CONDITIONS IVÉQIUIBRE DES GAZ SOI S L’ACTION DE LA PESANTEUR

139. L’ex/xinsibilité et une grande compressibilité sont, avons-nous dit (13) , les deux propriétés <jni séparent nettement les gaz des liquides. Indiquons maintenant quel est le sens véritable de ces deux mots et quelles sont les expériences principales qui montrent bien que ces deux propriétés appartiennent aux corps gazeux.

140. Expansion! té dr# ga* — Une masse gazeuse, abandonnée à ellemême dans un espace vide, augmente de volume jusqu’à ce qu’elle rencontre des parois résistantes qui l'empêchent de s'étendre davantage: elle

conditions d 'équilibre: »e:s gaz.

exerce «mire ces parois une pression permanente, qui constitue ce qu'on a appelé la force élastique des gaz. Pour le prouver, on introduit une vessie à tnoilié pleine d'air et munie d’un robinet qu’on vient de fermer, sous une cloche de verre dans laquelle on enlève l'air à l’aide d'une machine pneumatique (fig. 81). Aussitôt que la raréfaction commence, on voit la vessie se gonfler d’oliemême, et l'air, qui n’occupait au début que la moitié de la eapacilé, la remplit bientôt tout entière en distendant les parois au point de les rompre.qunnd elles sont peu épaisses. Laisse-t-on rentrer l'airdans la cloche? La vessie s'affaisse et reprend son volume initial. Cette expérience est une preuve évidente de l’cxpansibilité de l'air.

Avant qu’on ne fit le vide sous la cloche, la paroi de la vessie, également pressée par l’air qu’elle contenait et par l'air extérieur, demeurait immobile ; mais puisque la vessie se gonfle quand on enlève ce dernier, il faut admettre que la masse gazeuse interne, dèsqu’elle ne rencontre plus-la résistance qu’offrait tout à l’heure à son expansion l’air de la cloche, se dilate spontanément et chasse devant elle l’enveloppe extensible qui l'emprisonnait.

On explique de la même manière cette autre expérience, très-simple, qui consiste à placer sous le récipient de la machine. pneumatique une bouteille qu’on a hermétiquement fermée avec un bouchon de liège enduit d’un corps gras, afin de diminuer le frottement. A peine a-t-on donné les première coups do pistou pour raréfier l’air, qu’on voit la bouteille se déboucher d 'elle-même, sans l'intervention apparente d’aucun agent mécanique. Au reste, les résultats que nous indiquons Ici seraient exactement les mêmes si ou substituait à l’air un gaz quelconque.

141. L’expérience semble cependant indiquer que cette expansibilité qui caractérise les gaz a une limite nécessaire ; et cpie, lorsque le fluide élastique atteint une raréfaction suffisamment grande, sa force expansive devient à peu près nulle. Indiquons, à ce propos, quelques résultats obtenus par Faraday. On sait que le mercure, même à dose très-faible, blanchit l'or en -faisant avec lui un amalgame. Or, si à la température de lfi", on remplit, en partie, un flacon de verre avec du mercure, et qu’on ferme l’ouverture ♦ siq>érieure de ce flacon avec une feuille d’or qui se trou vomi nsi placée à plus d’un centimètre de distance de la surface du liquide, on rcconuail que l’or demeure intact, et que par suite la vapeur du mercure ii arrive point jusqu a lui. Si, au contraire, la même feuille d'or est placée à moins d'un millimètre de distance du niveau du mercure, elle blanchit promptement.

On serait donc conduit à penser que le mercure émet à la température de

Fia si.

Il V I) HUS T AT i y r K.

lîl

l,T“ mit' vapeur sensible. un gaz: mais ce finale serait tellement rare que sa force expansive ne lui permettrait de s’élever qu’à une très-petite hauteur dans l’espace environnant. Quelques physiciens étaient déjà arrivés à cette idée, que les gaz ne gardent pas indéfiniment leur élasticité, en se fondant sur la limitation des atmosphères des planètes. • • *

1 12. tàrnnde cnmprculbilitr dH (SZ. — Le petit- appareil nomme briquet « air | fig. H2) sert à montrer la grande diminution de volume qu'on peut luire subir à un gaz, en ne recourant cependant qu’à des actions mécaniques relativement assez faibles, llans un corps de pompe en verre à parois très-épaisses, plein d’air et fermé à l’une de ses extrémités, peut se mouvoir un pistou l'tnuni d'une lige. En poussant celle-ci avec la main, on réduit aisément l'air à la moitié, an tiers de son volume primitif; et cela, sans exercer un grand effort. Aussitôt que In pression cesse, le pistou se meut de lui-nlême en sens inverse, obéissant à la force de ressort du gaz jusqu'à ce que celui-ci ait repris sou volume primitif. Cet instrument a été appelé briquet ù nie, parce qu’on l’emploie aussi pour rendre sensible le dégagement de chaleur qui a lieu au moment de la compression de ce fluide. Il suffit, à cet effet, de fixer un morceau d '.amadou à la base supérieure du piston, et, eu appuyant l’extrémité A de sa tige sur un support fixe, d’exercer une pression brusque avec la main sur la tête B du corps de |K»m|»e.. pour voir une lueur apparaître et l’amadou prendre feu. La quantité de chaleur dégagée par la compression du fluide élastique est assez grande pour que l'inflammation de la matière combustible ait lieu au contact de l’oxygène de l'air. — Du reste, quand on répète la même expérience, sans introduire d'amadou, on aperçoit encore une lueur au montent de la compression; c’est le corps gras servant à imprégner le piston qui prend feu dans ce cas.

