DENSITÉS DES VAEEI KS

même mélange à la température (’ et «mis la pression H' : ou suppose, daus les deux cas, l’air suturé de vapeur.- Un cherchera, dans les tables, les tensions maxima F,, P,- de la vapeur d’eau aux -températures t et f, et dés lors le problème pourra être ramené à la forme suivante : sachant que' V, est le volume d’une certaine masse d’air sec à la température t et sous la pression H — F, . chercher quel sera le volume \ de eet air à la température t' et sous la pression H’ — F,'. On aura, en appliquant une formule connue (26(ï) :

392. Problème II. — De même, pour calculer Iç poids d’un certain mélange de gaz et de vapeur, on évaluera séparément le poids du gaz et le poids de la vapeur, comme si chacun des fluides occupait le volume total du mélange avec la force élastique qui lui est propre. Exemple : Trouver le poids d’un litre d’air saturé de vapeur d'eau à la température t et sotte la pression H.

On estimera d’abord le poids x du litre d’air sec à 1a température / et sous la pression H — F,. ' '

x = Ur,293

Ensuite, le poids x du litre de vapeur d’eau sera calculé, en considérant cette vapeur comme de l’air sec, à la température t et à la pression F,, et on multipliera le nombre ainsi obtenu par la densité I) de la vapeur d’eau par rapport à l’air. . .

7M> I + ni

Le poids cherché I’ sera la somme de ces deux poids x -f-//.

lfc-,293 , ‘ ,

700 ( i '-+- ot/) lH *■ ' * 1 —

et comme I) égale sensiblement - . on peut écrire :

lia, 293 00(1 +al|

392 bis. Op imités des vapeurs. — A la suite de l’étude que nous venons dp faire des forces élastiques des vapeurs dans le vide et dans l’air, se placerait naturellement la mesure de leurs densités. Les limites de ce cours nous empêchent de traiter cette question quicomportemitd’assozlongsdéwloppements; qous nous contenterons de dire ici que lea densités des vapeurs

. * CH Al. Kl H.

•».is

sont rapportées à celles de l'air, comme dans le ras «Ifs gaz ordinaires, et <|iio leur détermination se l'ait maintenant par un prutvdé très-simple «pn est tld à .VI. Humas. Au reste, uoiis avons exposé, avec détail, à propos dos pyromèlrcs à gaz (.'I2K). et le princi|iede la méthode et les calctils (pi’elle entraîne. Il nous sullira «le réunir, en un tableau, les résultats numériques «pii concernent le» vajM'urs le plus fré«|uemiRcnt employées :

Vapeur «t'eau u,«i22

(l'uloHlt I,ut

— «l'éther siil(urii|ue 2,îiX

— «le soufre . . 2,2

— «te phosphore . . • 4,t

— «l'iode . -8,’î

— «le mercure : (!,!>*

f.Rlhl.lTIOX .

nisqu’iei, nous avons examiné les vapeurs, au point de vue de leurs tensions. sans nous préoccuper de leur origine. L’ébullition et l’évaporation, «pii représentent les deux modes ordinaires «le production de la vapeur, sont cependant deux phénomènes im|«ortants à étudier de •près, car ils nous fournissent des lois générales.

.19.1. Ébullition. — Un, liquide contenu dans un vase est soumis à l’action d'une source «•aloriKipie quelconipie, les parois du vase s’échauffent les premières et transmettent ensuite directement la chaleur «ju’elles ont reçue au liquide qui les touché. Cette transmission rend moins dense ht couche liquidé en contact, tjui s’élève vers la partie supérieure du vase et prend la place d’une, couche plus froide ; il se fait ainsi, par une succession continue de courants liquides dans ht masse, une répartition assez prompte de la chaleur venue de la soilrce. En même temps, de la surface du li«|uide,- se dégage sans cesse de la vapeur dont la force élastique qui va croissant correspond, à chaque instant, à la température du liquide. Il arrive enfin un moment où des huiles .nombreuses se montrent sur les parties les plus chaudes de la paroi, elles se renouvellent sans cesse et traversent la masse liquide pour venir crever à sa surface. Cette formation tumultueuse de bulles de vapeur prenant naissance au sein du liquide pour st! dégager ensuite dans l’atmosphère, constitue le phénomène «le ['ébullition. .

99A. I ,«> i h «le rébulli«i<>n. — 1° Pour vue substance liquide de composition invariable, il y a fixité dans le / mint d’ébullition, quand on opère toujours tous la même péetsiun et dans un vase de même nature. — Cette loi signifie qu’un thermomètre plongé dans la vapeur qui s’échappe du liquide, marque une température fixe. Celte fixité de la tertipéraluré d'ébullition «le l'eau nous a permis «l'obtenir avec rigueur le point 1 00 du thermomètre à

Klil: I.I.M'IOM.

mercure; lions avons décrit le mode d'expérienee, il n'y a fias à y revenir.

