vapeur d'eau, l'eau liquide, la glace sont chtiniqucmcnt

iiiiir uièine substance; cependant il n'est pas iadifréreiil de

[irendre comme corps intermédiaire l'eau à l'un quelconque de

CCS trois étals.

Ine machine thermique, à laquelle on fouriiirnit graluilemenl de la vapeur d'eau, dépenserait moins de combustible pour dilater cette vapeur qu'une inachiuc thermique a laquelle on ne rournirait que de l'eau liquide, et celle-ci b. son tour demanilcniit moins de charbon qu'uue machine dans la chaudière di' iaiiuelle on ne pourrait introduire que des quartiers de glace. Lj quantité de chaleur nécessaire pour que le corps inleriuéili;iire passe de l'état solide à l'étal liquide, de Télat liquide i l'èlal gaieui, doit être comptée comme produisant un travail ÎDlmpur qui n'est pas un travail recueilli sur l'arbre, mais qui nVn est [tas moins un travail véritable correspondant à un rhangemenl dans le volume du corps intermédiaire.

Comme celle quantité de chaleur n'est pas la même pour toutes les substances, — ce que l'on exprime habituellement m disant que la chaleur latente n'est pas la m^me pour tous les liquides. — l'emploi de telle ou telle substance peut exereer une inflnence sur la dépense du combustible, llâlons-nous toulcfoia de ilire, — et c'est ici que se concilient ces réponses si conlrailicluirvs, — que dans toutes les machines thermiques connues jusqu'à r« jour la quantité de ciialeur qui se convertit en travail «t très-faible. L'écart entre le travail recueilli définitivement et le IraTail qui correspond à la quantité de chaleur produite est si considérable, qu'il semble assez indifférent qu'une partie it cette chaleur, non utilisée, soit employée à produire des {Rangements d'état moléculaire dans le corps intermédiaire ou 4e» changements dans le volume des gaz employés^ uu perdue parle rayonnement des surfaces métalliques, ou entraînée dans h cliemiiM'e avec les gaz du foyer.

Ea rail, nous allons voir tous les corps successivement pro-

posés demeurer inférieurs à la vapeur d'eau pour des molifs étrangers aux phénomènes sur lesquels repose la théorie mécanique de la chaleur.

Nous envisagerons successivement les machines : A air chaud, A vapeurs combinées, A ammoniaque.

WLeproehem faits * remploi d« la vapeur d'eaa. Cklfllrai

Indiqués par M. Resaanit. — Dés quc Ics premières notioDS relatives à la théorie mécanique de la chaleur ont été un peu répandues, on a examiné si dans les machines à vapeur h chaleur fournie par le foyer était convertie en travail; on a trouvé que la conversion ne portait que sur des fractions extrêmement petites, et on a poussé un véritable cri d^alarme. Il semblait, dit Yerdet, quon n^eût plus quà mettre au fwmbre des appareils les plm grossiers le plus puissant moteur de notre industrie.

M. Regnault, le premier, a donné des chiffres qui permettaient de conclure à Textrt^me imperfection de la machine à vapeur.

Dans une machine à détente et sans condensation, où la vapeur entre sous une pression de 5 atmosphères et sort sous la pression de Tatmosphére ambiante, la quantité de chaleur possédée par la vapeur est,

Au moment où elle entre dans le cylindre, de. . 653 calories. Au moment où elle en isort 657 —

La quantité de chaleur absorbée et transformée en travail mécanique serait donc seulement de 1 6 calories, c'est-à-dire 1/40 do la chaleur produite, sans tenir compte de celle perdue par la cheminée.

En supposant la même machine pourvue d'un condenseur, la quantité de chaleur que possède la vapeur, au moment où elle entre dans le condenseur, serait réduite à 6! 9 calories;

la chaleur, utilisée serait de 34 .calories, soit 1/20 de la chaleur produite.

ExpérieMces de H. Hini. — Il y aurait unc première correction

à apporter à ces chiffres. Il faudrait tenir compte de l'élévation

de température de l'eau de condensation, élévation dont on

profite en refoulant cette eau dans la chaudière; il y a là 10,

15, 20 calories à ajouter aux 16 ou aux 54 signalées par

M. Regnault. Mais on doit faire une correction beaucoup plus

importante et dont la valeur a été signalée par H. Him : nous

voulons parler du phénomène de la détente.

M. Regnault a supposé que la vapeur, à sa sortie du cylindre,

était de la vapeur saturée ; or, il n'en est rien. La vapeur, en se

détendant, ne reste pas saturée. M. Hirn a enfermé de la vapeur

dans un cylindre de 2 mètres de longueur, fermé à ses deux

extrémités par des plaques en verre. Tant que la vapeur a été

saturée et sèche, le cylindre a été transparent ; en mettant en

communication la vapeur avec l'atmosphère, il y a eu détente,

et au même instant le cylindre a semblé rempli d'un nuage de

la plus complète opacité. Ce nuage était évidemment formé de

\Tipeur saturée et d'eau liquide. Or, toute la partie redevenue

eau a absorbé une partie notable de la chaleur disponible ; on

doit compter comme ayant été convertie en travail celte partie

de chaleur dépensée pendant la détente.

Dans des expériences très-précises, M. Hirn a trouvé que le coefficient de rendement, au lieu d'être 1/40 ou i/20, devait tire de 1/iO, 1/8 et même 1/6.

La pratique générale de l'industrie a confirmé ces vues théoriques. L'emploi des détentes de plus en plus longues a conduit à des économies de combustible considérables, et on peut conclure, avec Verdet, que la condensation pendant la détente est le mécanisme physique auquel la machine à vapeur d'eau doit la plus grande partie de sa force motrice.

76 DES Machines a vapedr

g 3. -* Machines à air chaud.