Fia. Hî.

1A3. Pesanteur de l’ale et de» «-a*. — L’est un fuit remarquable, dans l’histoire de la science, qu’en présence de l’énergie des effets produits par l’air en mouvement : par les vents, par les ouragans qui déracinent les arbres, qui renversent les édifices, les anciens n’aient pas été conduits à admettre q*e l'air fût un corps pesant. L’est à Galilée qu'est due la première démonstration de cotte propriété fondamentale îles fluides élastiques. L:n peu plus tard, Otto de Guericke, après avoir inventé lu machine pneumatique, réalisa l’expérience que nous exécutons encore aujourd’hui, pour évaluer le poids d'un volume donné d’un gaz quelconque, lin grand ballon de verre muni d’un robinet (fiq. H3), et dans lequel on

CONDITIONS I)' KO Lit, 111111-: DKS t'.AZ.

a fait le viije, est suspendu à l’iiHe des extrémités du fléau de la bahtuce hydrostatique et équilibré par une tare placée dans Je bassin qui est attaché à l’autre extrémité.

En ouvrant le rqbinet. on entend le sifllenient.de l’air qui rentre; on voit aussitôt la balance s’incliner du côté du ballon et indiquer ainsi nettement un accroissement de poids dû a la rentrée du gaz. Lite disposition bien simple permet d’ailleurs a l’air de pénétrer dans le ballon, quoique celui-ci demeure suspendu à lq ba- • lance. Il suffit d’échaun-er. suivant la ligne a, le blet de (a vis à l’aide de laquelle on fixe au robinet la capsule C destinée à recevoir le .

poids. Aussitôt que R est ouvert, .

l'air passe -par le petit canal « et entre dan* le ballon. Quand on veut avoir le poids exact d:un volume de gaz égal au volume du ballon, il est- nécessaire de prendre de nombreuses précautions, (pic nous indiquerons plus tard avec détail.

144. Principe <le l*ase»L appliqué aux gu*. — Les caractères distjllCtifs que nous avons assignés aux gaz, et que nous venons d’établir par l’expérimce, n’empèchént pas le principe de Pascal de s'appliquera ces corps tout aussi bien qu'aux liquides. C’est qu’eu effet, le principe a sa raison d’étre dans certaines propriétés résultant de la constitution moléculaire des corps, lesquelles sont précisément communes aux liquides et au* gaZ ; ainsi les molécules des gaz sont parfaitement mobiles, elles glissent sans frottement les unes sur les autres; leur équilibre est tout à fait indépendant de la forme qu’on donne à la masse considérée. Les pressions qui se transmettent dans las gaz ont, en outre, la piênie origine que daus le cas des liquides ; ce sont encore lep actions mutuelles des particules, les actions mécaniques, la pesanteur qui représentent les forces intervenant dans lu production de l’équilibre. Le principe.de Pascal s'applique donc aux corps gazeux avec toutes les conséquences que nous avons? développées dans le chapitre de l'Hydrostatique ; il n’y a de différence que pour les phénomènes qui dépendent de la présence d’une surface libre limitant la masse gazeuse, car la propriété d’cxpansibilité s’oppose évidemment à ce qu’une pareille surface existe, dans le cas des fluides aériformes.

145. Les pressions exercées en un point quelconque il' une masse gazeuse en

tfig. 83

PKSANTKI II.

équilibre se transmettent dans tous les sens , avec In même intensité , sur des surfaces rfét/ale étendue. — Nous voyons ici disparaître une complication ipii s’est nIVerte dans le cas des liquides. Tandis que l’action duc à In pesanteur est variable avec la profondeur d’une manière très-sensible, quand II s’agit des liquides, on peut, au' contraire, la regarder comme constante dans le cas d’une masse gazeuse renfermée dans tui ballon, dans une cloche ou dans tout autre vase de capacité restreinte : la faible densité du i

fluide rend cette fois négligeable une variation de ce genre. Il suffit d'ailleurs de fixer, en différents points de la paroi d’un vase plein d’air, ces petits appareils formés de deux tubes communiquants qui servent a mesurer la force élastique des gaz et que nous étudierons plus tard sous le nom de manomètres. Le liquide contenu dans les deux branches des tubes ouverts qui forment ces manomètres se trouve, dans tous, soulevé à la même hauteur, aussitôt que, par un moyen mécanique quelconque, on exeree une pression sur l’air contenu dans le ballon.

