CHALEUR DÉGAGÉE DANS LES ACTIONS CHIMIQUES

d’une même famille, renfermant des nombres croissant d'équivalents de carbone, donne lieu à des dégagements de chaleur de plus en plus considérables.

5° Tandis que les combinaisons de la chimie minérale donnent lieu en général à un dégagement de chaleur, au contraire, la formation des composés organiques par l'union des éléments, répond fréquemment à une absorption de chaleur : ce qui explique pourquoi cette formation ne s'effectue guère directement. A l'inverse, leur décomposition donne souvent lieu à un dégagement de chaleur : ainsi fait l’acide formique, en se décomposant en acide carbonique et hydrogène.

Tous ees résultats sont d’une grande importance dans l’étude de la , chaleur animale.

471 . Production des températures élevées. — La chaleur dégagée par les combinaisons chimiques est utilisée pour la production des températures élevées. Cependant, Despretz, pour accumuler sur les corps de grandes quantités de chaleur, a fait intervenir à la fois la chaleur solaire concentrée par une forte lentille, l’arc voltaïque fourni par une forte pile, et enfin, le dard du chalumeau à gaz oxyhydrogène. Mais ce sont là des méthodes exceptionnelles, et dont l’emploi est par suite fort restreint. Les méthodes ordinaires consistent dans la combustion du charbon et dans celle de l’hydrogène.

472. l0Par I» combustion «lu charbon. — La combustion du charbon est le moyen vulgaire; mais on était loin d’en tirer tout le parti possible. C’est M. H. Sainte-Claire Deville, qui a le premier analysé, d’une manière très-nette, les conditions nécessaires pour produire les températures extrêmes, en recourant simplement à la combinaison du charbon avec l'oxygène.

Sans doute, quoi qu'on fasse, un poids déterminé de charbon ne fournira jamais, en bridant, qu’une quantité invariable de chaleur, qu’il n’est possible d’accroître par aucun moyen ; mais ce à quoi l’on peut arriver, c’est d’accumuler toute la chaleur produite, dans un espace très-restreint, et de la développer, dans le temps le plus court possible. La température des corps placés dans le foyer incandescent s’élèvera d’autant plus que ees deux conditions seront plus complètement réalisées.

Dans les fourneaux des laboratoires, on place d’habitude une longue colonne de combustible qui, à un moment donné, brûle tout entière. Il y a sans doute beaucoup de chaleur développée; mais la majeure partie *e trouve disséminée en pure perte, et le creuset, placé au centre du fourneau, n’en absorbe, à son profit, qu’une minime proportion. Au lieu

CHALEUR

de cela, restreignez la combustion sur une hauteur très-petite , employez du charbon réduit en petits fragments, de manière à présenter à l’oxygène une large surface ; activez la circulation de l'air, au contact du combustible, et vous vous trouverez évidemment dans les conditions les plus favorables.

473. Méthode de H. Deville. — H. Deville emploie de préférence ces fragments de charbon, ces escarbilles qui tombent de la grille des calorifères chauffés à la houille; il fait d'abord un premier triage pour éliminer le mâche-fer, et passe ensuite tous ces débris au crible, pour éliminer les cendres ; puis, en écrasant les plus gros fragments, il obtient un combustible dont les morceaux varient de la grosseur d'un petit pois à celle d’une noisette. L’appareil dans lequel ce combustible est brûlé se compose d’un cylindre de terre réfractaire (/ig. 196), de 18 centimètres dediamètre, posé sur le rebord plan d'une cavité hémisphérique, dont il est séparé par une grille circulaire G, percée de trous d'un petit diamètre (8 à 10 millimètres). Le vent d’un fort soufflet de forge est amené dans la cavité A et se distribue, à la faveur de la grille, sur toute la section du fourneau. Le creuset M contenant la matière à fondre est posé au centre du fourneau, et se trouve entouré de ce combustible â petits fragments qui garnit entièrement la partie annulaire comprise entre le creuset et le cylindre. Dans ces conditions, réchauffement maximum commence à 2 ou 3 centimètres au-dessus de la grille circulaire et se maintient dans une hauteur de 6 à 8 centimètres, précisément dans la région occupée par le creuset. Au-dessus, un refroidissement intense se produit, par suite de la conversion de l'acide carbonique en oxyde de carbone.