AvMiUifM «ttribnés * i'«;npioi de Tair cImi«4. — Lcs remarquables expériences de M. Hirn n'ont pas découragé les partisans de Tair chaud, et on a formulé au sujet de remploi de ce gaz les plus brillantes espérances.

Avec Tair chaud, a-t-on dit, point de chaleur perdue pour la transformation d'un corps liquide en un gaz permanent, point de limite à Télévation de la température, point de chances d'explosion, point de difficultés semblables à celles que présente la recherche de l'eau de bonne qualité.

Jamais cependant les faits n'ont répondu à ces espéranoeSi et les machines à air successivement proposées disparaissent devant les machines à vapeur d'eau.

Parmi les avantages que nous venons d'énumérer, il y en a un pourtant dont la théorie mécanique de la chaleur accuse la valeur incontestable : nous voulons parler de la possibilité d'élever la température et d'augmenter l'écart entre les températures initiale et finale. On ne peut porter la température de l'eau à plus de 180*, parce que Ton arrive à des pressions de 10 ou 11 almosphéres que la nature des enveloppes employées ne permet pas de dépasser.

Avec l'air, on peut atteindre 275** et on n a que deux atmosphères de pression dans le cylindre; on a donc un approvisionnement de chaleur considérable, sans être forcé d'arriver à des pressions qui exigent des enveloppes extraordinairemcnt résistantes.

Tout cela est vrai, mais on n'a pas tenu compte d'un fait matériel qui est venu mettre obstacle à l'emploi de Tair à ces températures élevées. Tandis que la vapeur d'eau n'exerce aucune action sur le métal, tandis que, par son mélange avec la vapeur condensée dans les cylindres, elle semble lubrifier

CONSIDERATIONS GENERUES. 77

la surface de ces derniers, l'air chaud brûle les garnitures, oxyde et détruit toutes les surfaces mélolliqucs dès qu'on veul l'employer à une température élevée.

Nous rencontrons donc déjà un de ces phénomènes secondaires en apparence, mais dont l'influence est décisive. 11 y a plus; et, dans une machine à air chaud, les choses ne se passent pas aussi simplement que le supposent les partisans de ces appareils. SU n'y a pas de perte de chaleur pour faire passer la vapeur à l'état d'eau, il y a perte de chaleur pour ramener l'air dilaté a son volume primitif. C'est c« que Verdet, dans ses deux admirables leçons professées en 1862 devant la Société chimique de Paris, a démontré dans des termes que nous ne pouvons que reproduire :

«Sans doute, dit cet illustre physicien, dans une machine à air on peut convci tir la totalité d'une quantité déterminée de chaleur en travail, s'il ne s'agit que de soulever une fois pour toutes un piston chargé de poids et de l'abandonner ensuite dans la position où on l'a amené. Mais c'est d'une tout autre fonction de la machine que l'industrie a besoin. Il lui faut une action continue, un mouvement périodique se reproduisant sans cesse dans la machine aussi longtemps qu'est appliquée laolion de la chaleur. 11 faut, par exemple, que, dans une machine à air, le piston, oprés s'être soulevé à une liautoiir dtlerminée, retourne à sa position primitive et que la succession de ces deux mouvements alternatifs soit indéfiniment répi'lée. Mais l'air situé au-dessous du piston oppose an niouvenienl descendant une résistance qui ne peut être surmontée que par la dépense d'une certaine quantité de travail ; il ^érJiaulTe en même temps qu'il se comprime, et la chaleur qu'il déga^^c? doit lui être soustraite pour rétablir entièrement lét;it primilif. Donc, si dans la première période dn jeu de la macliine la totalité de la chaleur qui lui est communiquée peut ^ transformer en travail, dans la seconde période une partie du travail ainsi développé est consommée en reproduisant de

la chaleur dans la machine elle-même ; le reste seulement est disponible à rextérieur. »

Poursuivant son analyse pour apprécier ce que peut ôtre celte dilTérence entre la chaleur qui existe au commencement d'une période, et la chaleur qui demeure à la fin de celte période, et reprenant les procédés d'analyse indiqués pour la première fois par Clapeyron, Verdet arrive à trouver pour coefficient de rendement de la machine à air de Robert Stirling, qui peut servir de type pour toutes les machines de ce genre, un chiffre de 2/7**, c'est-à-dire un chiffre qui n'a. pas sur ceux de M. Him pour la machine à vapeur un avantage tel qu'il en faille conclure que Tune des machines possède sur l'autre un avanbge marqué.

Nous venons de considérer comme un avantage des machines à air de n'avoir, pour des températures de 273", qu'une atmosphère effective de pression ; mais, au point de vue pratique, sera-t-il indifférent, pour les machines fixes et surtout pour les machines locomotives, d'avoir par centimètre carré de surface de piston des efforts de 1 kilogr. ou de 10 kilogr. ? Avec le premier chiffre, il faudra décupler la surface des pistons, c'est-à-dire mettre en œuvre des masses métalliques de dimensions énormes, dont les frottements, dont les réactions absorberont certainement des quantités de travail et de chaleur supérieures à celles dont l'emploi de l'air chaud faisait espérer la réalisation.

^rœédén poar coii«erver la chaleiir employée A échavCTer «ae

maiMe de «as. — Dans toule Ics uiachincs à air, il faut, pour rlia(|ue coiirs(» <lii piston, dilater une masse détermini'nî de gai, et employer pour cela une certaine quantité de chaleur. On s'est beaucoup préoccupé des moyens de conserver cette chahuii, de façon à la faire servir une seconde fois, une tmisième fois, indélininient même à la dilatation, soit de la même masse d'air, soit d'une masse équivalente. On a un instant considén» ce problème connue résolu. En faisant passer un courant d'air

(»>Sa)KRATia\S GÉN£llALES. 79

cltauil à travers une succession de tuiles métalliques ou û traders une caisse reiuplîc flegronaillc de plomb, l'air abandonnait presque complètement sa chaleur à ces substances ; el, si im faisait ensuite passer en sens inverse un courant d'air froid à Iravers ces toiles mùlalliques ou cette gi'onailk', cet air s'édiaufTail cl attcignuit presque la température du premier courant d'air chaud.