1 U>. Égalité de pn-wton dans lama Ira pointa d’une même tranche dr niveau, — En considérant les masses gazeuses d’un grand volume, l’atmosphère qui entoure notre globe, par exemple, nous retrouvons encore pour les gaz, le grand principe de l'égalité de pression cil tous les points d’unè même surface horizontale, principe que nous avons si souvent utilisé dans- le chapitre précédent. Il suffira donc que l’air contenu dans une chambre communique librement, par une ouverture, avec l’air extérieur, pour que nous soyons en droit d'affirmer que la pression sur un élément plan quelconque de la masse gazeuse confinée est la même, quand l’équilibre existe, qu’à l'air libre, aux divers points du plan horizontal prolongé qui (tasse par le centre de l’élément.

Si- tonte communication de l’air confiné avec l’atmosphère extérieure vient à être supprimée, la pression ne changera pas dans l’intérieurde la chambre hermétiquement close, elle conservera désormais la même grandeur tant que la tem|iérature sera constante; car, les molécules gazeuses n’ayant éprouvé aucune variation dans leurs distances respectives, il n’y a aucune raison pour que la force élastique du gaz augmente ou diminue. On a ainsi le phénomène remarquable d'une atmosphère limitée présentant une faible masse et, par suite, un faible poids, qui produit, sur une surface donnée, la s même pression qu'une colonne d’air dont la hauteur atteindrait les limites de l'atmosphère.

BAROMBTHbS.

147. Baromètre i «on but. — On uc pouvait songer à déterminer à priori, comme en hydrostatique, la grandeur de la pression exercée par l’air atmosphérique, a un moment quelcontpie, contre les surfaces des corps solides et liquides qui y sont plongés. Il a fallu recourir à un procédé qui pour être indirect n'en est pas moins susceptible d'une grande

BAHOMÊTK K.

précision. Ce promit* consiste à évaluer quelle est fa lianteiir d'une colonne de mercure qui, reposant sur une surface donnée, produirait sur elle, par son |«oids, le même effet que la pression atmosphérique. Comme le poids spécifique du mercure est connu, on pourra estimer eh kilogrammes la pression de cette colonne sur la surface eu question. L'instrument de mesure fondé sur ce principe porte le nom de baromètre.

l'W. Expériences de Torrleelli el de — La réalisation de cette

idée appartient à un élève de Galilée, à Torricelli. C’est en lt» 13 qu’a été faite, pour la première fois, par ce physicien, l'expérience célèbrdqui a doté la science d'un do ses instruments les plus précis, le baromètre. Un tube de verre d’un mètre de longueur environ, fermé par un bout. ouvert à l’autre, fut d’abord complètement rempli de mercure, puis boudai avec le doigt et enfin renversé dans une cuvette A, en partie pleine du même liquide (/Ig. 8-1). Torricelli coustala que la colonne mercurielle descendait d'abord et demeurait ensuite susjH-ndne dans le tube à 28 ponces (0".7ti) de hauteur envi*

Fig. 8t.

Va*

Fig. 85.

ron. aussitôt qu’on retirait le doigt qui bouchait l’ouverture. OomnW*,vv^ dans cette manière d’opérer, l'air extérieur n’avait pu pénétrer à mesure ** )-■ que le liquide descendait, le vide devait éxister au-dessus du mercure en <î (fïi/. 83). dans la portion dn tube qu’on nomme rhnmhre barométrique. '

«Ji. * -A*# 1

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I* K: SAN T Kl II.

■si

Torricclli su rendit un compte exact do- la cause de cette suspension de la colonne mercurielle; malgré les idées fausses qui avalent cours dans la science, à cette époque, sur l'horreur de la nature pour le vide , il comprit que c’était la pression de l’air sur le mercure delà cuvette qui seule luisait équilibre au poids du liquide suspendu dans le tube. Mais il était réservé à Pascal de confirmer l'exactitude de cette explication. Pascal refit l’expé- ' rieneo de Torricclli en changeant la nature du liquide employé ; il se servit successivement d’eauj-de vin, de liqueurs alcooliques, et il montra que les colonnes de liquide soulevées avaient une hauteur telle que. leur pression équivalait à celle du mercure. Les hmguetirs des colonnes qui se niainleuaieut ainsi suspendues étaient sensiblement en raison inverse <(<■ leur densité: L’eau, par-exemple, s’élevait à un peu moins de .'12 pieds lit)",. 33). Pascal alla plus loin, ses idées théoriques le conduisirent à penser que le mercure devait baisser dans le tube de verre à mesure qu’on élèverait le baromètre au-dessus du sol. Des mesures barométriques effectuées, -sur ces indications, à diverses stations, sur le Puy-de-Dôme, montrèrent en effet que la colonne mercurielle du tube de Torricclli avait une hauteur décroissante, à mesure qu’on s’élevait davantage dans l’atmosphère. Du pied de la montagne à son sommet, l’abaissement de la colonne fut de près de 3 pouees (0m,08). Cette fois l'influence de la pression de l’air était rendue évidente ; car, en gravissant la montagne, on diminuait la hauteur de la colonne atmosphérique qui refaisait sur le mercure de la cuvette et Ton voyait, en même temps,- ce liquide baisser à son tour dans le tube d’une manière constante. Cette expérience a été le point de départ d’une application trèsimportante du baromètre : la mesure de la hauteur des montagnes.