La variabilité du point d’ébullition est un signe qu'-nn a alla ire à un mélange de plasieurs substances inégalement volatiles ou bien à un liquide qui se décompose progressivement sous l’influence de la clialeur. ,

395. 2“ Quelle que soit l’ordeur du foyer qui sert à échauffer an liquide , la température de ce dernier demeure invariable, pendant toute la durée de rébullition. — Ici, comme dans le cas de la fusion, la chaleur donnée par la source est uniquement employée à convertir le liquide en gaz ; elle devient chaleur latente de vaporisation. Non* la mesurerons dans le chapitre de la calorimétrie.

396. Congélation de l’eau dam le vide. — lïc phénomène d'absorption de chaleur, au moment de la vaporisation' rapide d’un liquide, nous permet d'expliquer une expérience due à Leslie et qu’on fait depuis longtemps dans les coure ; celle de la congélation de l’eau sons la cloche de la machine pneumatique, par le seul fait de la raréfaction de l’air qui presse stir le liquide, l'ne petite quantité d'eau étant déposée sur un eorps mauvais conducteur de la chaleur, un disque de liège noirci, creusé d’une cavité, par exemple; on place au-dessous, du disque une large capsule de verre pleine d'acide sulfurique concentré, il n’y a plus alors, par la manœuvre de la machine, qu'à produire et à entretenir la raréfaction du milieu (fui entoure Keau, pour voir le liquide diminuer Ile volume ep se vajmrisant et, un fieu plus tard, se congeler eu fnasse. La Vapeur se trouve, à chaque iustuiit, absorbée par l'acide sulfurique; un vide à peu près complet persiste au-dessus de l’etm dont la conversion en vapeur est incessante; et. comme aucune source étrangère ne lui fournit la clialeur dont elle a besoin pour se vaporiser. elle la prend a elle-même, abaisse sa propre température jusqu’à 0°, et dès lors In portion du liquide qui reste se solidifie.

Dans cette expérience, l’eau est quelquefois placée dans une capsule de cuivre à parois minces. Le disque de liège vaut mieux ; d’abord sa substance conduit très-mal la chaleur ; puis, l’eau ne mouille pas lastirfaee du disque recouverte de uoirde fumée : alors le liquide est comme suspendu -et isolé dans lè vase qui le contient, et il ne fient empriuiter, qu’à lui-même, tacha- •leur dont il a-besoin pour se convertir eu vapeur. Il est bon aussi que la cloche au-dessous de laquelle l'appareil est placé soit très-petite, afin que lu. vapeur soit plus rapidement absorbée par l’aeide sulfurique. .

397. Clreenatance* nul Influent iar la température d'ébullition, — 1° Influence dé ïm preatlon atmosphérique. — Nous savons par les expériences-citées (368), et par le&applications que nous en avons déduites (381 f, que la force élasliqne de la vapeur, fournie par un liquide, qui bout, est toujours égale à la pression de l’atmosphère environnante. Lu température d’ébullition croîtra donc et décroîtra eft ‘même tempe que. cette pression.

398. Lue expérience très-simple due à franklin permet de le démon-

en au: ru.

trer : ou fuit liouillir de -l'eau dans un ballou M (fit/. 187), assez longtemps pour que la vapeur ait expulsé l’air placé au-dessus du liquide ; puis, on hoqche le ballon et on le renverse dans la position qu'indique la ligure. Dés que l’on refroidit avec un linge mouillé la chambre à va|>eur A, une ébullition des plus vives se manifeste, quoique In température de l’eau soit de beaucoup inférieure à 100°. Le froid produit a eu -pour effet de liquéfier la vapeur d'eau contenue dans l’espace A, et par suite de diminuer la pression qui s’exerce sur le liquide. Lie même, on peut faire bouillir de Tenu aune température bien inférieure à 100", sous le récipient de la machine en raréfiant l’air à un degré convenable.

399. Ce résultat s’explique très-bien. en remarquant : qu’unc bulle de vapeur, au sein d'une masse liquide, représente un petit ballon dont les parois sont constituées par une pellicule liquide qui persiste encore quelques instants, quand la bulle est parvenue à la surface libre. Pour que ce petit ballon puisse subsister, il faut que la pression dif gaz intérieur qu’il renferme soit égale à la pression extérieure qu'il supporte. Or, cette pression extérieure provient et du poids du liquide ol de la pression atmosphérique ; la température de la vapeur devra doue être telle que sa force élastique soit égale à la somme de ces deux forces. • ’ . •

400. 2° Influence 4e la profondeur du liquide dune le lue. — Un thermomètre placé au fond d’un vase profond, où l.'eau est en ébullition. marque plus de 100° quand la pression atmosphérique égale 760““.

Il est bon de remarquer que dans ce cas, comme clans tous ceux qui vont suivre, un autre.lhermométre plongé dans la vapeurqui s'échappe du vase n’indiquerait que 100°. Ton- Fig. ts7/ • tefois, pour que ce dernier résultat

puisse être bien mis en évidpuce. .

une condition assez délicate doit être remplie :.il faut que le thermomètre qui est plongé dans la vapeur soit a l'abri dos rayonnements de (a chaleur et des projections de liquide. Quoiqu’il en soit, la température d’ébullition de l'eau sera influencée par une seconde cause : la profondeur du liquide dans le vase. Aussi dans l’appareil qui. sert à obtenir le deuxième point fixe dans les thermomètres, a-t-on soin de ne placer au fond du récipient élargi que 3 ou 4. centimètres d'eau.