Tous les ingénieurs qui se sont occupi^s des machines à air duud ont attaché une grande importance à cet abandon ol à cette reprise de la chaleur. Ericson, notamment, a construit tai États-llnis une grande machine dans laquelle la chaleur (lait successivement déposée el reprise dans un massif composa de plusieurs épaisseurs de toiles métalliques, désigné sous le nom du r^gAiérateur. Mais aujourd'hui, on semble ne pas attacher à cet emmagasiuement de la chaleur la même importance qu'autrefois ; le passage des gaz ù travers les toiles mùlalliques donne lieu à des contre-pressions imporlantes, et, diDS c«s dernières machines, Ericson rejette dans l'almosphéi'C l'air qui a servi h une oscillation du piston, comme un le fait dans les machines à vapeur sans condenseur. Nous décrirons très-sommairement la dernière machine proposée par Ericson.

*rwmurt wrtiHii; d'EricMMt. — La maclilne se compose il'oB large cylindre horizontal. Um: partie, la moitié environ, bnue a\n- un autre cylindre concentrique intérieur el un rond annulaire une capacité que fermera d'autre part un pist«i : c'est dans fH espace fermé que s'échauffera l'air, le fotiLT èlanl dans le cylindre intérieur ; une soupape , uu-

(If par la machine même, peut mettre cet espace fermé

' 'ommunication avec l'air extérieur. L'autre partie du cy- "(ilre est alésix- et ouverte h son extrémité ; doux pislous s'y

uvcnt : l'un, le plus rapproché de la partie ouverte, que

u<jus appelerons pJKon mnleur, met en mouvement un arbre horiionlsl par l'iulermédiairc de deux glissières et ilo mani-

OES MACIIDES A \kniR. .

,jut ; i] es( traverW; à frotlenicnl ilous par une lige, niue pir I liitat àe la macliine, une iiuinivelle et une bicUe, cl qui cp- 1 frûae iffl»^ ^^ "louveiiteiit un second pislo», ptxton alimeii- p iMt ïfinoiivanl en Ire le foyer et le piston moteur. Cesilrui fJ nistmiï son! perciis d'ouvertures fermées par des soupapa ■ ■^^ntdc (icliors en dedans; mais les soupapes du pislon = illmcnlairc mi sont que Inis-laiblement appliquées contre 1» « Miïcrlurcs, tandis que celles du pislon moteur sont ^Hi^l^ niHS <ï« ""^ certaine force au moyen de conlre-poids d è jnjcrs. l*s deux pistons niarclient avec des vitesses Irîs-diloi^lRS et trés-varit^os. Nous allons supposer la marhineca «iWivcnieiil et nous allons indiquer, en même temps, la uiarck jes pistons et leur elïet.

pjriims de rinslant oii le piston moteur se trouve au point if nlu» raiiproché ilc l'extrémité ouverte, le piston alimentuin ^ffl alurs éloigné de 0"',0(i5 ; la marchcayaiil lieu, Icsdeui p^,in!> se rapprocheront du loyer, mats le piston alimcntiirt Lf^cuup plus rapidement, en soric que la distance des dent ^jjoiis uujj'mcnle jusqu'à atteindre 0"',5-i5; l'uir étant rartfiè ^fff les deux pistons, l'air extérieur soulèvera les soupape» jj nislon moteur et s'introduira entre les deux pistons, U» ^^jiMiM continuent ii se rapprocher du foyer, mais alors It - I iitoleur u la plus grande vitesse; la capacité entre lei , V ilKiiiiiue, la pression de l'air augmente; l'air soulèrt lupupes du piston alimentaire, et se répand 'utoure le l'uyer, où il s'écliuulTe rupidi'imut lieuses surfaces chaudes qu'il y tnuive. lie) ('{ipahie d'exercer une pression sur les pis- Uinienlaire, dont la soupape D qui e\iste sur ses deui llpiston nioleiir, urrivenli ; l'air iH'hauftr ri')MiusM t OfiU comme mufi-Hr-.k , Si' meut iluii!> le

CO!VSIDÉRATIO>'S GÉNÉRALES. 81

mèi) e sens, et après la période motrice de la course, les pistons ont repris les positions respectives que nous avons supposées au commencement. Le moindre mouvement en arriérc du piston alimentaire ferme sa soupape ; à ce moment aussi, le mouvement de la machine ouvre la soupape placée au-dessus du foyer, qui laisse échapper l'air ayant travaillé et qui se referme bientôt ; la marche continue de la même façon. Pour éviter que la chaleur du foyer n'échauffe par transmission Tair compris entre les deux pistons pendant l'aspiration, le piston alimentaire est formé de plaques de tôle entre lesquelles on a tassé du charbon pilé.

On voit que la machine n'est motrice que pendant la moitié de son mouvement tant que le piston moteur s'éloigne du foyer ; les mouvements des pistons, pendant l'autre moitié, sont entretenus par le volant, et ce sont les dispositions particulières des bielles et des manivelles qui procurent les mouvements variés que nous avons signalés. Il résulte aussi de ces dispositions que, pour mettre la machine en train, il faut mettre directement à la main le volant en mouvement.

(In a expérimenté une machine de ce système au Conservatoire des arts et métiers. Le rendement était faible, 0",50 environ; elle consommait 5 à 6 kilogr. de houille par force de cheval et par heure.