149. Théorie du baromètre. — Aujourd’hui, nos connaissances en hydrostatique, les preuves que nous avons de la pesanteur' de l’air, permettent d’expliquer très-simplement'l’expérience dç Torricclli. Nous savons que, pour l’équilibre, tons les éléments d’égale étendue, situés dans la tranche horizontale .XV correspondant à la surface libre (fi g. 85), doivent supporter la même pression ; en ?«, qui fait partie de la surface libre, c’est l’atmosphère seule qui agit ; en tn . placé dans l’intérieur du tube et présentant la- même surface, c’est la colonne mercurielle de base ra' et de hauteur m’K. Puisqu’il y- a équilibré, celle-ci doit coutre-balancer, par son pojds, la pression atmosphérique transmise par le -liquide.

La vérité de cette conséquence théorique est rendue évidente par l’expérience suivante : qù’on prenne un tube barométrique de diamètre étroit à sa partie inférieure, et qu’on le coupe en tu’ pour l’isoler de la cuvette dans laquelle il était plongé, on verra le mercure se maintenir suspendu dans le tube comme précédemment, et alors il est soutenu, d’une manière incontestable, par la pression de l'atmosphère. Cette expérience ne réussirait pasavec un -tube à large ouverture, parce que J’air extérieur, divisant

IIAHOMÊTIU.

la colonne, gagnerait la chambre barométrique. Un |>eut encore donner hii tube la l'orme indiquée par la'figune 85 : la pression de l’air s’exerce alors latéralement en rri ; mais sa grandeur n’est |kis changée pour cela : la hauteur ni K demcnrc eoustante. La hauteur du mercure n’est d'ailleurs influencée, ni par la forme du tube, ni par son inclinaison plus ou moins grande sur l'horizon (103). La distance verticale des niveaux dans le tube et dans la cuvette demeure invariable tant que la pression exercée par l’air est constante. Si, en observant le baromètre à dillérentes époques, nous le voyons alternativement monter et descendre, nous devons eh conclure que c'est la pression atmosphérique «pii est soumise à des variations successives et que ces variations sont exactement mesurées par les déplacements de l’extrémité K-de la colonne mercurielle.

. 150. KTalnntlnn numérique «le la preaaiun atnio»pli«'rit|iie. — Le problème que nous nous posions tout à l’heure, celui de l’évaluation en kilogrammes de la pression de l'atmosphère, est maintenant susceptible- * d’une solution très-simple. Le baromètre a-t-il aujourd'hui une hauteur de 70 centimètres? cela veut dire que la pression de l’atmosphère, sur tut centimètre carré de surfaccycst équivalente au poids d’une colonne de mercure dont le volume est de 70 centimètres cubes, c’est-à-dire à lk,033. L’est là ce qu’on nomme habituellement prêts ion d’.une atmosphère. (Juetquefois aussi, au lieu d’une évaluation eu kilogrammes, on indique la pression d’un gaz par la hauteur de la colonne mercurielle qui lui est pro|>orlioiinelle: la surface pressée est alors supposée constante. C’est dans ce sens qu’on dit : la pression de l’air est de 750 millimètres, de 7 U) millimètres, etc.

151. Construction «lu buromètre. — Nous construisons encore le baromètre comme le faisaient Torrieelli et Pascal ; seulement nous prenons plus de précautions pour éliminer quelques causes d’erreur auxquelles ilp n'obviaient qu'incompiélcment. La condition essentielle pour qu’un baromètre soit bon. c’est que, dans la chambre barométrique, existe un vide complet. Or, à la surface intérieure des tubeede verre exposés à l’air adhèrent tonjours de l’air et de l'humidité : notre premier soin sera donc de les expulser, après l'introduction du mercure; car, à la suite du renversement du tube dans la cuvette, ils se dégageraient à l’état de gaz ou de vapeur «huis la chambre barométrique, et amèneraient une dépression anormale de la cplounc mercurielle. ,

