frottement dans la paroi et va s'attacher à l'extrémité / d'un levier dont l'extrémité /' correspond par un autre fil avec un petit bouchon m, qui peut boucher plus ou moins Touverlure par laquelle l'eau doit passer du réservoir r dans la chaudière. Quand le niveau s'abaisse dans la chaudière, le bouchon m est soulevé, et il coule plus d'eau du réservoir; alors le niveau s'élève et soulève le flotteur , ce qui fait redescendre le bouchon m , et par conséquent diminuer l'écoulement de l'eau du réservoir dans la chaudière. Par le jeu continu de cet appareil , le niveau de l'eau est maintenu constamment à la même hauteur.

364. REGISTRE. On appelle ainsi une plaque en tôle z (f. 285) qui pénètre et se place plus ou moins profondément devant l'ouverture de la cheminée du fourneau oîi se trouve la chaudière , et qui produit ainsi une diminution ou une augmentation d'ardeur dans le foyer. Cette plaque est attachée à un fil passant sur deux poulies, et venant se terminer à un cylindre en fer o, en forme de seau , qui se trouve ainsi suspendu dans le tuyau //' , par lequel l'eau doit pénétrer du réservoir au fond de la chaudière; si la tension de la vapeur dans la chaudière devient trop forte, elle presse de plus en plus sur la surface de l'eau et la soulève dans le tuyau //' au point de la forcer à venir soulever le seau de fer o : ce seau, en se soulevant, fera nécessairement descendre le registre z de manière à- ce que celui-ci bouche davantage l'ou-

verlure de la cheminée , et que par conséquent l'ardeur du foyer diminue. La chaudière n'étant plus alors aussi échauffée que précédemment, la force élastique de la vapeur y diminue, le niveau du liquide dans tt' s'abaisse, le seau de fer o redescend, et par suite le registre, en se soulevant, laisse de nouveau augmenter le tirage de la cheminée.

565. APPENDICE. On appelle trou une ouverture p pratiquée dans la chaudière, ouverture que l'on peut déboucher à volonté et par laquelle on peut nettoyer la chaudière et enlever les croûtes qui se forment sur sa paroi par le dépôt des matières salées qui se trouvent dans l'eau qu'on y fait bouillir; ces dépôts de croûtes salines sont très-nuisibles en ce qu'ils empêchent le calorique absorbé par la paroi de la chaudière de se communiquer à l'eau qu'elle contient. On empêche presque complètement la formation de ces dépôts en mettant dans l'eau de la chaudière des pommes de terre râpées : cette matière pulpeuse, en se délayant dans l'eau , empêche le dépôt des matières salines qu'elle contient.

Les chaudières de cuivre sont les plus durables. Une trop grande épaisseur de paroi est nuisible aux chaudières ; l'épaisseur ordinaire pour celles de cuivre, est de 7 à 8 millimètres, et de 10 à 15 pour celles de fonte : l'épaisseur des chaudières de tôle est intermédiaire aux précédentes. Les épaisseurs que doivent avoir les parois des chaudières doivent d'ailleurs être calculées d'après la grandeur de leurs surfaces intérieures et d'après la tension de la vapeur qui doit y être produite.

La force exprimée par la dénomination de cheval de feu est très-variable, selon les pays. La puissance mécanique d'un cheval (animal) est telle que attelé à un manège et marchant au pas pendant 8 heures sur 24, il élève par seconde 4.0''''-,S à l"ètre (jg hauteur ; la force d'un cheval de feu , comparée à celle que nous venons de déterminer, varie selon les lieux, de 60 à 90 kilogrammes.