Machine dite gazomoteur de 91. Selon. — Une autrC machine,

dite gazomoteur, a été proposée par M. Belou. Elle a été expérimentée par M. Tresca. Nous ne saurions mieux faire que de reproduire la note publiée à cette occasion par cet habile ingénieur ; elle nous paraît résumer, d'une manière très-nette, la situation actuelle des machines à air.

Le brevet de M. Belou date du 30 mars 1860, et, au moment des expériences, le système se composait essentiellement :

1'' D'un cylindre moteur d'un diamètre de 0'",50, dans lequel se mouvait un piston ayant une course de 0"',8o; ce piston était mis en mouvement par l'action de l'air insufflé par un

appareil spécial, et en partie chauffé par son passage au travers d'une grille chargée de combustible en ignitioq.

Le cylindre était entouré d'un matelas d'air emprisonné dans une enveloppe de tôle, non garnie de douves en bois. L'admission dans le cylindre s'opérait au moyen de clapets soulevés par des cames, en s'aidant de l'avance à Téchappcment pour leur levée ; ces clapets étaient formés de surfaces planes reposant sur des sièges en couteau. L'échappement se faisait dans des conditions identiques, avec cette différence cependant que les plans de contact étaient verticaux;

2"" D'un cylindre soufflant à double effet, dont le diamètre était le même que celui du cylindre moteur, mais dont la course était limitée à 0",475.

L'arbre, portant les deux manivelles calées l'une par rapport à l'autre sous un angle de 80*, était muni d'un volant, et c'est par son intermédiaire qu'une partie de la puissance motrice développée dans le cylindre moteur était tr ansmise au piston de la machine soufflante, chargée d'aspirer et de comprimer l'air nécessaire à l'alimentation du cylindre moteur;

5* D'un foyer clos, muni d'une trémie rotative servant à l'introduction du combustible.

L'air, préalablement comprinié dans la machine soufflante, ne passait que partiellement dans ce foyer. Un modérateur à force centrifuge, dans le genre des modérateurs Farcot, élait destiné à fractionner l'air insufflé, de manière qu'après la réunion de celui-ci avec les produits de la combustion, la température fût encore maintenue dans des limites convenables;

4" D'un réservoir i\ air comprimé pouvant être mis en communication, soit avec le cylindre moteur, soit avec le cylindre soufflant, et formant magasin d'air comprimé pour la mise en marche de l'appareil après chaque arrêt.

Un des inconvénients les plus notables de celte machine réside dans la haute température des gaz. Le plomb des joints fondant à 320", les différents organes de la machine se trou-

venl soumis, pendant son fonctionnement, à une température excessive. I/emploi de cordes métalliques dans les joints n'obvie que partiellement à cet inconvénient grave, auquel il aous paraît difficile d'échapper dans les machines analogues. Le bleuissage de la tige du piston indique assez quelle peut être l'influence de cet échauflement.

D'après les calculs qui ont été faits sur celle machine, le travail total peut être ainsi réparti :

Travail d^alimentalion 0.335

Effel ufiie 0.225

Résistances passives (par difTérence) 0.442

Ces chiffres résument à peu près les conditions de fonctionnement des machines à air chaud alimentées par des machines soufflantes. On pourrait encore, bien qu'avec moins de certitude, formuler quelques indications sur l'utilisation du combustible, en admettant que tout Tair s'échappe à une tempe- » rature voisine de 250°, ce qui est certainement au-dessous de la vérité. A raison de 48 tours par minute, la perte par Téchappemenl seul s'élèverait a la moitié de toute la chaleur produite par la combustion.

Ha^iiiiic Lanbercan. — La machine a air chaud présentée par M. Laubereau est, comme la machine Ericson, une ma- *^liine à simple effet. Une masse d'air chaud est introduite sous un piston et soulève ce piston; dès que Tair se refroidit, le piston redescend, et un volant entretient la régularité du mouvement. Pour obtenir réchauffement et le refroidissement alternatifs d'une môme masse d'air, M. Laubereau fait passer ^'Wle masse d'air dans les deux parties d*un cylindre vertical flontla partie inférieure est directement échauffée par un foyer, ^t la partie supérieure constamment refroidie par un courant d'eau froide. Ces deux parties sont séparées par un piston dont les oscillations sont en rapport avec les oscillations du piston Ju cslindre moteur.

Hachines * «Ir dilaté par la combostloB dn gai d*éclairafc.

— Le principe de ces machines est fort simple : c'est Papplicalion de la dilatation de Tair par la chaleur qui se dégage dans la combustion d'un mélange d'air et de gaz d'éclairage. On fait arriver successivement, de chaque côté d'un piston se mouvant dans un corps de pompe fermé, des mélanges, en propo^ lion convenable, d'air et de gaz d'éclairage, et l'on enflamme ces mélanges par l'étincelle d'induction provenant d'une bobine de Ituhmkorff; le piston prend, sous l'action de ces explosions successives, un mouvement alternatif que l'on transmet, et que l'on transforme en mouvement de rotation continu par une tige, une bielle et une manivelle, comme dans toutes les machines h vapeur; un volant régularise le mouvement ainsi obtenu.

Travanx d« Lebou. — La machine à gaz, telle que nous venons de la décrire, a été conçue par Lebon, ingénieur des ponts et chaussées, mort à Tâge de trente-six ans d'une mort mystérieuse.

Après avoir pris un brevet, en 1 799, pour un moyen nouveau d'employer les combustibles à la production de la chaleur et de la lumière, Lebon indiquait la possibilité de construire des machines analogues aux machines à vapeur et qui seraient mues par la force expansive des gaz permanents. Ainsi que le fait observer la Compagnie parisienne de chauffage et d'éclairage par le gaz, la description donnée par Lebon d'une machine marchant par le gaz peut s'appliquer à toutes les machines qui ont été créées après lui.