On prend un tube de verre d’une longueur de 85 à 90 centimètres et on lui donne la forme indiquée ci-contre (fig. 8tir; après l’avoir nettoyé avec Pacifie nitrique étendu 'et l’eau ordinaire . on le dessèche avec soin, cl ou lo remplit de mercure pur jusqu'à l’étranglement voisin de la boule. De nombreuses huiles gazeuses se montrent alors entre le mci-cure et la paroi ; on élimine les plus grossir s eu faisant courir une petite colonne d'air d'un bout à l'autre du tube. Puis, et c'est là l’opération importaplé, on

I(t il bouillir lé mercure dans lo tube, en commençant par lu parue inférieure G, et propageant peu à peu l’ébullition, sans l’interrompre, dé G

vers la boule. Lu va|ieur de mercure qui. se forme et les oscillations de la colonne facilitent le dégagement de l'air et de la vapeur d’eau qui adhéraient aux parois et les entraînent jusqu’à la partie supérieure. La boule qu’on a soudée au tube, reçoit, pendant l'ébullition, l'excédant de mercure soulevé par la vapeur ; en même temps, la pointe effilée empêche le renouvellement de l'air extérieur au contact du liquide chauffé et s’oppose ainsi à lu formation d’oxvde de mercure qni, en sedissolvant dans le métal liquide, modifierait quelques-unes de ses propriétés physiques. L’ébullition de cette longue colonne mercurielle s’obtient sans danger en pluçant le tube au-dessus d’un fourneau rempli dé charbons incandescents, lequel porte une échancrure en e. Le tube doit toujours être maintenu à distance des charbon^,' et on lui communique, avec les doigts, un mouvement de rotation continu. potrt* échauffer également ses différentes parties. Si, à la suite d’une ébullition bien dirigée, on reconnaît que le mercure présente une surface miroitante dans toute la longueur du tube, c’est que l’air a été complètement expulsé; sinon, l'ébullition doit être recommencée à partir de C, comme la première fois. Lutin, après le refroidissement du liquide, ou sépare la boule du tube : on ferme exactement l’ouverture avee le doigt ; on renverse l'instrument dans une cuvette en partie pleine de mercure pirifié, et on le fixe contre une planchette de bois. Le baromètre étant ainsi construit, on peut s’assurer facilement qu’il ne reste aucun gaz dans la chambre C. Il suffit, à cet effet, d'incliner brusquement le tube pour que le mercure aille choquer la paroi supérieure; on entend mi petit bruit sec quand le vide est complet. Au contraire, s'il reste un peu d’air, le choc du liquide contre le vase se trouvant amorti, le bruit est moins perceptible et comme étouffé.

152. Baromètre normal. — Veut-on un baromètre normal qui puisse fournir, à toute époque, des indications précises, et qui constitue unétalon auquel on comparera d'autres baromètres moins parfaits, [tour juger de leur degré d'exactitude ? Le tube de verre choisi T | fit/. 87) doit avoir un diamètre intérieur de 2 centimètres et demi à 3 centimètres.

ItAHOMÉTRE.

(xiiir cjue Ih colonne mercurielle n’y subisse iiucunc dépression capillaire sensible. D’autre part, une vis à deux pointes v, mobile dans l’écrou nt, fixé Jtri-môme à la planchette, permet de régler, è chaque observation, par l'affleurement de ht pointe inférieure, le niveau du mercure dans la cuvette. Alors, en prenant avec le cathétnmètrc la distance verticale de la pointe supérieure au niveau « du mercure dans Je tube, et ajoutant la longueur constante tpti sépare les deux pointes, ou aura la hauteur barométrique avec toute l'exactitude désirable.

. Il y aura encore à la corriger de l’influence de la température. Car ou conçoit que lorsque le mercure s’échauffe . et par suite se dilate, sa densité diminue, et que, dès lors, à une même pression doit correspondre une hauteur absolue de la colonne liquide d’autant plus grande que celte température est pins -élevée. On convient de ramener, dans tons les cas, la hauteur observée à ce qu’elle eill été, si le mercure avait été maintenu à la température de la glace fondante. Nous apprendrons plus lard à faire cette correction : elle exige uniquement la connaissance de la température exacte du gerçure. Cette température est fournie, dans le baromètre normal, par un thermomètre très-sensible t, qui plonge dans le mercure du tube D identique. pour te diamètre, la nature et la position, au tube barométrique employé. On est >ilr.

de celte façon, d’avoir la vraie température de la colonne mercurielle dans le baromètre.

|.')3. Ilnmniètre à cuvette

ordinaire. — Avec les baromètres ordinaires destinés aux observations journalières, la hauteur de la colottne mercurielle.

Fig. 87.

