CHALEURS LATENTES

un le plonge alors 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 6. Appelant cet C les chaleurs spécifiques de la substance à l'état solide et, à l’élat liquide, T' sa température de solidification ou de fusion, / la chaleur latente de fusion ; nous allons écrire que la chaleur prise par l’eau pour monter de / à 5 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 (9 — /) — PC (T — V) + N + Pc J' —

i. 1 1 . Chaleur latente de fuNion de la glaee. — Détermination de .DM. de la ProvoKtnye et DeitalnN. — La méthode employée par MM. de la Provostave et Pesai ns, pour mesurer la chaleur latente de fusion de la glace, est analogue, mais un peu différente, lin fragment de glace bien pure à 0° était essuyé avec du papier Joseph, puis introduit dans un poids p d’eau à /, et cela dans des conditions telles que le calorimètre, qui était, au commencement de l’expérience, un peu plus chaud que l’air extérieur, se trouvât à la fin, à une température 6 un peu plus basse. La correction très-petite, due à l'influence du milieu ambiant, s’effectuait a (ors par un procédé semblable à celui qui a été décrit (138) à propos des chaleurs spécifiques. L’augmentation, du poids du vase donnait la valeur P du poids de glace fondue.

On peut alors calculer l en suivant la marche ordinaire. La quantité de chaleur perdue par l’eau du calorimètre, (pii était primitivement à r et ipii est descendue à b, est égale àp(t — û) calories. Celte chaleur a servi à fondre la glace, qui a exigé pour sa fusion 1’/ calories; de plus, l’eau provenant de cette fusion est montée de 0U à fJ\ ce qui a nécessité l’emploi de 1*0 calories. On aura donc l’égalité :

d'où :

p\t — *!■ — Vit

Par celte méthode, 1a chaleur latente de fusion de la glace a été trouvée égale à 7'J,25.

452. 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, ces corps se ramollissent en absorbant de la chaleur : il est bien difficile de tenir compte de la fraction de cette chaleur ainsi disparue.

502 Ctl.VLKUK.

455. Hi-sniini*. nunuTiiiun. — Voici quelques-uns des nombres obtenus pour les corps simples métalliques et non métalliques :

tau 79,25

Soufre 9,5B

Phosphore 5, St

Zinc 28, tô

Étain 14.25

Argent . 21 ,B7

Mercure 2.82

454. C'hnletir Intente «le v ii|iori»ntion — Oll la définit : Le llulllliro de calories nécessaire pour réduire en vapeur I kilogramme du liquide étudié, sans amener aucun changement ‘dans sa température.

455. Méthode den mélange*. — IlcM-rlptlou de I nppnreil. — Pour mesurer la chaleur latente de vaporisation, on a encore recours à la méthode des mélanges. Rumiord, Dulong, Desprelz, ont employé en le perfectionnant, successivement, un appareil analogue à celui que nous

allons décrire. Dans une cornue tuluilée CC (fig. HH) est placé le liquide, dont ou veut évaluerla chaleur latente de vaporisation.

Le col de cette cornue, incliué 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 portion élargie 1 qui sert de récipient au liquide condensé. Ia*s thermomètres T, T sont destinés à me-

surer la température de l’eau qui remplit le calorimètre et celle de la vapeur, avant son entrée dans le serpentin. Knlin, deux tubes verticaux terminés par les robinets lt' et R" permettent de faire communiquer lu capacité intérieure du serpentin et de la cornue, soit avec l’air extérieur,

CIULEUHS LATENTES. 51)5

et 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. Eu outre, un agitateur A, animé d’un mouvement de va-et-vient dans le sens vertical, mélange intimement les couches d’eau inégalement échauffées du calorimètre.

156. Marche «le i expérience. — \oici maintenant la marche de l’expérience. Le liquide est porté à l'ébullition dans la cornue, sans qu’il y ait 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, pour parvenir ensuite dans le récipient I à l’état tle liquide. Au début d’ailleurs, on a abaissé la température de l’eau du calorimètre de 4 à 5° au-dessous de telle de l’air, et on continue la distillation jusqu’à ce que la température de cette eau ait dépassé celle de l’air, du même nombre de degrés. A ce moment, on sépare la cornue du serpentin et on pèse le liquide recueilli en 1 ; on a ainsi le poids p de vapeur liquéfiée.

457. Calcul de» réMuitatM. — Soient T la température de la vapeur avant son entrée dans le serpentin, t celle de l'air ambiant, I — « la température initiale de l'eau du calorimètre, t-f-n sa température finale, P le poids de cette eau. Nous comprenons, comme toujours, dans P l’équivalent en eau du vase qui forme le calorimètre et de ses annexes (serpentin, agitateur, thermomètre). Écrivons que la chaleur perdue par la vapeur eu se liquéfiant, plus celle qu’abandonne le liquide résultant de celle liquéfaction, pour descendre de T à la température moyenne du calorimètre f, égalent ensemble la chaleur gagnée par le calorimètre, pour s’échauffer de 2 n degrés.

pi -+- j* J — I) = 'ht p,

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

458- Discussion «le In me I ho «le prMdenlF. — Le procédé ({UC nous venons de décrire présente quelques causes d'erreur; voici les principales : 1“ une portion de la 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 E protégeant seulement le calorimètre contrôle rayonnement direct du foyer; 2” la vapeur formée dans fa cornue entraine mécaniquement, sous forme de brouillard, de petites

CIIALEUIt.

gouttelettes liquides, qui, se réunissant dans le récipient I, augmentent à lorl la valeur de p.