Le gaz est produit dans un réservoir spécial; un cylindre dans lequel se meut un piston reçoit successivement, à l'avant et à l'arrière, un mélange d'air et de gaz ; ce mélange enflammé produit une force d'expansion qui fait mouvoir le piston.

Lebon indique les pompes à air et à gaz mues par la machine elle-même; il suppose enfin l'inflammation du gaz produite par l'étincelle électrique, qui peut, dit-il, s'effectuer dans des vaisseaux fermés.

OWSlfiÉHATIOXS r.ÉNÉRALES, 85

Celle dcscriplion n'esl-elle pas ccIIl' des machines à gai que nous voyons aujourd'hui tiavaillei' dans toutes les rues de Paris? Lebon n'y ajoulail qu'une chose : il conseillait de produire le mélange el la détonation dans un vase autre que le corps de pompe, de manière à éviter l'échauilcment qui se proiluit dans cette pièce importante de la machine. On verra probablement se produire comme un perfectionnement breveti; la ri'alisation d'une combinaison annoncL>e par l'ingénieur qui, en drt-nuvrant l'èclaii-age au gaz, annonçait le moyen de transforiniT la lumière en chaleur et en force.

Notcwr Lcnoir. — Le motcur Lenoïr est la macliine à gaz la plus roimue : elle ressemble exièrieurement à une machine à U|)our; le cylindre est relativement plus gros, et il y a deux limirs au lieu d'un. Dans le cylindre s'introduit, par un des tiroirs, le mélange explosif, lomposé de 90 parties d'air et 10 de gaz d'éclairage; le second tiroiresl destiné à réchappeincnt in produits de la combustion. L'inllanimation du mélange aplusiC est produite par l'étincelle provenant d'uiu; bobine d'induction de RuhmkorfT agissant sous l'inllucnee de deux L'Ii'ments Bunsen. L'étincelle jaillit entre le piston et un fil <Je platine aboutissant sur le fond du cylindre qu'il Iraterse dans une tige de porcelaine qui l'isole ; le courant ifoil passer successivement dans eliacun des fils aboutissant aui eitrèmités du cylindre : c'est a quoi l'on arrive focileiiicnl par un commutileur mis en marche par la machine iiiéine.

Li machine Lcnoir peut s'installer partout où existe le gaz, sans enquête préalable; elle n'est soumise â aucun règlement; elle n'occupe que peu de place ; elle est légère et n'exige point de i-lteminée spéciale. Malheureusement, elle coùlo cher : elle ronsoirfme 2,500 à 3,000 litres de gaz par force de cheval et par heure, cl elle exige en outre une grande dépense d'eau pour n'froidir le cylindre et le piston moteur. Botrur HiiKOB. — Pans Ic molcur tlugon, on ajoute au nié-

lange de gaz cl d'air atmosphcnquo une petite quantité deau qui est vaporisée instantanément. Cette addition a pour but de prévenir Télévation de température que nous venons de signaler ; en outre, Tinflammation du mélange explosible, au lieu de se faire h Faide d une étincelle électrique, se fait à Taide d'un bec de gaz placé au point où se fait dans le cylindre riolroduction de ce mélange.

Maddae Oito et Langen. — La dernière Exposîtiou universelle de Paris renfermait une machine à gaz à simple effet, qui ne dépensait que i ,200 litres de gaz par force de cheval et par heure, et qui ne s échauffait pour ainsi dire pas.

Le cylindre est vertical. On introduit sous le piston un mélange d'air et de gaz qui s*enflamme en passant prés d*un bec allumé ; l'air situé sous le piston se dilate ; le piston est soulevé et pour ainsi dire projeté avec violence jusqu'à Textrémité de sa course ; en redescendant, il communique le mouvement à un orhre moleur. Dans la 'période ascendante, le mouvement est entretenu par un volant.

Le modèle exposé ne marchait qu'avec un bruit extrême ; mais cet inconvénient peut disparaître, et la machine Otto et Langen nous parait appelée à rendre des services à la petite industrie.

g 7). — Machines diverses.

Marhiara A Tapror combinera. — LcS machiuCS à Vapeurs

combinées, désignées quelquefois sous le nom de machinef à vaptiir mixtes^ de machines binaires^ ont pour point de départ ridée d'utiliser la chaleur provenant de la condensation de la vapeur d'eau pour vaporiser un corps qui abandonne l'état liquide à une température inférieure à 100^ On a ainsi, sans dépense nouvelle de combustible, une seconde force élastique dont Taction vient s'ajouter à celle de la vapeur d'eau.

CO.\Snt£nATIO\S GÉNÉR.aKS. 87

Les divers liquides dont l'emploi a clé proposé soni : L't'ther sulfurique. qui boul à ."7"; U'clilorofurine, qui boul à 61°; le sulfure de carbone, qui bout a io". Les deux premiers liquides seuls ont été employés. Les appareils à vapeur combinées se composent essenliellemcnl d'une cbaudicrp tubulaire produisanl la vapeur d'eau, d'uD curps de pompe dans lequel celle vapeur d'eau agit sur an piïlon ni qui communique avec un condenseur donl le liquide réfrigérant esl l'éllier ou le chloroforme. Ce condenseur, donl la température est muinfenue un peu supérieure au point d'ébullilion du liquide volafîl, fournit de l'eau liéde et de la Hpeur d'étber ou de chloiofornie. Celle vapeur est dirigée d3n<i un second corps de pompe el elle fait mouvoir un pislon dont le Iravail s'ajoute à celui du pislon a vapeur; amenée dans un condenseur tierméliquement fermé, elle se liquéfie et est rfprisr par des pompes alimentaires qui la ramènenl dans le premier condenseur. Théoriquement, la clialeur perdue dans cdle machine n'est plus que celle absrrWe par létbep ou le ddoroformc au moment de la condensation, quantité de chaleur tDoimlre que celle qui est nécessaire à la ^Bpeur d'eau. La partie du condenseur à eau qui contient lélher, le cylindre à vapeur d'étlier et le condenseur à étbcr forment un système entière- Dent clos. Théoriquement aussi, la même quanlilc d'élher peal servir indéfiniment.