*ti ■

Fig

qui change notablement d’un jour à l'autre, quelquefois d’une heure à l'autre dans la même journée, s’estime. heaupoup plus simplement. Le tube de verre T | fi y. 88), d’un diamètre étroit et toujours rétréci par le bas, plonge dans une cuvette M très-large, afin que les variations de niveau du mercure demeurent insensibles. — Le zéro de l'échelle graduée placée le long du tube correspond ainsi à un niveau fixe: d suffit alors, en se servant

88 • PKSANTEl'R.

du curseur V, qui peut plisser à lu lois le long du tube et de l’échelle, de détenniner la division de cette échelle à laquelle correspond le niveau su|>érieurdu mercure, pour avoir, par und simple lecture, la hauteur cherchée.

154. Baromètre 4e Fortin. — Malheureusement, un pareil instrument, bon pour les observations sédentaires, n’est nullement transportable en •voyage, et comme le baromètre (nous l’expliquerons bientôt) offre un moyen très-commode et très-prompt de mesurer la hauteur des montagnes. il était important de construire un appareil qui, en conservant toute l’exactitude désirable, pilt être facilement transporté, sans éprouver aucun dérangement, (l’est h Fortin, célèbre mécanicien français, que nous devons la construction du baromètre à cuvette et à niveau eonstant qui remplit le mieux les conditions demandées. Nous décrirons ici le baromètre de Fortin, un peu inodilié par M. Ernst, sous la direction de M. Delcros.

I" Cuvette. — La cuvette est à fond mobile, alin que le niveau dp mercure puisse y être maintenu constant, f.o fond mobile consiste en uu fragment de peau de cha- ‘ mois solidement attaché au pourtour du cylindre de buis K (fig. 89). Il est soulevé ou abaissé, à la volonté de l’opérateur, par la vis V qui tourne dans un écrou lixe porté par l’étui de cuivre N. De cette façon, on peut toujours faire affleurer la surface du mercure dans la cuvette à l'extrémité de la pointe d’ivoire l'implantée dans le couvercle de buis A’; extrémité qui correspond au zéro de l’échelle graduée placée le long de la colonne mercurielle dans le baromètre. Ainsi, la cuvette du baromètre de Fortin se compose, en définitive, du cylindre de verre Ç qui permet d’apercevoir la surface du mercure, des cylindres de buis A et K vissés l’un à l’autre, -du fond mobile Del du couvercle A’ ; les l»ridesu, a servent à relier entre elles les garnitures métalliques qui enveloppent la partit! supérieure et la partie inférieure de la 'cuvette;' Enfin le tube barométrique pénètre dans la. ctiv’elle par la tubulure K’; il est maintenu dans le goulot de cette espèce de flacon par un disque de peau de chamois, attaché d’une part à l’étranglement E du tube, de l'autre au pourtour extérieur de la tubulure. Par ce moyen, le tube conserve une certaine mobilité, et pair extérieur peut, en tamisant à travers la peau de chamois, venir exercer librement sa pression sur le mercure de la cuvette.

24 Tube du baromètre. — Le tube de verre du baromètre est protégé par un étui de cuivre qui l'enveloppe dans toute sa longueur. Ce* dernier

Fig. !>(>.

B A H 0 M fi T U E.

«st perré de deux fbntes opposées, «pii permettent d'apercevoir lé niveau supérieurdu mercure, dans toute l’étendue des déplacements que ce niveau doit subir. Sur le bord vertical de l’une des fentes, sont marquées les divisions en millimètres de l’échelle graduée. Un curseur annulaire I) (fig. 90) peut glisser à la main, le long de la monture métallique (f) : il a lui-même deux fenêtres rectangulaires opposées, l'une antérieure) l’autre intérieure.

Sur l’une des arêtes verticales de la fenêtre antérieure est tracé un vernier dont la division 20 correspond au bord supérieur m de cette fenêtre. Ce boçd est échancrë, alin que l'œil, aper-. eevant le côté horizontal de la fenêtre postérieure, 'puisse toujours maintenir le rayon visuel dans le plan de ces deux bords rectilignes. L'observateur peut alors rendre sans difficulté, par- le glissement du curseur, ce plan tangent à la surface convexe offerte par le mercure. Il suffit de noter la- position du point 20 du vernier sur l’échelle graduée, et de lire le numéro de la division coïncidente, pour avoir, à ^ de millimètre près, la hauteur barométrique cherchée. Enfin, un thermomètre à mercure dont le réservoir est enveloppé par un ^

tube de cuivre est fixé à la monture mé- * .

lailique; il donne la température de la colonne mercurielle et pemiel d’effectuer la correction dont nous avons déjà parlé.

155. Emploi «l«* l'instrument. — Le baromètre est porté (fig. 91) par

(■) Dan» quelqbé» appareils, le mouvement du curseur est produit A faille d'une rromaillbre entaillée sur un bord vertical de la fenêtre antérieure de l’êtui en cuivre. Cette, disposition olfre pins d'inconvénients que d'avaulaaes. Il est beaucoup plus facile de mettre, au point en opérant comme suit : on amène le curseur, par glissement, A peu prés dans la |xisilinu voulue; puis avec quelques légers coups de crayon. donnés sur le bouton, on le fait arriver aisément A sa position liliale

l’KSANT Kl' U.

nu trépied de cuivre muni d’une suspension à In Cardan. Celte suspension consiste en deux anneaux concentriques, l’nn extérieur tixe, l’autre intérieur mobile autour d’un axe horizontal XX’ (fig. 92). Ce'dernier annenu , porte deux vis Y, Y', situées sur le prolongement

XA l’une de l’autre . et, autour do ce nouvel axe de

/CTX rotation perpendiculaire au premier, peut tourner

—X "l.T le baromètre.

