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508. Exnmpn dp in mptlindp «Ip phIpiiI. — La méthode de calcul que l’on a toujours employée jusqu’à présent n’est pas exacte; elle pèche en théorie par plusieurs points. D’abord elle suppose que la vapeur se détend en suivant la loi de Mariotte; cela n’est pas exact : car la vapeur qui se détend se refroidit. En outre, la vapeur, qui passe de la chaudière dans le corps de pompe, absorbe une certaine quantité de chaleur à mesure qu’elle agit sous la tète du piston, et les calculs n’en tiennent aucun compte. Ces quantités de chaleur que l’on néglige sont faibles, il est vrai, si elles sont comparées à celles que nous avons calculées, mais, toutes faibles qu’elles soient, au point de vue théorique de la question, elles ont une grande importance, car elles sont réellement les seules qui soient dépensées en travail utile: tout le reste est perdu sans prolit. Dans une machine sans condenseur, après avoir dépensé de la chaleur, pour convertir l’eau froide en eau chaude et pour convertir ensuite cette eau chaude en vapeur, on laisse la vapeur sortir du corps de pompe, puis s’échapper dans l’atmosphère, alors quelle possède encore une température élevée et qu’elle contient toute la chaleur latente de vaporisation; en un mot, alors qu’elle n’a perdu qu’une faible partie de la chaleur qui lui a été donnée. Une machine à condenseur semble recueillir la chaleur que possède la vapeur qui cesse d’agir. Elle la recueille dans la capacité du condenseur, cela est vrai; mais la pompe à air absorbe déjà une grande partie dn travail et, en outre, la quantité d’eau échauffée est tellement considérable, que la machine ne peut en utiliser ’qu’une partie très-petite. Sur (50 kilogrammes d’eau chaude, que l’on extrait du condenseur, il n’y en a (pie \ kilogramme qui retourne à la chaudière.

CHAUFFAGE ET VENTILATION

TRAVAIL PRODUIT PAR LA COSIBCSTIOX I) ü C H A R B O H .

399. Après ces considérations, une nouvelle question se pose donc à nous : Quelle est, théoriquement, la quantité de travail que peut produire 1 kilog. de charbon en brûlant? La question trouve sa réponse dans les expériences faites par M. Joule, et dont il a été donné une idée au jj 493. D’après ces expériences, on sait qu'une unité de chaleur peut produire, un travail de 43Uk": d’où l’o’n déduit que les 0 000 unités de chaleur que dégage, par la combustion , 1 kilogramme de charbon, peuvent produire un travail de 2 38GOOOk". Ce nombre fait connaître la grandeur du travail qu’on doit espérer obtenir, lorsque, au lieu d’employer les machines actuelles qui nous paraissent si merveilleuses, si économiques, et qui dépensent cependant trente fois plus de chaleur qu’elles n’en utilisent, lorsque, au lieu de ces machines, disons-nous, d’autres auront été inventées qui, mieux conçues, feront reparaître sous forme de travail toute la chaleur que les autres dépensent sans profit. Alors avec un kilogramme de charbon seulement la machine exécutera le travail qu’elle ne fait jusqu’ici qu'avec 25 à 30kilogrammes; la dépense de combustible se réduira au ~ de ce qu'elle est aujourd’hui.

(iOO. Cet examen fait comprendre toutes les espérances de succès, que donnent les inventions où l’on substitue à l’eau des liquides qui ont une faible chaleur latente de vaporisation ; circonstance qui réduit d’autant la perte de chaleur. On comprend encore davantage celles que font concevoir les machines dans lesquelles, au lieu d’employer des liquides, ou emploie directement des gaz dont l’élévation de température augmente la force élastique. A ces gaz, il n’a pas fallu, du moins, donner, comme à la vapeur d’eau, l’immense quantité de chaleur latente que la vapeur emporte avec elle. Il n'y a pas à en douter : les espérances ne sont pas vaines, car la théorie est nette dans ses affirmations, et dans un avenir, qui n'est pas éloigné, la machine à vapeur actuelle cédera la place à d'autres mieux conçues dans leur principe. On peut dire que dans l’état actuel de cette partie de la physique appliquée qui s’occupe de l’emploi économique de la chaleur, nous en sommes aux premiers succès d’un art dans l’enfance.

SECTION II

Chauffage et ventilation des lieux habiles.

60t. Lorsqu’une salle est habitée, d’une manière continue, pendant plusieurs heures, par un grand nombre de personnes, l’air s’y altère de plus en plus et finit par devenir irrespirable. Deux causes principales

r.HAi.iutn.

concourent à produire cet effet : d’abord la disparition d'une partie de l' oxygène qui se trouve remplacé par de l’acide carbonique; puis le déversement dans l’atmosphère confinée, de matières organiques très-ténues provenant de la transpiration pulmonaire et cutanée. Ces substances éminemment délétères, que l’on a nommées miasmes, exercent une action toute , spéciale sur le système nerveux de l’homme, et c’est leur présence, bien

plutôt que le changement de composition de l’air, qui occasionne des malaises fréquents, des maux de tête. Un comprend donc qu’il est très-important, au point de vue d’une bonne hygiène, d'opérer dans nos habitations une ventilation permanente, pour amener l'air pur du dehors et expulser l’air intérieur déjà vicié.

Pendant la saison chaude, il se produit la meilleure de toutes les ventilations : la ventilation naturelle qu’on obtient, en ouvrant portes et fenêtres. Au contraire, pendant l’hiver, pour maintenir une température convenable dans les appartements, nous sommes obligés de les clore le mieux possible. Dès lors le double problème d’un chauffage régulier et d’une ventilation permanente doit être résolu. L’air de nos habitations présente toutes les garanties de salubrité désirables quand son renouvellement a lieu, à raison de 8 mètres cubes par homme valide et par heure. Dans les salles d’hôpital, le chiffre doit être porté à 18 mètres cubes à cause de la plus grande abondance des miasmes dont nous avons parlé.