OHANÜKMKNT D'ETAT I > I-; S CORPS.

2Vt

101 . 3" l»llnei»c<“ «te la pureté du liquide. — Eu général, quand l’eau renferme en dissolution dus matières salines, sa température d’ébullition dépasse d’autant plus 100°, que la projioilion de ces matières est plus considérable: ainsi, un thermomètre plongé dans une dissolution saturée et bouillante de sel marin marque 108",5. En ajoutant, à l’eau, une suffisante quantité de chlorure de calcium, on peut atteindre la température de 180°. Au contraire, en mélangeant avec l’eau des liquides plus volatils, on en abaisse notablement le point d’ébullition. Dans ce cas, rentrent toutes les liqueurs alcooliques: le vin, la bière, etc.

402. 1° Action exercée par la paroi du vaac. — Dans les ballons et les cornues de verre, l’eau bout toujours, quoique sous la pression normale, à une température supérieure à 100°. L’excès est d’un degré environ: cela tient à l’adhérence qui s’établit entre le liquide et la surface vitreuse. La force élastique de la vapeur devant alors triompher de la pression de l’atmosphère, de celle du liquide et en outre de cette force adhésive, la température sera plus élevée que si cette dernière force n’existait pas. On n’a qu’à projeter, au fond du vase, quelques poussières métalliques, pour voir la température d’ébullition retomber au degré ordinaire; ajoutons que c’est même, grâce aux poussières déposées par l’air ambiant dans les vases de verre, que la température d’ébullition de l’eau ne dépasse guère dans ces vases 101°. Si par un lavage préalable du ballon avec un acide fort ou un alcali, on détruit ces poussières, l’excès de température peut atteindre 4 ou 5 degré*.

403. 5° Influence exercée par la xluroxlté du liquide. — Son effet est de faire varier, par saccades, la température d’ébullition. Que dans la tubulure d’une cornue à moitié pleine d’acide sulfurique, on adapte un thermomètre, qui permette de juger de la température de ce liquide, et qu’on chauffe celte cornue d’une manière progressive; on constatera, qu’au moment de l’ébidlition, les bulles de vapeur, au lieu de se détacher du fond du vase au fur et à mesure de leur formation, grossissent de plus en plus jusqu’à une certaine limite; puis, ne pouvant traverser la masse liquide à cause de sa viscosité, elles la soulèvent et après leur dégagement dans l’atmosphère, la laissent retomber de tout son poidscontre le fond de la cornue: c’est là le phénomène des soubresauts, cause fréquente de la rupture des récipients. A mesure que la bulle de vapeur grossit, le thermomètre qui est dans le liquide accuse une élévation de température, à laquelle succède un abaissement de plusieurs degrés, aussitôt que la bulle s’est dégagée. Il y a certainement ici complication de causes ; car la viscosité du liquide etson adhésion contre le verre doivent agir simultanément, dans le même sens. On évite les soubresauts, en plaçant la cornue au centre d’une double grille circulaire qui sert de foyer, de manière à ce que le liquide soit chauffé par le rayonnement des charbons incandescents, uniquement dans

CHAI. Kl H.

le voisinage de la surface. Des phénomènes du même genre se produisent * avec l'éther et l’alcool, liquides, peu visqueux il est vrai, mais qui adhèrent fortement à la paroi, parce qu’ils sont capables de dissoudre les matières grasses qui empêcheraient leur contact immédiat avec le verre.

404. Expérience de M. Donn;. — Au reste, la seule force de cohésion, dans un liquide comme l'eau, suffit pour retarder considérablement, sous certaines conditions, l’ébullition de ce liquide. M. Donnya mis ce fait en évidence par une expérience très-curieuse. Un tube de verre de diamètre étroit {fig. 188), muni de trois boules à l'une de ses extrémités et fermé à la lampe, contient une petite quantitéd’eau distillée, qu’on a fait bouillir assez longtemps dans le tube, pour expulser complètement l’air dissous dans l’eau et celui qui serait resté dans l’espace non occupé par le liquide. Le tube ainsi préparé et refroidi plonge, par une de ses extrémités G, dans une dissolution de chlorure de calcium qu’on échauffe. Or, la température du bain peut être portée à 155°, sans qu’il apparaisse dans le liquide la moindre trace de bulles de vapeur. A ce degré seulement, le liquide est projeté en masse dans les boules B. oh le choc se trouve amorti par l’augmentation su-

Kig. 188.

bile de la capacité. L’absence de lout gaz dans le tube et dans l'eau est la cause principale du phénomène. On comprend, en effet, que l’air habituellement dissous dans l'eau en favorise l’ébullition, car il si; trouve interposé entre les molécules liquides et diminue par suite leur cohésion.

D1STII.LATION.

405. La connaissance des phénomènes généraux, qui se rapportent à