MANOMÈTRES. HR

Si le mercure monte d’une hauteur x dans le manomètre, il descend d’une hauteur rx dans la cuvette : la pression subie par In masse gazeuse, réduite à son volume final, est donc » Il — x — rg=nH — aql-ri. Aucun autre changement ne doit être fait au calcul; l’équation devient

/Il = II — *•) («Il — .r l-r' j

et on la résoudra comme la précédente.

11)0. Antre disposition du manamUrr * air roniprlme. — (/instrument que nous venons de décrire présente un inconvénient : si l’on oublie de fermer le robinet R, un vide partiel se produit dans la cloche f. (/if/. «H), au moment où la vapeur se li- , i

quéfie dans la chaudière : un peu d’air s’échappe du tube manométrique ; l’instrument esl, par suite, hors de service. La : ,

disposition suivante le met à l'abri de ce ] . " -,

genre d’accidents. Le manomètre est formé 1

par un tube de verre à parois épaisses, re- I ™ 1

courbé en M, fermé en I (fig. 92) et portani I »( Al

deux houles A et B de capacités à peu près '» *'=W a \

égales; d communique avec la chaudière fl '

par l'intermédiaire du robinet R. Quand la pression, dans cette chaudière, est d’une atmosphère, la branche fermée esl pleine *

d’air; et les deux niveaux de la colonne

de mercure qui sépare l’air confiné de la vapeur, sont sur un même [dan horizontal. On gradue le manomètre par la méthode empirique qui vient d’être décrite, et si l’on a soin dé terminer le manomètre en IA,

par un tube conique : les traits qui correspondent à des variations égales de la pression peuvent devenir, dans ce cas, i\ peu près équidistants.

' Supposons maintenant que le vide se fasse dans la chaudière : le mercure qui remplissait la houle A passe dans la houle B; l’air qui occupait la capacité du tube conique se répand en outre dans la houle A, dont la capacité est au moins ùrt fois plus grande; sa force élastique

devient environ d’atmosphère, et dès lors elle peut être équilibrée par

la petite colonne de mercure comprise entre les niveaux dans A et dans li lf>7. Uanonii'lrr métallique de Bourdon. — Le principe théorique de cet instrument est le même que celui du baromètre métallique. Lu tube de cuivre à parois minces (/if/. 93), dont la section est figurée

PESANTEUR

ci-contre, est (contourné en spirale. Il porte un robinet II qui le met

en communication, par l’une de ses extrémités, avec, la chaudière ; l'antre extrémité fait marcher la longue aiguille A, qui se meut sur un cadran divisé. La vapeur pénètre dans le tube et en distend plus ou moins les parois métalliques, suivant la pression qu'elle exerce : il en résulte, dans la courbure de la spirale, une variation correspondante qui provoque un mouvement de l'aiguille sur le cadran. Le manomètre métallique est gradué par comparaison avec un manomètre à air libre, comme nous l’avons déjà indiqué pour les manomètres à air comprimé. On l’emploie f1(!. as. très-fréquemment, surtout pour les loco-

motives, les loeomobiles, où son faible volume lefait préférer à tout autre.

Il — NACniXK PSEl'K ATIQLE ORDINAIRE

108. Premier* e**ni*. — La machine pneumatique, qui nous a déjà servi bien souvent, dans les précédents chapitres, pour les expériences sur les fluides élastiques, est destinée à raréfier un gaz contenu dans un récipient. Dès le dix-septième siècle, peu après la découverte du baromètre, les académiciens de Florence, voulant faire le vide absolu dans un ballon, le placèrent à la partie supérieure d’un long tube barométrique; ils remplirent le tout de mercure et renversèrent l'appareil dans une cuvette, comme pour la construction du baromètre. Le mercure, en descendant, laissa le vide dans le ballon qu'ou put dès lors, sans inconvénient, séparer du tube barométrique. Ce procédé exige l'emploi et le maniement d’une grande masse de mercure; il est par suite fort incommode. Un y renonça complètement, lorsque, en I (>50, Otto de Guericke eut inventé sa machine pneumatique. Celle-ci ne petit, il est vrai, donner des résultats comparables à ceux de la chambre barométrique; mais, il faut le reconnaître, ou a rarement besoin d'un vide aussi parfait dans les expériences de physique; il est bien suffisant, dans la majorité

MACHINE PNEUMATIQ1 E . 121

«les cas, que la force élastique d'un gaz contenu dans un récipient soit réduite à t ou 2 millimétrés de mercure.