002. C'hauflnfft' par lexhrmtnrn. — Dans ce mode de chauffage, qui est le plus ancien et le plus répandu, le combustible brûle dans un foyer au contact de l’air. La portion de cet air q\û n'a pas servi à la combustion s’échappe avec les produits gazeux, qui ont pris naissance, par un long conduit vertical — la cheminée — qui les déverse à l’extérieur. Mais, comme ce conduit a une large section, les gaz brûlés et la fumée ne sont pas seuls transportés au dehors, il y a encore une portion notable de l’air de l’appartement, qui, sans servir ft la combustion, pénètre dans la cheminée, s'y échauffe et, en vertu de sa moindre densité, s’échappe mélangée aux autres matières gazeuses, en produisant une sorte d’appel ou tirage, car l’air qui sort par le tuyau, tend sans cesse à produire une raréfaction momentanée dans l’atmosphère de la pièce, et l’air froid du dehors le remplace en rentrant par les joints des portes et des fenêtres. Ainsi l’atmosphère contenue dans la salle échauffée se renouvelle d’elle-même sans l’intervention d’aucun moteur étranger : au point de vue de la ventilation, la cheminée présente donc d'immenses avantages.

11 est évident qu'une cheminée, qui se trouverait dans une chambre hermétiquement close, ne pourrait que mal fonctionner; une portion de la fumée devrait nécessairement rentrer dans la pièce. On comprend, eu effet, A que pour l’équilibre des pressions il est nécessaire qu’uu double courant

s'établisse, dauscc cas, à l’intérieur du conduit de fumée, l’un ascendant

CHAUFFAGE ET VENTILATION

formé par l'air chaud, l’autre descendant formé par l’air froid. Est-il, dés lors, possible que le courant descendant ne ramène pas dans l’appartement une portion de la fumée qu’il rencontre sur son passage? Si l’on veut qu’une cheminée ne fume pas, il faut, en recourant à un conduit auxiliaire, ouvrir un large accès à l’airdu dehors. Le système le plus rationnel consiste à établir une prise d'air par un canal placé au-dessous du parquet et à faire circuler cet air autour du foyer, pour qu’il s’échauffe avant de pénétrer dans l’intérieur de la chambre.

Ainsi, comme, appareil de ventilation, la cheminée est excellente; en est-il de môme au point de vuedu chauffage? Par la disposition adoptée, le combustible en brûlant ne fournit de la chaleur à la pièce que par voie de rayonnement; comme l'air est dialhermane pour les rayons de haute température, cet air s’échauffe peu, au moins d’une manière directe. Ce sont les parois de la chambre, les murs, qui doivent tout d’abord absorber la chaleur émise par le foyer, pour la céder ensuite à l’air, soit par con'act, soit par un rayonnement de chaleur obscure. Quand on n’emploie qu’une cheminée, il faut beaucoup de temps, pour que l’air, qui remplit une vaste salle, acquière en hiver une température convenable.

Ce n’est pas tout : la cheminée est un appareil de chauffage désavantageux au point de vue de la dépense : la combustion produite est toujours trèsincomplète; une notable partie du charbon et de l’hydrogène, contenus dans la substance qui doit brûler, se dégage sous forme de produits empyreumatiques, de carbures d'hydrogène de diverses sortes et de matières charbonneuses formant la suie. Il y a donc une fraction importante de la masse totale du combustible qui est dépensée en pure perte puisqu’elle s’échappe sans produire d’effet utile. D’un autre côté, la grande masse d’air, qui s’élève constamment dans le tuyau, entraîne avec elle une quantité considérable de la chaleur cédée par le combustible.

Ce que nous venons dédire se résume en deux mots : la cheminée ventile très-bien et chauffe très-mal.

6t)3. Tirage des cheminée». — Il sc présente dans le système que nous venons de discuter une question de physique assez importante : Comment peut-on exprimer la grandeur de la force qui détermine l'ascension de l'air et des gaz brûlés dans la cheminée? En outre quelles sont les diverses causes qui influent sur la valeur du tirage ?

Pour expliquer ceci, considérons un long tube à deux branches verticales égales et parallèles, communiquant par le bas : ce sera, si l’on veut, un siphon renversé, à branches d’égale hauteur. Supposons, contenu dans ce tube, de l’air, qui ait partout la môme température et par suite la môme densité. N'est-il pas évident que toutse passe, nu point de vue de l’équilibre, comme si le gaz était remplacé par un liquide qui aurait exactement le môme poids spécifique que lui ? Nous pouvons donc raisonner de la manière

suivante : Sur îles éléments plans d'égale étendue, choisis dans le Inbe de communication et situés au-dessous de chaque branche verticale, les pressions sont les mêmes : les colonnes gazeuses ayant, l’une et l’autre, une * même hauteur A se font mutuellement équilibre. Supposons maintenant que l’une des branches se trouve à la température primitive t, l’autre à lu température La hauteur de la nouvelle colonne gazeuse qui fera équilibre à la première sera A', et si l’on veut que" l’équilibre ait lieu dans le siphon renversé, il faudra allonger le tuyau, qui correspond à la colonne la plus chaude, d’une quantité égale à A' — A. Or, en assimilant toujours les colonnes gazeuses à des liquides, on peut écrire que les hauteurs A et A' au-dessus du tube de communication sont en raison inverse de leurs densités d, et rf,< :

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h' ir,’

mais d’après la formule (c) (205) on a :