CHALEURS LATENTES

CHAI.EIRS LATENTES

468. Chaleur latente de fuelon. — Uiiand un corps solide fond, sans changer de température, il absorbe, pour se constituer dans son nouvel état, une certaine quantité de chaleur. On nomme chaleur latente de fusion d'un corps le nombre de calories nécessaire, pour fondre I kilogramme de ce corps, sans en modifier la température.

469. Expérience relative à la chaleur latente- — On fait habituellement, dans les cours, une expérience, qui rend sensible l'absorption de chaleur et qui en permet an besoin la mesure approximative. Si l’on met dans un vase 1 kilogramme de glace à 0° et 1 kilogramme d’eau à 79“ , on trouve après la fusion 2 kilogrammes d’eau à 0° environ. On peut donc en conclure que les 79 calories, que l’eau chaude a abandonnées, pour descendre à 0°, ont été uniquement employées à la fusion du kilogramme de glace ; car il n’y a eu pour cette dernière substance, qu’un simple changement d’état, sans élévation de température. Mais cette expérience, qui est excellente pour donner une idée de la chaleur latente de la fusion, ne peut servir à la mesurer. On ne peut en effet tenir compte ni de l’eau qui mouille la glace, ni de la chaleur prise par le vase, ni de la chaleur fournie par le milieu environnant.

470. Méthode générale. — Pour déterminer cette nouvelle constante, on a recours à la méthode des mélanges. Prenons le cas le plus général. Le corps dont on veut mesurer la chaleur latente est d’abord pesé. Le poids P connu, on fond le corps, puis on le porte à la température T ; on le plonge dans un poids p d’eau froide, prise à la température initiale t: le corps immergé se solidifie et le mélange arrive à la température finale 0. Appelant e et C les chaleurs spécifiques de la substance à l’état solide et à l’état liquide. T sa température de solidification ou de fusion. I la chaleur latente de fusion ; nous allons écrire que la chaleur prise par l’eau pour monter de t à 6 est égale à la chaleur cédée par le corps liquide pour descendre de T à T, plus à la chaleur latente abandonnée au moment de la solidification. plus à la chaleur cédée par le solide, pour s’abaisser de T à 0.

p(»/) = PCtT — n + W-H'cfP- •).

471. Chaleur latente de fusion de la glaee. — Détermination de MM. de la Provostaye et Dévalas. — La méthode employée par MM. de

la Pj-ovostaye et Desains, pour mesurer la chaleur latente de fusion de la glace, est analogue, mais un peu différente. Un fragment de glace bien pure a 0° était essuyé avec du papier Joseph, puis introduit dans un poids/)

Cil Al. K rit.

d’eau à /, et cela dans des condition» telles que le calorimètre, qui était nu commencement de l’expérience, un peu plus chaud que l’air extérieur, se trouvât à In lin, à une température 8 un peu plus liasse. La correction très-petite, due à In présence de l’air environnant, s’effectuait alors par un procédé semblable à celui qui a été décrit (458) à pro|K>sdes chaleurs spéciüques. L’augmentation de poids du vase donnait ln valeur P du poids de glace fondue.

On peut alors calculer / en suivant la marche ordinaire. La quantité de chaleur perdue par l’eau du calorimètre, qui était primitivement à /° et qui est descendue à 8, est égale à p | / — 8) calories. Cette chaleur a servi à fondre la glace, qui a exigé pour sa fusion PI calories, de plus l’eau provenant de cette fusion est montée de 0° à 8°, ce qui a nécessité l’emploi de 1*8 calories. On aura donc l’égalité :

d’où :

p (i — et *= P/ + p#

Par cette méthode, la chaleur latente de fusion de la glace a été trouvée égale à 70.25.

472. Dans le cas des métaux et des alliages, la détermination de la chaleur latente est fréquemment sujette à une grande incertitude, parce qu’avant d’arriver à leur température de fusion, ©es corps se ramollissent en absorbant de la chaleur : il est impossible de tenir comptede la fraction de cette chaleur ainsi disparue.

473. n^HultntH numérique*. — Voici quelques-uns des nombres obtenus pour les corps simples métalliques et non métalliques.

Kau

Soufre

Phosphore

/.inc

Étain

Argent

Mercure

474. Cbnleur lutente de tnporimition. — On la définit : Le nombre de calories nécessaire, pour réduire en vapeur 1 kilogramme d’un liquide, sans amener aucun changement de température.

475. Méthode* ale* anéIniiKC*. — llearriptlon ale l’aappnrell. — Pour

mesurer la chaleur latente de vaporisation, on a encore recours à la méthode des mélanges. Rumford, Du long, M. Desprctz, ont employé successivement, en le perfectionnant, un appareil analogue à celui que nous allons décrire.

CHAI.KUHS I. AT K N T K S.

