LES AIR

l'extérieur de à s’echauffent fortement et se combinent, si elles en sont, capables, avec l'oxigene de l'air, qui y a accès. |

Ce qui s’observe en petit dans la flamme du chalumeau, a lieu en grand dans le fourneau à réverbère. Suivant que la flamme du combustible, qui passe par le fourneau à réverbère contient encore des substances inflammables ou renferme déjà un excès de gaz oxigène, elle est désoxidante ou oxidante. Le fourneau à réverbère permettant de traiter de grandes masses est indispensable pour plusieurs opérations chimiques qu'on exécute en grand. Par l'ouverture A on place sur la grille a (ig. 126) le combustible, auquel l'air afflue par l'ouverture b; les gaz, qui se développent durant la combustion, ne peuvent s'échapper que par la cheminée p, et sont forcés de lécher la sole dd du fourneau à réverbère. Une rangée de pierres c qu'on nomme le pont, sépare le foyer de la sole dd ; la coulisse A permet de fermer plus ou moins la cheminée et sert à régler le tirage. Par l'ouverture ion introduit sur la sole les substances qu'on se propose d'exposer au feu. En g est une ouverture qui livre passage à une tige mobile sur un rouleau et servant à brasser la masse dans le fourneau et à l'en retirer à la fin de l'opération. La masse enfournee, on ferme les ouvertures 7, #, g, exactement pour ne les ouvrir que lorsqu'on doit ajouter du combustible ou qu'on veut activer la combustion; afin d'atteindre promptement ce but, on ajuste dans les trous des tampons en tôle ( fig. 127 ) doublées intérieurement de terre réfractaire, et armés chacun extérieurement, presqu’au milieu, d’un cône creux en tôle recevant un manche en bois. Lorsque les dimensions du fourneau sont

ATMOSPHERIQUE. 268 égales à celles qu'indiquela figure, on peutl’employerpour chauffer au rouge des mélanges qu'on veut faire réagir chimiquement, pour fabriquer par exemple le carbonate de soude (la soude) et principalement pour griller des minerais( operation qui a pour but la combinaison du soufre et de l’arsenic avec l'oxigène de l'air). Veut-on. se servir d'un fourneau à réverbère pour la désoxidation, il, faut augmenter considérablement la grille, et diminuer le foyer, afin que beaucoup plus de matière combustible soit entraînée, On peut même modifier ces proportions au point de faire sortir d’une haute cheminée une flamme fuligineuse très riche en substances combustibles. J'indiquerai çà et là, lorsque l’occasion se présentera, les changemens particuliers que les opérations chimiques les plus importantes nécessitent dans la construction du fourneau à réverbère, dont je viens de mentionner simplement la théorie générale.

EOURNEAU DE FORGE.

Pour obtenir une température très élevée on injecte Yair au moyen de machines particulières ( soufflets ) au milieu des substances en combustion. Les machines soufflantes diffèrent selon les substances qu'on veut faire fondre. En traitant du plomb, du cuivre, du zinc et du fer, je décrirai les soufflets et les fourneaux, à l’aide desquels on produit la haute température qu’exige l'extraction de ces métaux. Dans les forges, par exemple, on se sert de soufflets, dont la différence avec ceux quon emploie dans les laboratoires de chimie n'est quinsignifiante; ces derniers sont en outre confectionnés plus soigneusement et avec de

meilleurs matériaux. Ils consistent en trois panneaux dont la grandeur, qui est égale, détermine en même temps celle de chaque soufflet. Le soufflet qu'on emploie à la lampe d’emailleur, a une longueur de deux pieds et une largeur d'un pied; destiné à l’entretien d'un grand feu de forge il doit être long de cinq à six pieds et large de deux pieds et demi. Le panneau supérieur ce (Ag. 128) est réuni avec celui du milieu 2, et celui-ci avec l’inférieur a par six planchettes minces, et au dessus des endroits où celles-ci sont en contact entre elles et avec les panneaux est collé du cuir très fin. Quatre de ces planchettes sont parfaitement égales entre elles et forment des triangles hig; deux autres sont pareillement égales et forment des rectangles giso. Le coin en #, aussi bien dansles triangles que dans les rectangles, est assez mousse, pour queles planchettestriarigulairesetrectangulaires puissent s'appliquer en même temps aux panneaux sans se toucher. Le panneau du milieu b et linferieur a ont des clapets n et m, qui s'ouvrent très facilement, et qui ferment bien moyennant une doublure en drap, qu'ils portent en bas ; le panneau mitoyen est enfermé dans un chässis, et fixé par les deux extrémités à deux traverses, que lon assujettit, suivant l’usage du soufflet, au dessous d’une table, ou dans une chässe particulière, lorsque le soufflet est plus grand.On charge le panneau supérieur d'un poids proportionnel à la force du vent qu'on veut produire; au panneau inférieur est suspendu un poids qui le tire vers le bas. On. peut élever ce panneau à l’aide d'une corde passant sur une poulie et communiquant dans les petits soufflets, avec une pédale, et dans les grands soufflets avec une anse, qu’on saisit par la main, ou avec un étrier, dans lequel on met

