III. — DISSOLUTION DES GA/ DANS LES LIQUIDES

178. Les gaz ne se mélangent pas seulement avec les autres gaz, ils se diffusent encore dans les liquides avec lesquels on les met en «intact et occupent bientôt le même volume. On a une preuve évidente de celte pénétration, dans le phénomène que présente l’eau pure exposée nu coll-

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l'KSA NTKV K.

lucide l'air. Ou retrouve, au bout d’un certain temps, en dissolution dans cette eau. tous les gaz qui entrent dans la constitution de l’atmosphère, et notamment l’azote et l'oxygène. Il suffit, en effet, de faire bouillir l'eau aérée, pendant un certain temps, pour qu'il suit |x>ssible de recueillir les gaz primitivement dissous, dans des éprouvettes graduées, où l’on peut ensuite eu estimer le volume. Mais, tandis que, dans le mélange de plusieurs gaz, la nature de chaque fluide élastique est sans influence sur la pression dti mélange; dans le cas de la diffusion des gaz dans les liquides, on doit tenir compte, quand il s’agit de prévoir le résultat final, de la nature propre du gaz et de celle du liquide.

ntt. PüEMliBE loi. — ('<><- Hlrlont dr notabilité. — Lorsqu’un liquide est eti contact avec une atmosphère indéfinie d’un certain gaz, le volume de gaz dissous, ramené à la pression de cette atmosphère, est dans un rapport constant avec le volume du liquide employé, quelle que soit d'ailleurs la valeur absolue de ta pression.,— C’est ce rapport constant, dépendant de la nature du gaz et de celle du liquide, qu’on appelle : Coefficient de solubilité.

Toutefois, comme la solubilité d’un gaz dépend aussi de la température, ou convient de placer le liquide à 0°, au moment de lu dissolution, cl de ramener le volume du gaz dissous à cette même température de 0° et à la pression du gaz placé au-dessus du liquide. C’est le rapport feutre ce dernier volume estimé dans les conditions qui viennent d'être précisées et celui du liquide à 0°, qu’vu nomme coefficient de solubilité du gaz à 0°.

Si trous nommons Y le volume du liquide et ' le coefficient de solubilité; d'après la loi énoncée, le volume du gaz dissous ramené à la pression de •l’atmosphère sera ' V. Si. d’autre part, nous désignons par d' la densité du

gaz dissous, en supposant qu'il est libre et qu’il occupe le volume total V du liquide (*), et par d , celle du gaz extérieur; le poidsdu gaz dissous sera \cT, le poids de la même masse gazeuse ramenée à la pression extérieure aura

pour expression nouvelle - Xd. On aura donc : Xd' = 1 Xd ou d' = ^d.

c’est-à-dire que le volume du liquide demeurant constant , le poids de gaz dissous est proportionnel à lu densité ou a la pression du même gaz placé au-dessus du liquide.

C’est une autre forme de la même loi. Il en résulte immédiatement que le gnz déjà dissous dans un liquide se dégagera de lui -même, en totalité, lorsqu’on placera la dissolution, dans le vide de la machine pneumatique.

(*l Le mot densité n'a pas ici le sens qu'on lui atteilaje quand il s'agit des enz, cas particulier, où l'on prend hatiiluellement la .densité de' l’air pour terme de comparaison. Il signifie le poids de l’unité de volume du gaz, dans les condltidns de température et de pression où il se trouve actuellement placé.

CüMI’IIKSSIItlMTK ih:s gaz.

loti

Il on résulte encore, qn'en augmentant, par des moyens- quelconques, la pression d'un gaz au-dessus d'un iiquide, on pourra accroître considérablement le poids du gaz absorbé.

C’est précisément sur ce principe qu’est fondée la fabrication des eaux gazeuses artificielles, telles que l’eau de Seltz, par exemple. On parvient à faire dissoudre aisément, à l’eau ordinaire, cinq ou six fois son volumed’acide carbonique, en mettant en contact avec elle le gaz fortement comprimé.