Les creusets destinés à subir ces liantes températures doivent être fabriqués avec les substances les plus réfractaires. La chaux vive, le charbon des cornues à gaz, l’alumine ou bien un mélange d’alumine et de marbre pulvérisé sont celles qui conviennent le mieux.

474. Résultat». — Avec ces dispositions, M. Deville est parvenu à fondre directement le platine, et à transformer des quantités considé-

CHAI.F.I'R DÉGAGÉE DANS LF.S ACTIONS CHIMIQl'KS. SIS

râbles de ce métal en un culot qui, refroidi, présentait une malléabilité parfaite. Dans quelques essais, le platine a pu même être volatilisé. La silice a été fondue par masse de 50 grammes, dans des creusets de graphite.

475. 2" Par la combustion de l'hydrogène. — Par la combustion de l'hydrogène convenablement dirigée, les effets acquièrent une intensité plus grande encore. On connaissait depuis longtemps l’action calorifique très-énergique due à la combustion d'un mélange d’oxygène et d'hydrogène, fait en proportions convenables. Le chalumeau è gaz de Newman, celui de M. Desbassyns de Richemond, construits danslebul d’utiliser cette chaleur, ont rendu à la science d’importants services. M. Gaudin était parvenu, par l'emploi d’appareils de ce genre, à la fusion des substances minérales les plus réfractaires et à la production artificielle de quelques pierres précieuses, avec la forme cristalline qu’elles ont dans la nature. Mais on n'avait pas tiré tout le parti possible de l'énorme masse de chaleur dégagée par l’oxydation de l’hydrogène. MM. Deville et Debray ont imaginé, en exécutant leur grand travail sur le platine et les métaux de la famille du platine, d’ingénieuses dispositions auxquelles on doit des résultats inespérés.

476. Description de l' appareil de 9131. H. Deville et Debray. — Dans l'appareil de ces expérimentateurs, l’oxygène et l’hydrogène arrivent par deux conduits distincts munis de robinets R et R' (fig, 197). l-e premier gaz circule dans un tube cylindrique central C en cuivre de 3 millimètres de diamètre terminé par un bout de platine m. L’hydrogène arrive par la partie annulaire K comprise entre le tube à oxygène et un cylindre extérieur D, de 12 millimètres de diamètre, dont la partie supérieure est en cuivre et la partie inférieure en platine. Ce cylindre extérieur descend un peu plus bas que tn, de sorte que le mélange des d< ux gaz s’opère, à une petite distance, à 5 ou 4 millimètres, du point où la combustion doit avoir lieu.

SU CHALEUR

h' four destiné A In fusion des substances réfractaires est entièrement formé par des fragments de chaux vive; il se compose d'un cylindre II, percé d’une ouverture centrale et destiné à contenir les creusets; d’un autre cylndre G de même dimension, portant un canal intérieur assez étroit, diposé pour recevoir le chalumeau, et enfin d’un disque S servant de support aux deux cylindres. Des conduits X, Y, pratiqués à la base du cylindre de chaux II, permettent aux produits de la combustion de s'échapper à l’extérieur. On remarquera que le creuset I est surmonté d'un cône de chaux vive, dont le but est d'obliger la flamme du gaz oxyhydrogéne à se distribuer également tout autour du creuset. Comme la chaux se fendille toujours un peu pendant le chauffage, les fragments sont maintenus en place, à l'aide de cercles de 1er doux.

L'appareil ainsi disposé est d’un emploi très-commode. Les deux gaz provenant degazomèlres placés dans le voisinage arrivent à l’orifice m, où le mélange est enflammé. On règle facilement leur vitesse de sortie, en s’aidant du bruit particulier que le dard fait entendre. Y a-t-il excès d'hydrogène? la flamme souffle ; avec un excès d’oxygène, elle siffle. On ouvre alors plus ou moins les robinets, de manière à rendre le bruit aussi faible que possible. Au bout de quelques minutes, la température maxima est atteinte.

