ET LA

Ninis avons dît, h h lin du dornior chapitre, que. In nalure 'II' la forci! à emitloyer irtant donnée, il importail de coniiallre IVtion que cette force exerçait d'abord sur le corps choisi ">iiinie intermédiaire pour le Iransmetire. Dans les macliines ilimni(juc$, le corps universellement employé est l'eau et la ^a[)eiir «feau ; il convient donc de rappeler en peu de mots les lois qui caractérisent l'action de la chaleur sur l'eau et la vapeur d'eau.

e iIr lu pr^Bion de la vapeur

■ Ac !■ «aprnr d>nn. — Si dans la chambre d'un, iurumvtre on introduit de l'eau, une partie de cette eau se U|)oriae iiomédiatement. c'esl-â-dire passe ;i l'état gazcu\ non pcniianenl.

Ce piiénomêne, si facile ù constater dans le vide d'un barom-Hre. se produit lorsque la surface de l'eau est soumise à une pivsÂÎon quelconque; seulement la quanlité de vapeur fournie 'itric avec la pression et avec la température, mais il y a toujours

I "ImcIÎûu de vaiM-ur, même aux plus basses températures.

43 DES MACUIfiES Â VAPEUR.

La vapeur pure est sans odeur ni saveur, parfaitement incolore et transparente comme Tair. La vapeur qui sort des machines sous forme de flocons et de nuages est un mélange de vapeur pure et de particules déjà condensées. Cette condensation varie avec Tétat de l'atmosphère ; pendant les grandes chaleurs et lorsque Tair est privé d*eau, il y a peu de condensation et la vapeur qui sort d'une machine est dissipée dansTalmosphére en restant presque invisible. Si, au contraire, l'air est saturé d'humidité, la vapeur qui sort des machines est condensée en presque totalité et forme des nuages abondants et persistants.

Dans l'intérieur des machines bien construites, la vapeur, avant d'exercer son action, doit rester incolore et transparente; toutes les fois qu'il y a condensation partielle, il se produit des résistances intérieures et une perte de pression dont nous montrerons l'importance.

Le passage de l'eau à l'état de vapeur s'obtient par évaporation ou vaporisation.

ÉvaiNiratioB. — L'évaporation est la formation lente de la vapeur à la surface de l'eau aux températures ordinaires. Dans les pliénoménes physiologiques et météorologiques l'évaporation joue un rôle très-important, mais nul pour ainsi dire, du moins jusqu'à ce jour, dans les machines à vapeur. Rien, du reste, n'indique Timpossibilité d'utiliser la vapeur produite par évaporation et obtenue souvent en grande abondance dans certaines industries.

¥aporiMiti<Mi. — La vaporisation est la formation rapide de la vapeur obtenue soit par l'élévation de la température, soit par la diminution de la pression à la surface du liquide. Le premier proci'dé est celui mis en pratique pour obtenir la vapeur employée dans les machines, et la chaleur est habituellement demandée à la combustion d'un certain nombre de corps, c'est-à-dire à leur combinaison avec l'oxygène de l'air.

La vaporisation est accompagnée de VébullUion, — L'ébuUition

CONSIDÉRATIONS GÉSÉIULES. 45

mmprend les divers |ilii!!noaièncs suivants : dt^gngemeiil de l'air contenu dans IVau ; formation de vapeur û la partie inl'éricurc du vase el sur les parois en contact avec la source de chaleur ; niouvemenl ascensionnel des bulles de vapeur et soulèvement lie la masse d'eau : courants verticaux dans la masse du liquide. Ci-s courants sont utilisés dans l'industrie pour l'enlt^vciuent des matières que l'eau tient en suspension.

Sous la pression deO",76 de mercure, la vaporisation de l'eau ;i li-'u il la température de 100". C'est précisiiment cette vapon-alionsous lu pression moyenne de O^JS qui définit la limite supérieure do notre ûclielle tliermométriquc, correspomlatit ilOfl* centigrades.