■■riiiaf dm TrcmUcf. — M. du Trembley fit expérimenter, dès 18t0, des machines û vapeurs d'eau el d'éther combinées ; les plus connues sont :

Vae machine fixe conslruile 6 Lyon pour la crislallerie de la Gaillotièrc ;

Une machine de bateau, de 70 chevaux, installée sur le na- «ire le Iht Trembla/, faisant le service entre Marseille et Alger; Foc machine de bateau, sur le Galilée, construite à Lorient (ar rÊlat.

Pour ces trois machines, les résultats furent les mêmes : malgré les plus grandes précautions, Téther fuyait par les joints ; il semblait mcme, au dire des personnes qui avaient suivi la marche de la machine, qu'il suintait par les pores de la fonte; la perte s'élevait, en moyenne, à un demi-litre par heure; aussi, malgré la venlilation la plus énergique, on ne pouvait débarrasser complètement l'atmosphère de la vapeur d'éther ; il en résultait de fréquentes explosions. On dut donc abandonner toutes les machines de ce système, quel que pût être d'ailleurs l'avantage qu'elles présentaient au point de vue de l'économie dans la dépense du combustible.

machine dn Galilée. Emploi dn cMorofomie. — M. Lafond,

lieutenant de vaisseau, proposa de substituer le chloroforme à l'éther, les vapeurs de chloroforme n'étant pas inflammables. Les essais furent faits sur la machine du Galilée^ où, sauf de légères modifications, on se borna à remplacer un liquide par l'autre. Mais, d'une part, on reconnut que le chloroforme détériorait les garnitures, et, d'aulre part, que les vapeurs qui se répandaient toujours dans l'atmosphère avaient de propriétés asphyxianles : on dut renoncer à l'emploi du chloroforme.

L'emploi des vapeurs combinées a donc échoué d'une manière complète ; mais, si nous sommes entrés dans les détails qui précèdent, c'est que nous ne croyons pas cet échec irrévocable. L'emploi des liquides se vaporisant à des températures différentes est un moyen trop ingénieux d'employer une quantité de chaleur déterminée, pour que cette idée ne soit pas reprise un jour ; et rinsuccès de Téthcr, du seulement à sa grande fluidité, n'est pas une cause suffisante pour abandonner celte invention que l'on ne peut, en aucune façon, classer parmi les rêveries que chaque jour voit (clore.

Nnciiint^ à ammoninciue . — M. Frot, ingénieur de la marine, a proposé une machine motrice qui emploie ranimoniaque comme corps intermédiaire, mais dans des conditions toutes particulières. Tandis que les machines à air fonctionnent à

Faide d*un gaz permanent dont le volume change avec la température, tandis que les machines à vapeur d'eau, d*éther, de chloroforme, sont fondées sur la transformation en vapeur d'un h'quide enfermé dans un vase clos, la machine à ammoniaque est fondée sur Temploi de gaz introduits dans la chaudière h l'état de dissolution et dégagés de leur dissolution par l'intermédiaire de la chaleur.

n y a là une dissociation de deux corps différents, et cette séparation s'effeclue avec moins de dépense de chaleur que lorsqu'il faut vaincre la cohésion et faire passer un corps de Tëtat liquide à l'état gazeux.

Toutes les machines 'destinées à l'emploi de la vapeur d'eau peuvent, d'après M. Frot, marcher avec une dissolution ammoniacale ; la transformation n'est ni difficile ni chère : il faut principalement remplacer toutes les pièces de bronze par des pièces de fer forgé.

M. Frot a publié dans les Mémoires de la Société des ingénieurs civils un travail très-étendu sur les machines à ammoniaque ; nous empruntons à ce travail les renseignements suivants :

La chaudière est remplie d'une dissolution ammoniacale à 19*" du pèse-liqueurs ; on chauffe. Après un temps inférieur de moitié au temps nécessaire pour mettre en pression une chaudière pleine d'eau, on obtient une pression de 6 atmosphères à une température de ilO*" environ.

Les gaz, composés de 1/6 de vapeur d'eau et de 5/6 de gaz ammoniac, sont introduits dans le cylindre, où ils fonctionnent comme le fait la vapeur d'eau.

Après avoir transformé une partie de leur chaleur en travail, ces gaz sont dirigés dans les tubes d'un condenseur par surface, tubes autour desquels circule un courant d'eau froide; au sortir de ces tubes, les gaz déjà refroidis arrivent dans un réservoir désigné sous le nom de dissolnteur tubulaire^ où ils sont dissous de nouveau ; une pompe alimentaire refoule dans

00 DKS MACHINES A VAPEUR.

la chaudière le liquide saturé de gaz, cl le cercle est terminé.

M. Frot estime que de grands avantages seront réalisés par ces combinaisons, ci il espère obtenir à la fois :

Économie de combustible ;

Mise en pression rapide ;

Conservation des chaudières ;

Absence de dépôts salins.

Il faut attendre les enseignements derexpérience. Pour notre part, nous redoutons l'emploi, sur une grande échelle, d'une substance qui agit avec tant d'énergie sur les organes respiratoires de rhomme : qu'une fuite se manifeste, il sera impossible de demeurer auprès d'une machine à ammoniaque.