le pied pour faire monter le panneau au moyen de tout le poids du corps. Le panneau a étant soulevé, l'air com. pris entre ce panneau et le panneau 5 se trouve dans un état de compression, le clapet 72 se lève, l'air se précipite entre les panneaux mitoyen et supérieur et pousse cedernieren haut. Enlaissant redescendrele panneau inférieur on determine à l'instant lachute du clapet m en vertu de son poids et l'ouverture du clapet x; ce qui fait rentrer l'air atmosphérique dans l’espace compris entre les panneaux inférieur et mitoyen. Le panneau étant relevé derechef, de nouvelles quantités d'air sont refoulées entre les deux panneaux supérieurs. Le châssis du panneau du milieu est percé d'un trou u dans lequel on ajuste la tuyère, tube ordinairement en cuivre. Par cette ouverture, qu'on peut également pratiquer à l'extrémité opposée ré, si c'est plus commode, l'air afflue dans la tuyère et peut être conduit partout où l'on veut par la prolongation de celle-ci; dans ce cas il faut cependant se garder de courber la tuyère à angle droit pour éviter la répercussion de l'air. Le vent, qui doit parcourir un canal trop long, perd toujours en intensité.

On obtient la plus haute température dans un fourneau en dirigeant l'air de differens points vers le centre. On atteint le plus facilement ce but avec deux cylindres en tôle ccc et ddd, (fig. 129 et 431), fermés l'un et l'autre en bas par un fond, emboites de manière que le cylindre intérieur soit à égale distance du cylindre extérieur en bas et aux côtés, et réunis hermetiquement. Par le cylindre intérieur qui doit être revêtu d'une couche épaisse d'argile réfractaire ggg, comme aussi par la doublure d'argile, passent huit trous, qui doivent être pratiqués

à la même hauteur du fond. Au milieu repose, sur un fromage, un grand creuset ou plusieurs petits creusets qu'on veut échauffer. On introduit dans le tuyau a un un autre tuyau communiquant avec un soufflet. Dans l'espace 5 on fait entrer l'air qui pénètre par les trous o dans le foyer et y produit une chaleur telle, que si le fourneau a été construit d'après l'échelle de la figure 130, on y peut liquéfier complétement une demi-livre de feldspath en vingt minutes de temps. On y fait fondre aisément du fer et d’autres substances difficilementfusibles. Il estimportantque les charbons soient tous dela même grandeur, par exemple, d’un pouce cube. On opèrefacilement ce triage après les avoir concassés et réduits à peu près à une grandeur déterminée, en les faisant passer à travers deux cribles, dont l'un, à mailles d'un pouce quarré, arrête les morceaux trop gros, et dont l’autre, percé de trous plus petits, ne livre passage qu'aux charbons trop peu volumineux et retient ceux qui ont les dimensions voulues. Lorsqu'on veut substituer du coak aux charbons de bois, il ne faut employer que celui qui donne peu de cendre. Les creusets de Hesse sont ceux dont on se sert ordinairement; mais ils se ramollissent et commencent à fondre dans des expériences qui exigent une très-haute température. Les creusets de graphite ou d'autres masses difficilement fusibles ne résistent pas davantage à la chaleur la plus intense de ce fourneau; de sorte qu'on y obtient une température supérieure à celle que peuvent supporter les creusets confectionnés avec toutes les terres argileuses connues jusqu à ce jour.