Dans les localités trés-êiev6cs au-dessus du niveau de la mer, Itleitipi'Tature de la vaporisation diminue. Ainsi : k Mexico elle ne serait que de 92°; Au sommet du mont Blanc, de 85".

Enfiu ta lempiTaturc de vaporisation varie avec la composition tWmique de l'eau, c'est-i-dire avec la nature des sels qu'elle ticnlen dissolution.

L'eau saturée de carbonate de soude bout à. . . 108";

— sel marin 110°;

— sel ammoniac lli";

— carbonate de potasse IW;

— chlorure de chaux 180°.

Les matières en suspension, pourvu que leur quantité ne soit [taicimsidérable, ne paraissent pas modifier la température de li'imllition de l'eau.

rfyniBllw de Tcao dmna des laiieB doei. Gbb privée d'air.

-Les phénomènes qui accompagnent l'ébullition de l'eau h l'iir libre cl sous la pression de l'atmosphère sont plus com- [iliqué* lorsque l'ébullition est produite dans un vase clos capalitpile supporter des pressions supérieures à celle de Hilmoîphiire. Malheureusement ces vases sont opaques, et il est pour iiin»i dire iiii|K)ssiblc d'observer directement ce qui se passe à

leur intérieur. La présence de l'air dans l'eau joue un rôle considérable et des expériences récentes sont venues démontrer que l'eau privée d'air pouvait rester liquide à des températures inférieures à 0° et très-supérieures à 1 00** ; on a pu conserver de l'eau liquide de — 12** à -h 188**, doublant ainsi l'étendue de l'échelle tliermométrique.

Lorsqu'une quantité d'air pour ainsi dire infinitésimale était mise en contact avec de l'eau maintenue liquide à ces températures exceptionnelles de 150 à 1 60'', la vaporisation se produisait immédiatement avec une violence extrême ; il suffisait de loucher avec la pointe d'un crayon une goutte d'eau en suspension dans une masse d'huile pour amener la vaporisation instantanée et foudroyante de celle goutte d'eau.

Expériences de Cirowe. — On a aussi récemment signalé uo fait singulier dans l'ébuUition. M. Growe, après avoir soumis une certaine quantité d'eau à une ébuliition prolongée, de manière a en expulser tout l'air qu'elle paraissait contenir, plaça cette eau dans un tube courbé deux fois à angle droit au tiers de sa longueur. L'eau n'occupait que le tiers inférieur. Elle fut soumise à une nouvelle et longue ébuliition, puis les deux autres tiers du tube furent remplis d'huile d'olive pure, et Textrèmitè ouverle du tube plongée dans une cloche remplie d'huile.

Lorsqu'on chauffa Icau de nouveau, les bulles de vapeur se condenseront dans l'huile, mais chacune de ces bulles laissait derrière elle une bulle beaucoup plus petite ne contenant que de l'azote.

11 semble donc que, si l'expulsion de l'oxygène s'effectue facilement, il n'en est pas de même de l'azote qui, malgré des " ébuUitions réitérées, resterait intimement uni à l'eau.

Enfin la forme du vase dans lequel on échauffe l'eau a une "^ inflironce sur la production et la marche des bulles de vapeur. ^ Nous parlerons plus en détail do ces phénomènes nouvelle- " ment constatés, dans les leçons sur l'eau et sur les eiplo- "

CO>SIDÉIlATIO.NS GÉNÉRALES. 45

sions; mais nous devons dès maintenant signaler Timporlance des études à faire sur tout ce qui concerne la vaporisation de l'eau.

T^auOom wàmximuk. ¥ape«r mmÊmrée, — NouS avOUS dit quC, si

Ton introduit de l'eau dans la chambre d'un baromètre à mercure, il y aura production d'une certaine quantité de vapeur. Ajoutons qu'il y aura dépression du mercure et diminution de la hauteur barométrique.