Dans ces dernières années, cependant, diverses expériences ont exigé que le vide fût obtenu avec une très-grande perfection, et M. Geissler a construit une machine à mercure moins facile à manœuvrer que la machine d'Otto de Guericke, moins prompte surtout dans ses effets, mais excellente dans ses résultats : nous la ferons connaître plus loin. Nous commencerons par décrire la machine pneumatique ordinaire, non telle qu’elle fut construite à l'origine, mais telle qu’elle l’est de nos jours.

169. Priadpe théorique. — Voici l’idée fondamentale servant do point de départ dans la construction de la machine pneumatique : 1* il est évident a priori qu’un piston primitivement en contact avec la base d’un corps de pompe et soulevé ensuite, laisse le vide s’établir au-dessous de lui; 2° si l'on fait communiquer le récipient qui contient le gaz à raréfier, avec ce corps de pompe, où le vide existe, le fluide élastique du récipient, dés lors, peut s’y répandre librement; 3" il sulfit de répéter la même suite d'opérations, en employant un deuxième, un troisième espace vide, tous identiques au premier; chaque fois, le gaz, en pénétrant dans l’espace additionnel qui lui est offert, augmentera de volume, et par suite, la force élastique du fluide dans le récipient, décroîtra de plus en plus.

170. •eseriptloa delà machine. — Le principe établi, décrivons les organes essentiels d'une machine pneumatique, et faisons comprendre comment elle fonctionne. Le récipient consiste, par exemple, en une cloche M remplie d’air à la pression ordinaire (fiQ. 9-t), posée sur un disque de verre parfaitement plan I), qu’on nomme la platine de la machine pneumatique. Cette cloche a ses bords bien rodés et frottés avec du suif, pour assurer une fermeture exacte qui empêchera l'air extérieur de rentrer, quand le vide sera fait. L'espace additionnel est constitué par un cylindre creux G, de cuivre ou de cristal, nommé corps de pompe, dans l’intérieur duquel un piston peut glisser é frottement doux. Celui-ci est creusé, suivant son axe, d’un «muai cylindrique qu’une soupape Z, mobile de bas en haut, p« ut ouvrir ou fermer en temps

Fi*. 91.

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PESANTEUR

utile. Enfin, le tube T, que nous supposerons d'abord muni d’un robinet R, établit la communication entre le corps de pompe et la cloche M.

171. Jeu de la mnehlne. — Loi de la raréfaction. — Expliquons maintenant le jeu de la machine. Le robinet 11 étant fermé au début, et la soupape Z demeurant abaissée par son propre poids, on soulève le piston qui se trouvait placé d'abord au point le plus bas de sa course. La soupape Z reste fermée par la pression de l'air extérieur; aucun gaz ne peut pénétrer entre le piston et le corps de pompe; le vide se produit donc au-dessous du piston. Ouvrons le robinet : l’air du récipient se précipite dans l'espace vide qui lui est offert ; son volume, qui était V, volume de la cloche, devient V v, somme des volumes du récipient et du corps de pompe. Si donc H représente la pression initiale de l'air, la force élastique H, du gaz dans le récipient, après cette première ascension du piston, sera donnée, d’après la loi de Mariotte, par la formule : (V-t-r)H, = VII. D’où :

Elle est donc une fraction de la force élastique primitive exprimée par v Il est bien entendu que nous comprenons dans V et le volume du récipient et la capacité du tube T, capacité qui est d'ailleurs en général négligeable par rapport à celle de M. — Fermons U et faisons descendre le piston. L’air du corps de pompe diminue de volume, augmente de force élastique, et la soupape Z se soulève bientôt, parce qu'elle est plus pressée de bas en haut par l'air qu’on comprime dans le corps de pompe que de liant en lias par l'air extérieur; la portion de gaz enlevée an récipient s'échappe donc dans l’atmosphère, et le corps de pompe est ramené à son état primitif.

Recommençons la même série d'opérations; ou voit qu'à chaque ouverture du robinet c’est toujours comme un nouvel espace vide V qu’on met en communication avec l'air raréfié du récipient ; donc, après la deuxième ascension du piston, la force élastique H. du gaz confiné sera devenue :

après la troisième

apres la m"