Nous ajouterons, et M. Tresoa a fait de suite à la Société des ingénieurs civils cette objection, que rien ne démontre que le liquide, qui pour se vaporiser exige le moins de chaleur, soit celui qui dans une période complète laisse disponible et transformée en travail la plus grande quantité de chaleur.

Acl4e carboniqoe. — Pondre A canon. — En SOngCant & la

force considérable que donne soit la dilatation de l'acide carbonique liquéfié et ramené à l'état gazeux, soit la dilatation des gaz produits lors de Tinllammation de la poudre à canon et des autres substances explosibles, on s'est demandé si ces divers corps ne pourraient pas être employés industriellement comme moteurs et agents de la transformation de la chaleur en force.

Jusqu'ici il n'a rien été proposé de sérieux, et la soudaineté, la violence des phénomènes explosifs, ont été des obstacles insurmontables. II ne faut pas cependant désespérer du succès, l/homme, qui a su discipliner les explosions du gaz et les produire à volonté de chaque cùté d'un piston, parviendra peutêtre à tirer parti de la force expansive que recèle chaque grain de poudre.

notrnrw électriques. — Verdct a démontré la relation qui existe cnire les moteurs thermiques et les moteurs électriques

irnsmÊftATIûNS CKSKIIAI.ES. Dl

ou magnêlo-électriques. ^eiçotifiqueinenl, l'analogie, nous iliruns mftme l'identiti, est coniplèle. Praliquorneiil, il n'a pas encore élé possîblu d'ulîliser la chaleur produite dans les réactions chimiques et d'en transformer une partie appréciable en force.

On 8 proposé plusieurs appareils extraordinairement ingénieux, mais qui ne pouvaient avoir aucun emploi industriol. Le rheval-étcctricilé, dit M. Dumas, coûte 20 ou 50 fois plus cher que le cheval-vapeur, et, dans de pareilles conditions, un motoir est impossible. On ne peut, jusqu'à ce jour, que demander îrdectricité d'accomplir une tâche secondaire, mais ni'ianmoins fort utile. Nous avons cité rinllammalion de masses gazeuses enferoiées dans des vases clos; nous ajouterons encore l'inlimmation de la poudre à distance, l'embitivage ou le débrayage d'urines dans les sonneries électriques et dans d'autres apparrib mécaniques.

Ona exprimé la pcnséed'eniprunlerl'éloctricité aux courants qui cïislenl duns le globe lerreslre; on créerait des accumula- Iwrs ou des réservoirs d'éJecIricilé comme on a des accumu- \»\faTs d'eau comprimée. Nous ne pouvons dire si cet emmagasinent d'une force naturelle pourra se réaliser d'une manière |ir.ilii|ue.

m*tmmit céN«r*i. — En résumé, aucune des substances quo Dous venons de passer rapidement en revue, air chaud, vapeurs eoiiibinées, ammoniaque, matières explosibles, n'a répondu m espéranrt^s conçues. Aucune machine, fondée sur l'emploi de rps corps intermédiaires, n'a pu entrer en lutte de quelque durée avec la machine à vapeur d'eau.

Plusieurs de ces substances ont dû être et seront probahleruenl longtemps encore écartées, à cause des dangers que prèwnle leur emploi. D'autres attaquent les parois des vases ou iW conduites qui servent a les recevoir. Pour d'autres enfin, linsucci-s est dû à l'ignorance dans laquelle sont beaucoup de personnes au sujet des relations qui existent entre la chaleur

93 DES MACRIXES A TAPEUR.

et la force. Avec d*a$sez faibles quantîlésde chaleur on obicnait des dilatations considérables, rapides, et on s'étonnait de ne recueillir, en définitive, qu^un travail assez faible. On peut le comprendre aujourd'hui : chaleur et force sont deux choses identiques ; si on n'emploie pas de chaleur, on ne recueillera pas de force ; si on n'emploie que peu de chaleur, on ne recueillera que peu de force. S'il en était autrement, de rien on ferait quelque chose, et la recherche du mouvement perpétuel ne serait plus une chimère.

La recherche d'un corps intermédiaire autre que l'eau n'a donc pas jusqu'ici conduit à des résultats pratiques appréciables, et nous ne pensons pas que de nouvelles recherches soient couronnées d'un plus grand succès. Comme abondance, on peut dire que l'eau se trouve à peu près partout ; son prix est insignifiant ; comme substance chimique, elle est d'une innocuité parfaite ; si elle a une chaleur latente de vaporisation plus grande que celle de beaucoup d'autres substances, ce désavantage est racheté par tant de qualités qu'il nous paiait difficile de trouver un corps qui la remplace.

Dans toutes les machines thermiques, il faut envisager une période complète de transformation du corps sous l'action de la chaleur, parcourir un cycle, comme l'ont dit Carnot et Clapeyron, compter la quantité de chaleur au départ et à l'arrivée, en tenant, bien entendu, compte de tous les phénomènes proiluits ; la (juantité de clialeur qu'on ne retrouve pas est celle qui a été convertie en travail. Or, dans ce cercle, dans cette évolution complote, les quantités de chaleur qu'absorbent les corps intermédiaires, soit pour changer d'état moléculaire comme les liquides qui passent à Télat gazeux et réciproquement, soit pour reprendre un volume initial comme les gaz permanents une première fois dilatés, sont très-comparables, et il n'y a pas d'avantage radical à tirer de la substitution d'un corps à un autre. Lorsque l'on dispose d'une quantité de chaleur déterminée, produite par la combustion d'un poids connu

(le charbon, la source pratique de la chaleur, il faut combattre toutes les causes de déperdition qui se présentent en quelque sorte à la fois :

Le rayonnement des surfaces métalliques ;

L'entrainement dans la cheminée de gaz à une haute lempérature ;

L'échauffement des enveloppes ;

Les condensations entre la chaudière et le cylindre; les fuites de vapeur ;

L'échappement de la vapeur lorsqu'elle est encore capable de se dilater.