Dans une cornue lubuléeCG ( fiy . 201) est placé ic liquide, dont on veut évaluer la chaleur latente de vaporisation. Le col de cette cornue, incliné sur l’horizon, s’adapte au tube du serpentin S.

qui occupe la partie centrale d'un vase cylindrique servant de calorimètre ; à la base de ce serpentin , est une |>ortion élargie l qui sert de récipient au liquide condensé. Les thermomètres T, T sont destinés à mesurer la température de l’eau qui remplit le calorimètre et celle de la va*peur, avant son entrée dans le serpentin. Enfin. deux tubes verti- / eaux terminés par les robinets H’ et H" permettent de faire communiquer la capacité intérieure du serpentin et de la cornue, soit avec l’air extérieur, «T alors la vapeur se forme sous la pression de l’atmosphère, soit avec une atmosphère artificielle, dont on fait varier à volonté la force élastique. L’appareil est muni d’un écran E qui garantit le calorimètre du rayonnement direct de la cornue et du fourneau. En outre, un agitateur A, par un mouvement de va-et-vient dans le sens vertical , mélange intimement les couches d’eau inégalement échauffées du calorimètre.

470. Hnrrhr de l’expérience. — Voici maintenant la marche de reX|H>rience. Le liquide est porté à l'ébullition dans In eorrtue, sans qu'il y ail encore communication de celle-ci avec le serpentin. Quand la vaporisation est en pleine activité, celte communication est établie ; dès lors la vapeur formée va se liquéfier dans le serpentin, où elle cède sa chaleur à l'eau du calorimètre, et se rend ensuite dans le récipient 1 à l’état de liquide. Ait début d'ailleurs, on avait abaissé la température de l'eau du calorimètre de 4 à î»° au-dessous de celle de l'air, et on continue la distillation jusqu’à ce que la température de cette eau ait dépassé celle de l’ail , du même nombre de degrés. A ce moment, on sépare la cornue du serpentin et on pèse le liquide recueilli en I: on a ainsi le poids p de vapeur liquéfiée.

477. Cuira l <ir» r.-.uitnU — Soit T la température de la vapeur avant snii entrée dans le serpentin : t «vile de l’air ambiant,/ — n la température initiale de l’eau du calorimètre t -)- a sa température finale, Paon poids. Nous comprenons comme toujours dans P I équivalent en eau du vase, qui l'orme le calorimètre et de ses annexes (serpentin, agitateur, thermomètre). Écrivons que la chaleur perdue parla vapeur en se liquéfiant, plus celle qu'abandonne le liquide résultant de cette liquéfaction, pour descendre de T à la température moyenne du calorimètre t, égalent ensemble la chaleur gagnée par le calorimètre, pour s’échauffer de 2 n degrés.

fu. -+- jk (T — l) = 2nl\

d’où l’on déduira la valeur À de la chaleur latente de vaporisation.

V7K. l)i»cu»»lon «le la méll»«nlc précédente. Le procédé, que nous venons de décrire, présente quelques causes d'erreur; voici les principales ; t" Une portion de lu chaleur, qui échauffe l’eau du calorimètre, lui arrive par voie de conductibilité, à cause du contact immédiat de la cornue et du serpentin : l’écran L protégeant seulement le calorimètre contre le rayonnement direct du lover; 2° la vapeurformée dans la cornue entraîne mécaniquement. sous forme de brouillard, de petites gouttelettes liquides, qui, se réunissant dans le récipient I. augmentent à tort la valeur de p.

479. Perfectionnement» «lu» ù H. Rcffnnult. — La seconde de ces influences perturbatrices est éliminée dans l’appareil de M. Régnault par

la disposition donnée au tube T, qui amène la vapeur de la chaudière au robinet distributeur A (/Ig . 202) .

Ce tube, d’une longueur de t mètres, se contourne en spirale S dans la chambre à vapeur, de manière que les gouttelettes entraînées, se déposant dans ce long parcours contre les parois du tube, puissent retomber dans la chaudière. D’autre part, il est protégé contre le refroidissement de l’air extérieur parmi manchon E.

Fig. 502. — Coupe «le l’appareil par un plan perpendiculaire à l’axe des tubes T, et T, de la flgurd 203 (*).

(•) ST tube qui cuuduit U vaptur dan» l'espace A. — N noyau du robiuet qui a tou ouverture talé* raie vers le tube Tf, qui est représenté dans la figure suivante. — B cloche qui contient le nbyau N et ne présenté que deui ouvertures latérales, l’une vers Tf. l’autre vers Tt. — C tuyau du condenseur.

Cil A LEU K S LATENTES.

oto la vapeur de lu chaudière circule et par le tube I va se liquéfier ail loin.

tNO. En outre, grâce au robinet distributeur A, l’expérience n’a. comme le dit M. Régnault, ni commencement ni lin: c’est-à-dire que l'ébullition de l’eau est depuis longtemps en pleine activité, et que les pièces métalliques de l’appareil ont déjà pris leur équilibre définitif de température, au moment où en faisant tourner le robinet de !)0". pour le faire passer de la position indiquée par la ligure 203 à celle que nous avons représentée|/î//.202), on amène la vapeur par le tube T* dans le calorimètre auquel ce tube aboutit. De même Je retour du robinet à sa position initiale interrompt , sans produire aucune perturbation, le passage de la vapeur dans le calorimètre.