Si l'on augmente la hauteur de la chambre barométrique et qu'il y ait encore de l'eau sur le mercure, une nouvelle quantité d'eau se vaporisera, mais la hauteur du mercure ne variera pas. Inversement, si on diminue la capacité de la chambre barométrique, une partie de la vapeur redeviendra liquide, mais la hauteur du mercure restera constante: On en conclut que, pour une température donnée, il eiiste une tension de la vapeur déterminée et invariable. Cette tension se nomme tenûon maxima de la vapeur.

La vapeur qui se trouve à cet état prend le nom de vapeur raturée. En d'autres termes, pour une température donnée, un espace fermé, mis en communication avec l'eau, ne peut absorber qu'une quantité déterminée de vapeur. On dit alors que cet espace est saturé de vapeur, l'expression de saturation s'appliqnant également à la vapeur qui remplit une capacité quelconque et à celte capacité elle-même.

PbéaoïBéBcs de l'état sphéroidai. — L'cau, en contacl avcc un métal trés-chaud, ne se vaporise pas instantanément, elle foniie un globule tournoyant sur lui-même et paraissant, pendant un temps plus ou moins long, comme suspendu au-dessus de la plaque échauffée ; puis, à un moment donné, la masse entière passe brusquement à l'état de vapeur. On ignore quelles sont les pressions par lesquelles passent ces quantités de vapeur avant de disparaîlre dans Tatmosphére; mais on suppose que de la vapeur ainsi produite dans un vase clos peut arriver i\ des pressions considérables. L'on a vu, dans les expériences

U DES MiClUNES A TAPEUR.

signalées pour la première fois par M. Boutigny (d'Ëvreux) sur l*état sphéroîdal de Teau, rexplication des productions abondantes de vapeur qui se produisent instantanément quand, dans une chaudière portée au rouge, un chauffeur négligent laisse entrer de Teau. On suppose que Teau, comme dans Télal sphéroîdal, reste liquide à une température très-élevée, puis, que, se transformant subitement en vapeur, elle atteint une pression supérieure à la résistance des parois de la chaudière.

BfeMTC d« la prgBrfoa «es Siw et «es vapcm. — La prCSsiOD

des gaz et des vapeurs se mesure en France en atmosphères et en dixièmes d'atmosphère.

La pression atmosphérique elle-même s^évalue en kilogrammes.

En temps ordinaire et au niveau moyen de la mer, la pression atmospliérique est contrebalancée par une colonne d*eau d'une hauteur de 10"*, 533, ou par une colonne de mercure de 0"',76. — Le mètre cube d'eau pesant exactement 1,000 kilog. ou 1 tonne, la pression atmosphérique sur une surface de 1 mètre carré sera de 10,335 kilog.; sur 1 décimètre carré, 103^,55; sur 1 centimètre carré, 1^,053.

En supprimant les 33 millièmes qui entrent dans cette dernière valeur, on arrive à cette formule si pratique :

ce La pression atmosphérique est de 1 kilog. par centimètre carré. »

Une cliaudièrc renfermant de la vapeur dont la pression accusée par les manomètres est de 5 atmosphères, subit par conséquent (le rinlérieur à l'extérieur une pression de 5 kilog. par centimètre carré, et, si on déduit la pression atmosphérique qui s*exercc de rexlérieur à Tintérieur, une pression effective de 4 kilog. par centimètre carré.

En Angleterre, on déduit toujours la pression atmosphérique lorsque Ton parle de la pression dans les chaudières. En France, au contraire, on évalue la pression intérieure sans

lenir compte de la pression citèricurc. Nousaurons à rappeler celle difli-rencc lorsqu'il s'agira des épreuves à faire subir au\ chaud iùres.

En Anylolcrre, les pressions s'évaluent en livres par ponce tané.

La livre anglaise est de 0',4ô5.

Le pouce carré est de 0'M5.

La pression de 1 livre par pouce carrû équivaut donc à celle de 0'.45ô sur 6'\A5 ou de 0'',070 sur I ccnliuiélrc tarrù.

Les chiffres ci-aprés, extraits des tables du général Moriii, donnent la correspondance des pression» les plus usitées en mesures françaises et anglaises, et réciproquement :

■EsiTRu rRJiirc>iKs. kesures auguises.