180. Dei'xiène loi. — Lorsqu’une atmosphère formée de plusieurs tjnz est 'en contact avec un liquide , chacun des yaz se dissout comme s'il était seul et qu’il possédât la force élastique qui lui est propre dans l’atmosphère actuelle. Ainsi l’azote et l’oxygène qui, dans l’air, peuvent être considérés comme

représentant, le premier les ^ du volume total, le second le - du même vo-

lume, se dissoudront l’un et l’autre comme s’ils étaient seuls, aveo le coefficient de solubilité qui leur est propre — 0,0i(t3 (jour l’azote — 0,044(6 pour l’oxygène — toutes les fois que l’air atmosphérique sera mis en contact prolongé avee l’eau. Il faudra seulement, quand on voudra calculer à priori les poids degazdissous,supposerquel’eau est successivement en présence

d’une atmosphère indéfinie d’azote dont la pression, est r d’atmosphère

et d’une atmosphère indéfinie d’oxygène dont la pression

est - d’at-

mosphère. On trouve alors par le calcul, ce que l’expérience vérifie parfaitement : que l’air extrait de l’eau est beaucoup plus riche en oxygène que l’air atmosphérique; il renferme une. proportion d’oxygène égale à 33.fi p. UK) de son volume. ,

Celte seconde loi nous permet de comprendre pourquoi une dissolution d’un gaz dans l’eau s’appauvrit de plus en plus, quand on In met en présence d’une atmosphère du guz étrangers. La pression- de ces derniers est sans influence sur le gaz dissous; celui-ci se dégagera donc, comme il l’eill fait dans le vide absolu. C’est ainsi que l’ammoniaque liquide qui est .une dissolution si riche de gaz ammoniac dan» l’eau, perd tout^on gaz quand on l’abandonne à l’air libre. On s’explique encore pourquoi une éprouvette pleine d’hydrogène qu’on abandonne sur la cuve à eau. ne contient plus, au bout d’un temps assez long, que de l’azote et de l’oxygène. C’est que l’eau de la cuve renfermant déjà les gaz de l’atmosphère en dissolution, la partie de celte eau qui est en contact avec l’hydrogèqe les laisse dégager, comme elle le ferait dans uu espace vide : au contraire, l’hydrogène de l'éprouve tic se dissout de plus en pins dans l’eau qui n'en contenait d’abord aucune trace et qui, après l’avoir dissous on partie, va le perdre-dans L’atmosphère ambiante. Il s’établit ainsi, à travers le liquide, deux courants de sens contraire, l'un «les gaz de l’air.

PKSANTKl H.

vers l'éprouvette ; et l’autre, de l'hydrogène vers l'atmosphère extérieure.

181 . Inilirutlon des rorSrlrntt de solubilité dn principaux (nx. —

Voiei les valeurs des coefficients de solubilité, dans l'eau, des gaz les plus im|torluiits :

SIISS l>F.S GAZ. VALEUR I>K I À 0°.

Azote...*. 0,02035

Oxygène O.OtltO ,

Oxyde de carbone 0,03287

Gaz des marais 0,«5t49

■ Gaz nlèflant 0,25620

Acide carbonique 1,79609

Il est bien entendu, dans tout ce qui précède, que les gaz employés n’exercent aucune action chimique sur les liquides avec lesquels on les met en contact.

APPLICATION Dr PRINCIPE D ARCHIMÈDE Al'X 6 A Z

182. Baroiropr. — Les considérations que nous avons développées per-* mettent d’affirmer que le principe d’Archimède s’applique tout aussi bien aux gaz qu’aux liquides ; et nous pouvons énoncer celte loi comme tout à fait générale : Tout corps plonge dans un fluide éprouve , de la part de ce dernier, une poussée verticale dirigée de bas en haut et égale au poids du fluide déplacé.

On peut rendre sensible, par une expérience due à Otto de Guericke.

l'influence de la pression exercée par l’air sur les corps quiy sont immergés. A chacune des extrémités du fléau d'une balance (fi g. 104) est suSpendne une sphère de cuivre. L’une des sphères est creuse, à parois minces, l’autre au contraire est massive. Leur poids est tel qu’elles se font mutuellement équilibre dans l’air; lé fléau qui les supporte demeure horizontal. Lomme cet équilibre pourrait être troublé, par suite des variations de constitution de l’atmosphère, on a la faculté de le rétablir à volonté. en faisant tourner le bouton à vis B, auquel est suspendue la sphère massive; car. de cette façon, on allonge ou on raccourcit à volonté le bras de levier à l'extrémité duquel agit cette sphère. L’équilibre étant produit, on porte celte |ielite balance, qu'on nomme le Raroscojte, sons le récipient de la machine

Fig. 104.