PROPRIETES DE L’EAU

ET

DES CORPS SOLIDES, LIQUIDES ET GAZEUX, EN GÉNÉRAL. Chaleur latente. Proprietes de l'eau solide.

Si l'on plonge dans de l’eau bouillante deux vases contenant l’un de la glace à 0°, et l’autre la même quantité pondérale d'eau à la glace, pendant le temps que la glace du premier vase mettra à se convertir en eau à o°, l'eau du second vase s’elevera à une température d’environ 75°. Si l'on mêle de l’eau à 75° avec une quantité égale en poids de glace à 0°, la glace se fondra et la température du mélange liquide sera de 0°. L'eau exige donc une quantité déterminée de chaleur pour passer de l'état solide à l'état liquide; cette chaleur se nomme chaleur latente.

Comme dans les expériences précédentes, les vases s'emparent d'une certaine quantité de chaleur et troublent l'exactitude des résultats, il faut remédier à cet inconvénient, en mettant de la glace dans un vase jouissant exactement de la température de l'appartement, et y versant en même temps de l'eau chaude, qu’on a laissée refroidir jusqu’à peu de degrés seulement au-dessus de la temperature de l'air ambiant. La température de l'air étant, par exemple, de 12°, on laissera refroidir l'eau jusqu'à environ 14°. Si l’on ajoute maintenant à 43 1/2 livres d’eau à 14° ı livre de glace, celle-ci se fondra et la température du mélange liquide sera de 12°; 43 1/2 livres d'eau ont donc perdu 2°, qui ont servi à convertir

une livre de glace en eau, et a élever la température de celle-ci depuis o jusqu’à 12°. Pour porter ı livre d’eau de o à 12°, il faut la chaleur cédée par 6 livres d’eau; ainsi, la chaleur abandonnée par 37 1/2 livres d’eau a été employée, pour la hquéfaction de la glace, d'où il suit qu'une livre de glace, pour se fondre, a besoin de la chaleur qui élèverait d'un degré la température de 75 livres d'eau, ou de 75° celle d’une livre d’eau. Le vase dans lequel on opère, jouissant après l'introduction du mélange de la même température qu'avant l'expérience, nabsorbe ni ne cède de la chaleur. Cependant, pour pouvoir faire l'expérience de la manière indiquée, il faut déjà avoir déterminé, par des expériences préalables, la quantité d'eau qu'on doit ajouter à une quantité donnée de glace. A cet effet, on cherche d'abord la quantité de chaleur que le vase perd ou recoit, lorsque la température varie d'une quantité déterminée; on laisse prendre au vase la température de l'appartement et l’on y verse de l’eau plus chaude de quelques degrés. Que la temperature du vase soit, par exemple, de 12°, et celle de l'eau, dont on y verse 5o livres, de 15°, et que l'eau perde 3 degre en echauffant le vase; la chaleur, dont le vase a besoin pour s'élever de 2 1/2 degrés, sera égale

celle qui refroidit 50 livres d'eau de 1/2 degré, c'està-dire, que pour chaque degré dont l'eau se refroidit ou

eehaigfen il faudra faire entrer en ligne de compte

2X212 Lors donc qu’on ajoute dans un pareil vase une livre

— 10 livres d'eau au lieu du vase.

de glace à 5o livres d’eau à 15°, on trouvera 13°,52 pour la température du mélange liquide; ainsi, l'eau abandonne 1°,48 pour fondre une livre de glace et pour échauffer l'eau formée jusqu'à 13°,52. L'eau et le vase

BAU. 269 perdent ensemble autant de chaleur que 60 livres d'eau ; avec les 1°,48 cedes par celles-ci on aurait pu élever la temperature de 1 livre d'eau depuis o jusqu’à 88°8. Mais la glace, une fois fondue, ne s'étant échauffée que de o à 13°,52, 75°,28 ont été dépensés pour la fonte d’une livre de glace. Ces déterminations reposent évidemment sur le phénomène que le mélange de deux quantités égales d'eau à des températures différentes indique la température moyenne; de l'eau à o° étant mélangée avec une égale quantité d'eau à 100° indique 50°. La quantité de chaleur, que l’eau absorbe en s’elevant d’un nombre déterminé de degrés, a été trouvée la même pour chaque température, autant que l'expérience a pu être faite. ;