450. Prrfniionnrmriili 4mm A M. Kr^nnult. — La seconde de res influences perturbatrices est éliminée dans l’appareil de M. ltegiiault par la disposition donnée au tube T, qui amène la vapeur de la chaudière au robinet distributeur A (/if/. 102). Le tube, d'une longueur de 4 mètres.

fia- !M.

Si iub«* qui eotttloil I» vapeur dit» l'espace A. — K uoy.ni du robinet qui .1 sot» ouvet litre Utérale «ni le lube qui représenté dans In ligure «ui vanta IV'. . — lt clôt lie qui contient le noyau S rl ne présent? que dent ouvertures latérale», l'une ver» T|, l'milre vers T». — C tuyau aboutissant au condenseur

sc contourne eu 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’aulre part, le tulie qui conduit la vapeur esl protégé contre le refroidissement de l’air exlérieur par un manchon K, où la vapeur de la chaudière circule, et cette vapeur va par l'intermédiaire du tube I se liquéfier au loin.

4(*0. En outre, grâce au robinet distributeur A, l’expérience n'a, connue le dit M. Hegnault, 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 9U", pour le faire passer de la position indiquée par la figure I9Ô à celle que nous avons représentée (/if/. 1112), on amène la vapeur par le lube T, dans le calorimètre auquel ce tube aboutit. D'ailleurs la quantité de vapeur qui passe alors dans le calorimètre u 'étant qu’une petite fraction de la quantité totale de vapeur produite par la chaudière, il ne peut au même instant résulter dans le phénomène aucune perturbation sensible. De même le retour du

CHALEUHS LATENTES.

5Uô

robinet ( fig . 195) à sa position initiale interrompt, sans produire aucune autre perturbation, le passage de la vapeur dans le calorimètre.

461 . Dencripilon du robtaet distributeur. — Les figures ci-jointes permettent de comprendre le jeu et la fonction du robinet distributeur. La vapeur, arrivant de la chaudière par le tube T, pénètre comme l'indiquent les flèches dans la paitie centrale creuse du noyau mobile N (fuj. 192). Si ce noyau occupe la position représentée (fu/. 193), lava-

Fig. lUo. — Cou|mî perpendiculaire de la précédente : la chaudière scvoit eu arriére du plan de la figure.

H, calorimètre. — A, robinet distributeur. N. noyau dont l'ouverture latérale est derrière le plan de la figure et ue communique avec aucun des tubes Tj, Te. — Te, tube qui aboutit au calorimètre il. — T|. tube qui conduit à un second calorimètre non représenté, identique au précède, il.

peur tout entière est conduite par le tuyau C dans le condenseur; et à ce moment aucune portion de la vapeur ne saurait arriver dans le calorimètre. Si on amène le robinet dans la position indiquée par la figure 192, la vapeur, suivant la marche indiquée par les flèches, est conduite par T, dans le calorimètre, il n’en arrive dans le condenseur que la portion voulue par l’opérateur, t’.clui-ci peut, en effet, régler l’introduction de la vapeur dans le condenseur ou la supprimer au besoin, au moyen d’un robinet que nous n’avons pas figuré et qui se trouve sur le trajet du tuyau C.

CHALEUR

462. Douille calorimètre. — On remarquera en outre l’emploi simultané de deux calorimètres semblables communiquant le premier avec T„ l’autre avec T,, un seul de ces appareils est parcouru parla vapeur tandis que l'autre fonctionne à blanc. Ce dernier, néanmoins, par sa |>osition même, reçoit pendant l’expérience, autant de chaleur que l'autre, par voie de conductibilité; il subit en outre la même influence de la part de l’air extérieur. On compend donc, que les variations de température, estimées sur le calorimètre qui fonctionne à blanc, aient permis à M. Kegnault de tenir compte, soit de l'excédant de chaleur transmise au calorimètre destiné à fournir les données expérimentales, soit des pertes et des gains calorifiques effectués par ce calorimètre au contact de l'atmosphère environnante.

Enfin, en faisant communiquer la chaudière, le condenseur et les calorimètres avec une enceinte où la pression variait à la volonté de l’opérateur et était mesurée par un manomètre à air libre, M. Régnault a pu évaluer les chaleurs latentes de la vapeur d’eau sous diverses pressions.

463. Hé*ai<at» gènèi-nux. — 1UA fOU", la chaleur latente de vaporisation de l’eau est 536,67. Si on part de l’eau à 0" et qu’on ajoute les 1011 calories nécessaires pour la porter de 0“ à 100', on trouve que la chaleur totale, qu’il faut donner à l'eau à 0° pour la convertir en vapeur à 100'', est de 656,67 unités de chaleur.

464. 2° A mesure que la température de vaporisation de l’eau s'élève ou que la pression de la vapeur saturée augmente, la chaleur latente va en décroissant, tandis que la chaleur totale croit. Les nombres obtenus par l'expérience peuvent, d’après M. Régnault, rentrer sensiblement dans la formule empirique suivante :

dans cette formule, À est la chaleur totale, et T lu température de vaporisation. Un peut prendre approximativement la formule :

qui est facile à retenir. Ainsi, l'on a les résultats qui suivent :

TEMPiiun

en, lu k latcstc