Dans ces conditions, l’instrument prend -libre- - ment toutes les positions et se place de manière à ce que sort axe de ligure soit toujours vertical.

La cuvette étant assez lourde; le centre de gravité se trouve situé très-bas, et par suite l'équilibre est parfaitement stable.

Le baromètre, ainsi suspendu, on se sert de la vis V (fig. 80) pour faire affleurer la surface du mercure, dans la cuvette, à l'extrémité delà pointu d’ivoire. On arrive aisément à établir ce contact, sans pénétration de la pointe dans le mercure; car l'image de la pointe doit faire suite à la pointe elle-même quand le contact existe; s’il y a pénétration, le mercure se déprime autour de P, et le jeu de la lumière à la surface du liquide en avertit l'opérateur. Ce premier résultat obtenu, on est sûr que le niveau du mercure tlans la cuvette correspond exactement au zéro de l’échelle. Ou amène ensuite, comme il a été dit plus haut (154), la ligne m du curseur sur le plan 'tangent horizontal à la surface convexe du mercure, et sa position sur l’échelle graduée donne la hauteur demandée. L’observation étant terminée, on remonte la vis V pour soulever le fond mobile de manière à remplir complètement de merenre et le tube et la cuvette. Oji peut alors impunément reuverser le baromètre, l’introduire dans un étui de bois doublé de cuir et le transporter à de grandes distances ; car le mercure qui remplit l’instrument représente comme une barre solide qu’on aurait rendue tout à fait immobile. Si, dans le voyage, un dérangement quelconque introduit de lair dans l’appareil, cet air va se loger au point le plus . haut dans Ja cuvette, et il ne saurait en pénétrer la moindre bulle dnns le tube.

136. Cornctltn provenant de la capillarité. — Ouaild Oïl compare les indications d’un bon baromètre de Fortin à celles du baromètre normal placé dans les mêmes conditions, on trouve un désaccord qui. dans quelques circonstances, va jusqu’à plus d’un millimètre. Gela tient à ce que, dans le baromètre de Fortin, le diamètre du tube étant toujours assez petit, l’action capillaire exercée au contact du mercure et des parois vitreuses détermine une dépression sensible de la colonne liquide. Gette dépression dépend à la fois et de la courbure de la surface mercurielle et du diamètre du tube. La valeur de ce dernier est fournie par les constructeurs. Ouaut à l’autre quantité, on l’obtient, en mesurant chaque fois, à l’aide du

BÀHOMÉTHK.

curseur déjà décrit, lu distance /'des plans horizontaux correspondant au sommet et à bi base du ménisque M (fig. 93), distance qu’on appelle la flèche du ménisque. Ou possible alors les deux éléments de la correction qn'oti trouve toute calculée, dans une table à double entrée, déduite parM. Delcros des formules de M. Schleiermacher. La première colonne horizontale de cette table renferme les diverses flèches du ménisque variant par -J- de millimètre ; la

Fig. 93.

première colonne vertii~.de contient les différents dia-

mètres de tubes variant dé — en- — de millimètre. Il suffit donc de

choisir, danschacune de ces deux colonnes, les nombres mêmes que l’observation de ('échelle graduée a fournis, et au point de rencontre de la ligde horizontale et de la ligue verticale qui aboutissent' à ces nombres, se trouve, comme dans une table de Pythagore, la correction cherchée, qui est loirjours additive. Donnons un exemple de cette correction : la hauteur barométrique brute observée dans un baromètre étant 759”“, 272, on fait descendre la ligne m du curseur, depuis le plan tangent au sommet du ménisque jusqu’au plan passant par sa base ; le point 20 du vernier marche de l““",2,la flèche était donc de D’autre part, le rayon intérieur du

tube était de 4““. Pour effectuer la correction, on cherche dans la première colonne horizontale de la table dont nous avons transcrit ici une portion, : dans la première colonne verticale, 4“m ; on trouve au point de concours des lignes correspondantes 0"",0:t5; donc la hauteur barométrique vraie est égale à 759,272 -f- 0,635 — 759“, 907.

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HAHOMfiTRE.