Toutes les substances ont besoin d’une quantité determinée de chaleur pour passer de l'état solide à l’état liquide. L'eau sert également à évaluer cette quantité de chaleur ; on verse, par exemple, une quantité de soufre à 111°, temperature à laquelle le soutre est liquide, dans un vase contenant de l'eau, et l’on observe la temperature dont elle s’accroit. On pèse ensuite la quantité de soufre employée. La temperature de l’eau s'est élevée tant parce que le soufre liquide s’est solidifié que parce que le soufre solide est descendu à la température du liquide. On trouve la quantité de cette chaleur, en de- terminant, par une experience, de combien de degrés " une quantité déterminée de soufre solide et echauffe augmente la température de l’eau. La quantité de chaleur que diverses substances exigent, pour se liquéfier, est très différente, mais n'a été évaluée expérimentalement que pour un petit nombre d’entre elles. Un corps solide, qui se dissout dans l'eau ou dans un autre men-

strue, se liquefie et absorbe à cet effet de la chaleur. Le sel de cuisine, arrosé d’eau, enlève aux corps environnans la chaleur nécessaire à sa liquéfaction; le sel luimême, l’eau et les parois du vase fournissent cette chaleur. Lorsqu'on ne prend que la quantité d’eau requise pour la dissolution , et que les parois du vase conduisent mal la chaleur, on obtient le plus grand abaissement de température. La dissolution du sel de cuisine ne diminue que peu la température; mais si l'on prend des substances plus avides d’eau, par exemple, 16 parties en poids d'eau, 5 de sel ammoniac et 5 de salpêtre, la température descend de + 10° à — 12°. La dissolution de 2 1/2 de phosphate de soude cristallisé dans ı d'acide nitrique étendu , diminue la température de 10° à — 26°, et celle de 1 1,2. de sel de Glauber dans ı d’acidenitrique étendu, produit un abaissement de 10° à — 16°. Si dans un metal liquide, tel que le mercure, on dissout d’autres métaux, par exemple, dans 13 de mercure, un mélange en poudre fine de ı d’etain, 2 de plomb et 3 de bismuth, la température descend de 17°,5 à — 10°. Il n'y a pas seulement dissolution, lorsqu'un liquide arrive en contact avec un corps solide, mais encore lorsque deux corps solides doués l'un pour l’autre d’un grand pouvoir dissolvant, viennent à être mêlés ensemble. Un mélange de 2 parties de neige ou de glace, finement pulvérisée, Wa der partie de sel de cuisine, abaisse la temperature de 20°; c'est là le moyen qu'on emploie, en été, pour fabriquer les glaces : à cet effet, on introduit dans un pareil mélange de glace et de sel de cuisine des boîtes en étain, contenant des erêmes ou sirops ou d'autres mix-

tions. De la même manière on obtient, en mêlant ensem-

ble de l'amalgame de plomb (combinaison solide du mer-

EAU. 271 cure-avec le plomb), et de l’amalgame de bismuth, un alliage métallique liquide, dont la temperature est de 21—22° au-dessous de celle des deux combinaisons metalliques solides, prises isolément.

On obtient la température la plus basse en mélan-

geant ensemble du chlorure de calcium et de la neige;

une partie de neige et une partie et un tiers de chlorure de calcium à o° donnent un froid de —49°. Ce moyen étant celui qu'on emploie dans les laboratoires de chimie pour se procurer un froid artificiel, je vais le décrire avec détail. Comme chaque combinaison chimique développe de la chaleur, il est nécessaire que le chlorure de calcium ait déjà absorbé toute l’eau , avec laquelle il peut se combiner chimiquement. A cet effet on le dissout dans peu d’eau chaude, et l'on ajoute assez long-temps de l'eau à la dissolution, pour qu’une goutte projetée sur une plaque froide de fer-blanc ne se congèle qu'après un quart d'heure; on laisse alors refroidir la masse, on la pulvérise et on la tamise. Avant l'expérience on refroidit autant que possible le chlorure de calcium, comme aussi les vases et ustensiles qu'on veut employer , en les plaçant dans de la neige. Veut-on opérer la congélation du mercure? On verse d'abord de la neige dans une grande capsule, on place ensuite dans celle-ci une capsule plus petite, dans laquelle on met le mélange de chlorure de calcium tamisé et de neige, et le corps qu'on veut soumettre au froid, savoir le mercure renfermé dans un creuset de platine ou dans un tube de verre; en brassant soigneusement la neige et le chlorure de calcium on obtient alors le mercure à l'état solide doué des propriétés que je décrirai dans l'histoire du mercure même,