On est arrivé, nous ne dirons pas à annuler, mais à atténuer toutes ces causes de perte de chaleur dans des proportions considérables, et la dépense du combustible, dans une période de moins de 50 années, a été diminuée de 50 et mémo de 75 p. JOO. Les constructeurs ont donc marché dans une voie excellente et la plupart des procédés qu'ils ont su mettre en usage répondaient, instinctivement peut-être, mais ils n'en répondaient pas moins aux indications de la théorie.

Nous ne voulons pas formuler une conclusion radicale et dire que jamais l'acide carbonique, Tammoniaque, les gaz liquéfiés, les matières explosibles, ne donneront naissance à un moteur avantageux. Dans des conditions exceptionnelles de production, de facilités d'installation, d'utilisation ou de mode d'emploi, des machines fondées sur l'emploi des substances que nous venons d'indiquer pourront avoir sur la machine à vapeur d'eau une supériorité bien définie. Nous en citerons immédiatement un exemple : les machines à gaz pour la petite industrie, n'ayant besoin que d'un travail intermittent, peuvent être plus économiques que des machines à vapeur d'eau ; mais on commettrait une grave erreur en voulant appliquer le môme système pour des forces considérables agissant d'une manière continue.

Yapeor d>aa snrchaorrée. — Une COUClusion toutefois UOUS

semble ressortir de toutes les considérations que nous avons

94 DES lACHINES A VAPEUR.

présenlêes, c'est l'avenir de la vapeur surchauflee, c'est-à-dire de la vapeur isolée du liquide qui lui a donne naissance et transformée en gai permanent.

Nous avons dit que Tair pouvait être porté à une température trcs-élevée, ce qui donnait, pour rinter\alle entre les températures initiale et finale, un écart beaucoup plus grand que celui qui pouvait être obtenu avec les autres substances. Nous avons immédiatement ajouté que cet avantage était annulé par l'action exercée par l*air chaud sur les surfaces métalliques avec lesquelles il était en contact. Rien de semblable n'est à redouter avec la vapeur surchauffée : sous l'action de la chaleur, elle se dilatera comme l'air sans exercer aucune action sur les métaux; en même temps, isolée de son liquide, elle n'atteindra pas les pressions énormes qui correspondent aux hautes températures pour la vapeur saturée* Nous verrons dans le chapitre suivant des expériences faites par M. Hirn, qui confirmeront toutes les espérances que nous concevons pour l'emploi de la vapeur surchauffée.

Réserves fonmilées par fte4ICanM»t mmr la ^|«eslioB 4m HmIx

ém eorps intemédiaire. — L'impoHance de la questiou que nous avons posée au commencement de ce chapitre n'avait point échappé à Sadi-Carnot, et nous la trouvons, dans son ouvrage publié en 1824, posée dans les termes suivants :

« La puissance motrice de la chaleur est-elle immuable en quantité, ou varie-t-elle avec l'agent dont on fait usage pour la réaliser, avec la substance intermédiaire choisie comme sujet d'action de la chaleur?

« En d'autres ternies, la puissance motrice varie-t-elle avec la substance employée à la réaliser? la vapeur d'eau offre-t-elle plus ou moins d'avantage que la vapeur d'alcool, de mercure, qu'un gaz permanent ou que toute autre substance? »

Nous ne pouvons reproduire toutes les considérations pn*senléesparSadi-Carnot pour la discussion des problèmes qu'il ve-

iflNSinERATinNS (JÉNÉriALES. !i5

uail de poser. Toutes ces considérations mil été ronfirmi'cs par les expériences récenles el elles ont été développées d'une manière ti-ès-iietie par M. Combes dans un dos derniers bulletins de la Soriétê d'encourapment, On peut donc considérer ciiniiiie acquise îi la science la conclusion formulée par Sadi- Camot :

• La puissance motrirc de la chaleur est indépendante des ajifuts Diis on œuvre pour la réaliser ; la quantité est fixée uui- :]uenient par les tempi^raturcs des corps entre lesquels se fait, en dernier résultat, le transport du calorique. »

11 fjut sous-ettteudrc, ajoutait Carnot, que chacune des niéthodes de développer la puissance motrice atteint la perlcctiou ilunt elle est susceptible. Reprenant alors l'étude approfondie 'ic la manière dont se comportent les gaz mis en présence de h l'haleur, Carnot constatait qu'il ne suffisait pas que la dif- [i-rence entre les températures initiale et tinale fût aussi grande ijiie possible, mais qu'il Tallail encore que la vapeur pût, par l'atension de son volume, arriver à une température assez lusse, et il concluait en ces termes :

1 Le caractéi-e d'une bonne machine à vapeur doit donc être, niin-seulcment d'employer la vapeur sous une forte pression, mai* de l'employer sous des pressions successives trés-varia- Mw. Irès-difTérentes les unes des autres et progressivement lirrroissaotes. »

Tous les grands perfectionnements apportés à la machine à >aprur, la détente prolongée dans un seul cylindre, l'emploi des cylindres conjugués, sont la réalisation de la loi que nous >i-n(ins d'indiquer.

fji dernière analyse, si l'expérience n'a pas confirmé les ttics exprimées par Sadi-Carnot sur l'indestructibilité de la rluleur. etc., sî au contraire on sait aujourd'hui qu'il ne peut j aïoîr de travail pi-oduit san^; anéanlissemenl d'une ijiuuililé

96 DES liAGHlNES A VAPEUR.

de chaleur déterminée, on doit reconnaître que les grand principes des machines thermiques ont été posés par Sadi Carnot à une époque où les machines à vapeur étaient presque inconnues en France, et on doit regretter la mort prématum d^un homme qui eût été, à coup sûr, un grand physicien.