177. Résultat** obtenus. — Le ruthénium, le métal le plus réfractaire de la famille du platine, est fondu dans cet appareil, à la condition d'èlre placé à I ou 2 millimètres de l'extrémité m du chalumeau ; mais il faut se servir du dard le plus chaud qu’il soit possible de produire. Dans les mêmes circonstances, l'osmium ne parait pas fondre, mais il se volatilise. Quant au palladium, et surtout au platine, le moins infusible des métaux du groupe, leur fusion est devenue, entre les mains de MM. Deville et Debray, une opération des plus simples. Avec leur four un peu modifié, MM. Deville et Debray sont parvenus à fondre 11UI,595 de platine en une seule opération ; 12 minutes ont sulfi pour opérer la fusion et l'affinage. Le métal se maintient assez longtemps liquide, dans la coupe en chaux vive; et il devient très-facile de le couler dans une lingotière, comme on le fait pour l’acier. MM. Deville et Debray estiment, d’après leur essais, qu'il suffit de 60 litres d’oxygène pour fondre un kilogramme de platine.

chaleur dégagée par les actions mécaniques.

G H A L E O R PKCACÉï PAR I.KS AGI IONS MÉCANIQUES

478. Jusqu à présent, pour nous procurer la chaleur nécessaire dans nos expériences, nous avons eu recours, à peu près exclusivement, aux combustions ordinaires, A celle du bois, du charbon, du gaz de l'éclairage; quelquefois nous nous sommes aussi servis de la chaleur solaire. Il y a pourtant des sources calorifiques, autres que les actions chimiques, autres que le soleil, et sur lesquelles il importe d'arrêter quelques instants notre attention. Tous les corps, quel que soit leur état, peuvent devenir des sources de chaleur; il suffit pour cela de les soumettre à certaines actions mécaniques. Un gaz qu’on comprime, de l'eau agitée dans un vase, une barre de fer sous le choc du marteau, 1 axe d une roue qui frotte sur ses coussinets, représentent autant de sources calorifiques, rarement utilisables il est vrai, mais dans lesquelles le dégagement de chaleur est tout aussi régulier que dans le cas des foyers ordinaires.

479. Ces phénomènes si connus sont mis en relief par des expériences remarquables exécutées dans les conditions les plus favorables. Kumford

Fin. 19H.

arriva en une heure et demie A porter A l'ébullition jusqu’A dix litres d'eau qui entouraient un axe frottant dans une enveloppe cylindrique. En deux minutes l’expérience peut être répétée, comme l’a faitM. Tyndall. Que l'on fasse tourner rapidement le cylindre creux C entre les deux plaques de bois P (fig. 198) qui le serrent, et l’eau placée froide dans la cavité C, bouillira bientôt : la vapeur, en vertu de si force élastique, fera sauter le bouchon R qui la ferme.

480. D'une manière générale, les frottements, les cliocs, en un mot, les résistances dites passives qui consomment en pure perte, dans les machines, une portion notable du travail moteur, engendrent de la chaleur. Il était important de mesurer avec exactitude, dans des conditions expérimentales bien définies, ces deux quantités : chaleur et travail mécanique, qui sont en corrélation intime, et dont l une se montre quand l’autre parait s’anéantir. Parmi les nombreux essais tentés dans le but d'effectuer cette comparaison, nous décrirons seulement ici une expérience de M. Joule qui nous semble offrir une grande netteté

481 . C'hiileur dégagée dan» le frottement. Expérience de M. Joule. — La chaleur dégagée dans l'expérience de M. Joule provient du frottement des couches d'eau soit entre elles, soit surtout contre les parois du vase qui contient le liquide. Le nombre de calories mis en liberté s’estime alors par la connaissance préalable du poids d’eau employé et par la mesure directe de l’élévation de température subie par cette eau. D’un autre cété, le travail mécanique, consommé par le frottement, se mesure directement par la chute d'un poids qui met l’appareil en mouvement.

Fie. in».

Voici maintenant quelques détails sur la disposition des expériences. Un arbre vertical en laiton {f\g. 199) porte seize palettes p, p, de même métal qui, au moment où l’axe les entraîne, se meuvent entre des vannes horizontales fixes. Cet entrainement des lames métalliques a lieu dans l'intérieur d'un vase cylindrique V plein d’eau, et c’est au sein même de ce liquide dans lequel les palettes sont immergées, que se produit le phénomène complexe du frottement des couches, soit entre elles,