La glace surnage l'eau; celle-ci se dilate done en prenant l’état solide. Il est difficile de déterminer exactement de combien celle-ci se dilate, attendu qu'elle renferme ordinairement des bulles. On peut employer pour cette détermination les mêmes méthodes, que je développerai dans l’article concernant la determination de la pesanteur spécifique des substances solubles dans l’eau. On trouve cette quantité d’une manière approximative en ajoutant assez d'eau à de l'alcool, qui est plus léger quelle, pour que la glace sy maintienne partout en équilibre, et en cherchant la pesanteur spécifique du liquide. Une expérience de cette nature porte la densité de la glace à environ 0,94; l'eau se dilate donc d’environ 1/16 de la masse totale. La glace recouvre, en se figeant, les lacs, fleuves et eaux stagnantes et protège l’eau subjacente contre la congélation , et les animaux qui y vivent contre la destruction, par la propriété qu’elle a . comme corps mauvais conducteur du calorique, de ne transmettre que lentement la chaleur de l'eau à l'air atmosphérique froid. Cependant, de ce que pendant les froids soutenus la couche de glace va toujours en se fortifiant de plus en plus, il résulte déjà que la glace se laisse traverser par la chaleur et conduit par conséquent ce fluide, bien que faiblement.

La force avec laquelle l’eau se dilate en prenant la forme solide, est suffisante pour faire éclater des bombes ou d’autres vases métalliques résistans, C'est ainsi qu'elle étend de plus en plus, en s’y congelant, les fentes qui se trouvent dans du bois ou dans des pierres. Des corps denses deviennent plus läches lorsqu'on fait congeler l’eau dont on les a humectés, et un grand nombre de

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phenomenes semblables ont leur cause dans cette propriété de l'eau. | |

La plupart des substances se contractent en se solidifiant. Très rarement il y a dilatation , comme pour l’eau; cependant d’autres corps, par exemple, parmi les métaux , le bismuth , présentent également cette propriété.

Du reste, la congélation de l’eau est accompagnée des mêmes phénomènes, que j’ai déjà signalés en parlant de la cristallisation du soufre (p. 37). La température de l'eau étant descendue à o° dans tout le vase, qu’on agite à cet effet , des cristaux de glace se déposent au fond et contre les parois et croissent, à l'instar du soufre, en traversant la masse liquide ; ce phénomène ne s’observe

cependant que dans des vases placés librement et dans des

eaux agitees. La glace, qui peut se former de cette manière au fond des rivières, croit jusqu'à ce qu'elle entraine avec elle à la surface la pierre sur laquelle elle s'est déposée, ou jusqu’à ce que la force, avec laquelle elle tend à s'élever dans l’eau en vertu de sa pesanteur spécifique, soit devenue assez grande, pour l'arracher de l'endroit ou elle est fixée au fond.

La glace en plaques minces se laisse plier un peu, revient cependant immédiatement après l'inflexion dans sa position primitive, elle est donc élastique; courbée davantage, elle se brise, et appartient par conséquent aux corps cassans. Elle est transparente et incolore; en grande masse elle présente la même couleur verte que l'eau des mers.

Tout ce qu’on sait de la forme cristalline de la glace, c'est que cette forme est un prisme hexaèdre régulier dont la base P (ig. 132) fait un angle droit avec les

faces latérales M. On peut obtenir la glace cristallisée en

grandes feuilles en faisant congeler une dissolution non parfaitement saturée de diverses substances, par exemple une dissolution de sel de cuisine; dans ce cas une partie de l’eau se solidifie, et la dissolution concentrée reste, La vapeur d’eau, qui se précipite de l'air au dessous de o°, est également cristallisée sous forme de neige ou de givre. Les cristaux de neige sont ordinairement formés de manière, que d’un centre il parte six rayons formant entre eux un angle de 60° (fig. 133 ); à ces rayons s’en appliquent d’autres sous un angle de 60° et 120°, et ainsi se forment des variations innombrables, dont il est cependant impossible de déduire toutes les notions sur la forme cristalline.