COM l’ K KSS1 Kl I. ITK 1 1 K S CA/.

pneumatique et l’on fait le vide. On voit aussitôt le fléau s'incliner d'une, quantité très-notable, du côté de la sphère creuse, h 'expérience est décisive ; elle montre que, dans le baroscope. la sphère la plus grosse a. en même temps, un poids absolu plus considérable. Or, comme les deux sphères se (but équilibre dans l’air, il faut admettre que celle qui déplace un plus grand volume de ce fluide subit un excédant de poussée (pii compense sou excès de [mids. L’existence d’une poussée qui augmente avec le volume du fluide déplacé se trouve donc ainsi démontrée,

183. Correction dnr à la pooni'r de Pair dan» le» pe»ée». — L’cxiAtencc de cette poussée prouve la nécessité d’une correction quand ou efl'ectue, à la façon ordinaire, des pesées dans l'air atmosphérique. Les chiffres inscrits sur les poids échantillonnés corrcs|K>ndent à leur (xiids absolu ; et pourtant, ces petites masses de métal éprouvent elles-mêmes, en même temps que le corps dont on veut estimer le poids exact, une poussée qui peut, dans certains cas, n’être pas négligeable. Indiquons la manière d’effectuer cette correction. Soient æ le poids absolu du corps que l’on veut

peser. D son poids spécifique; * sera son volume; soit P l’indication des poids échantillonnés qui lui font équilibre, d le poids spécifique du métal

qui forme ees derniers; d sera leur volume. La pression vraie exercée par les poids gradués sur le bassin de la balance est égale à leur poids réel P, moins le poids d’un volume d'air égal au volume des poids = P| * —

en nommant e’ le poids spécifique de l’air an-sein duquel se fait la pesée. Pour la même raison, la pression vraie exercée par le corps qu’on pèse sur l’antre bassin <si snr le mênie bassin, quand on emploiera la méthode

des doubles pesées, sera a ( i— On aura donc, puisqu’il y a équilibre

dans l’air :

Il est évident d’abord que, si le corps dont on veut avoir le poids, est de même nature que les poids gradués, toute correction est inutile : en faisant d — I) on a en effet x = P ; en outre, la correction n’a une importance n'^lle que lorsqu’on pèse des corps d’une faible densité.

I8i. Aérostat». — Un corps placé dans l’atmosphère est toujours soumis à deux forces agissant en sens contraire ; l’one. son poids, qui tend à le faire descendre, l’autre, le poids du volume d’air déplacé, qui tend à le

d’où

l’KSANTKl H. •

l'aire monter. Pour les solides et les lii|iiides qui sont beaucoup {dus denses i|ue l’air, lu chute est toujours nécessaire, quand le corps est abandonné à lui-même. Pour les gaz. il en est autrement, l’n assez grand nombredeees llnides possèdent un poids «|>êeilique plus faible que celui de l’air : tels sont l’hydrogène, l’hydrogène protocarbone, l’ainmoniaque. et encore le gag de l'éclairage qui n'est qu’un mélange, à proportions variables, de diverses

substances gazeuses. Enfin, Cuir chaud lui -même constitue un gaz d’une 4ensi<é moindre qne celle de l’air ambiant. Un comprend donc, que si l’un ou l’autre de ces fluides élastiques est emprisonné dans une enveloppe imperméable très-légère, la masse gazeuse, ainsi isolée, subissant do la part de l’air extérieur une ponssée supérieure à son propre [>oids, devra s’élever dans l’utmo- • s|dière. On nomme force oscentionnelle,

' la différence entre la poussée de l’air ; d’une part et d’antre part, le poids du gaz et de son enveloppe. Les frères Monlgolfier sont les premiers qui aient utilisé' la force ascensionnelle de l’air chaud, pour élever dans l’atmosphère des corps d’une grande densité. Ils fabriquèrent, à cet effet, un grand ballon sphérique, ouvert à la partie inférieure, dont l’enveloppe en toile mince doublée de papier n'avait qu’un faible poids et était à peu près imperméable aux gaz. Ils le remplirent d’air chaud et de fumée, en faisant briller de la paille humide au-dessous de sou ouverture inférieure. Le ballon gonflé par l’air dilaté qui y arrivait en abondance déplaça bientôt un volume d'air considérable, dont le pokte était supérieur au sien ; et dès lors il put s’élever dans l’atmosphère à une assez grande hauteur, dette expérience, très-remarquable pour l’époque où elle fut tentée, eut lieu à Annonay le ft juin f78d. Du nom des inventeurs, les ballons ainsi construits portèrent le nom do moult/olfières.

18o. Mb bal Mut Ion dr l’hydrogène à l’air chiiutl. — - Peu de mois il près, le physicien Charles eut l'heureuse idée de substituer à la fumée le gaz hydrogène dont la densité est lesO,lKi92 de celle de l’air. Les montgolfières présentaient, eit éffet. l’inconvénient grave de laisser perdre promptement dans l'atmosphère la chaleur contenue dans le gaz dilaté qui lesgon»