157. Baromètre Je Ciaj-i.nMnr. ~ Un » tùclM* de construire ii it baromètre ayant une masse moindre <|iie celui de Fortin, et par suite d’un Lransport encore plus facile. Gay-Lussac a atteint le luit en donnant à riuslrnment la forme d’un siphon renversé (fig. 94), dont la grande branche est fermée et la petite ouverte. Dans la région où doivent arriver les niveaux du mercure, les deux branches A et II sont formées pardeux fragments d’un mêfne tube, afin (|u 'elles aient exactement le même diainètra; elles communiquent entre elles par un tube de diamètre beaucoup plus étroit, alin de remire difficile la pénétration de l'air. dans la chambre barométrique, lorsqu’on imprimera accidentellement des seenussesù l’instrument.

L’air extérieur exerce sa pression sur le mercure de la |tetile branche' par un orifice très-étroit f) placé au sommet d’un petit entonnoir rentrant. De cette façon, l’air pénètre en II. mais le mercure ne peut pas sortir, lorsqu'on renverse le baromètre. Sur la mouture métallique qui enveloppe le tube de verre sont tracées deux échelles dont le point de départ commun ou le zéro est placé vers- le milieu de la longueur du siphon. On est obligé de déterminer successivement les distances, à ce zéro, des deux niveaux du mercure, et la somme des deux distances donne la hauteur barométrique.

Ilunlen a perfectionné le baromètre de Gay-Lussac, en terminant la grande branche du siphon, par une poiutc cffilee qui pénètre dans, la partie supérieure élargie du tube de jonction (fig. 95). De eetlb manière, si une bulle d'air pénétre dans le baromètre, en divisant la colonne mercurielle, elle va se loger dans la partie annulaire comprise entre la pointe et la paroi du tube et n’arrive pas dans la chambre barométrique.

On-espéruil que, par le fait de l’égalité du diamètre des deux branches du siphon, les dépressions capillaires se compenseraient ; et qu’ alors toute correction se rapportant à ht capillarité deviendrait inutile; il. n’en est rien. La surfuce du mercure dans la petite branché est en présence dé l'air, tandis que celle qui correspond à la grande est placée dans le vide. Il en résulte une dillèrence sensible dans les actions exercées par les pafois du tube; éar, dans l’une des brandies, le liquide ésl eu contact avec une paroi vitreuse, recouverte d’une mince couched’air. tandis que. dans l’autré, c’est la surface du verre débarrassée dç tout corps étranger qui touche le mercure. Un comprend que l’action capillaire puisse être très-différente dans ces deux circonstances. D’un autre côlé. la première surface se recouvre, avec le temps . de poussières apportées par l’air, (pii modifient peu à |ieu l'effet dé à la capillarité et rendent toute correction incertaine. Aussi,

Fig. 95. Fig. !)i.

PKSANTEIH.

comme' instrument <le précision, le Imroraèlrc «U- (lav-Lussac est-il inférieur à celui de Fortin.

158. Bar«m<-ir<- à radrnn. — Le baromètre à cadran est un baromètre

à siphon dans lequel les variations do hauteur de la colonne mercurielle sont accusées par le mouvement d'une aiguille sur un cadran divisé (fig. 9t$). Un flotteur en fer, porté par le mercure de la branche ouverte, est suspendu à un cordon de soie qui,

’ v"' après s’étre enroulé sur une poulie, est tendu par

un contre-poids un peu moins pesant que le flotteur. L’axe de la poulie, est fixé à une aiguille et l'entraîne dans son mouvement. Habituellement, le tube barométrique est caché par la monture dë l’instrument, et l’on n’aperçoit que le cadran sur lequel se meut l’aiguille. On voit de suite que, si Ih pression atmosphérique augmente, le flotteur descend et l’aignille tourne dans un sens; si elle , diminue, l’aiguille tourne em sens inverse. On petit donc tracer à l’avunce. sur je cadran, lesdivisions qui correspondent aux diverses hauteurs absolues de la colonne de mercure. Ouaiit aux mitres indications : pluie, variable, beau temps, etc., qui sont inscrites sur le 'cadran, nous verrons, au chapitre de la Météorologie quelle est l'importance qu'il faut leur attribuer.

1 59. Baromètre métallique de Bourdon. — Le baromètre métallique

de Bourdon est fondé sur l’élasticité du laiton. Un tube aplati T, en laiton, dont la section est figurée en M ( fig . 97|, à parois minces, est contourné en cercle ef fixé en son milieu F. A chacune de ses extrémités, il s'articule avec des bielles b. b' qui impriment un mouvement de rotation ’ autour de l’axe 0 à un secteur denté S entraînant dans son mouvement une aiguille qui se meut sur un cadran divisé. Le tube est vide d'air et hermétiquement clos. Dans ces conditions, la pression de l’atmosphère augmente-t-elle?

le tube s'aplatit davantage, sa courbure augmente, ses deux extrémités se rapprochent, et l'aiguille marche de gauche A droite. La pression diminuet-elle ? le tube, en vertu de l’élasticité du métal qui le forme, tend à

Fift. 9(i.

Fig. !)î.