DIFFÉRENCE

millimètres.

754,161 756,400 756, o53 755,io3 *756,002 756,o65 757,472 704,969 755,750 757,679

millimètres.

77 Mô 772,3°

millimètres.

Moyenne des 10 années.

Ainsi, à Paris, la hauteur moyenne de dix années est à très-peu près 7 56 millimètres.

La moyenne des hauteurs minimum est de 700mm55 ; la moyenne des hauteurs maximum de 775,38 ; enfin la moyenne oscillation de l’année est de 45, o4, c’est-à-dire qu’à Paris c’est dans une longueur de 45><*i que s’accomplissent en général toutes les variations barométriques de 1 année,

85. V aviations accidentelles. — En chaque lieu le baromètre est en oscillation continuelle au dessus et au dessous de la moyenne de l’année , et quelquefois il éprouve des

secousses qui le font tomber de beaucoup au dessous; à Paris, il descend assez fréquemment jusqu’à 740. On voit par le tableau précédent qu’il est descendu à 760 , à 728 , à 720, et qu’en décembre 1821 il est tombé à 719,08; c’est la plus grande dépression qui ait été observée à Paris depuis 1780; car c’est de cette époque seulement que l’on fait à l’Observatoire une série régulière d'observations météorologiques avec des instrumens qui méritent confiance. On voit que le baromètre éprouve aussi des ascensions assez, considérables; il atteint assez fréquemment à 770; et en février 1821 , il s’est élevé jusqu'à près de 781. Il est remarquable que les deux variations extrêmes qui ont eu lieu dans le cours de dix années soient à des époques si rapprochées l’une de l’autre, et que l’année où elles se trouvent ne donne en dernier résultat qu’une moyenne tout-à-fait ordinaire. De 719,08 à 780,89, la différenedfest 6imm,86, ou à peu près 28 lignes; ainsi, dans dix ans, le baromètre à Paris a éprouvé des oscillations extrêmes d’aulaut de lignes qu’il y a de pouces dans sa hauteur ordinaire.

Les variations du baromètre indiquent un changement présent dans l’atmosphère; beaucoup de personnes pensent qu’elles annoncent aussi un changement futur, et qu’il suffit de savoir bien consulter le baromètre pour prédire à coup sûr la pluie ou le beau temps plusieurs jours à l’avance ; c’est une question de météorologie que nous examinerons plus tard. Mais il n’est peut-être pas inutile de donner ici le tableau des pressions différentes que supporte une surface de 1 mètre carré, suivant les hauteurs du baromètre,

HAUTEUR

baromètre en millimèt.

PRESSION

sur

un mètre carré en kilogr.

HAUTEUR

baromètre en millimèt.

PRESSION

sur

un mètre carré en kilogr.

HAUTEUR

baromètre en millimèt.

PRESSION

sur

un mètre carré en kilogr.

5oomm

6oomm

7oomm

95iok

5io

ioo54

io3x5

On voit qtjp, le baromètre étant à 780, une surface de 1 mètre carré supporte 10697 küogr. , et que cette énorme charge se réduit à 9782 kilogr. quand le baromètre tombe à 720; ainsi , la surface entière de notre corps étant à peu près de 1 mètre carré , nous sommes dans ces circonstances soulagés d’un poids de 81 5 kilogr. Une cause aussi puissante exerce nécessairement une influence sur les fonctions physiologiques , et surtout sur les phénomènes de la respiration et de la circulation , mais ses effets sont en général si compliqués qu’il faudra sans doute de longues expériences pour parvenir à les démêler.

La hauteur de 600 millimètres est à peu près celle qui a lieu au dessus du Mont-d’Or et à la poste du Mont-Cénis; un voyageur qui part du niveau de la mer pour s’élever sur ces montagnes est soulagé d’un poids de 2 1 76 kilogrammes , et il est soulagé de 5559 kilogrammes lorsqu’il arrive en un lieu où le baromètre marque seulement 5oo millimètres ; c’est h peu près sa hauteur ordinaire sur l’Etna et sur le Mont Liban. On sait tout ce que les voyageurs racontent des sensations extraordinaires que l’on éprouve au

sommet des hautes montagnes où le baromètre ne marque plus que 4°o ou 5oo millimètres. On voit de toutes parts un immense horizon, on est soulagé d’un pesant fardeau , on ne respire qu’un air pur et léger, et il semble en effet que l’on ne touche plus à terre.

Les variations accidentelles du baromètre n’ont pas la même étendue dans tous les climats , ni à toutes les hauteurs ; les limites entre lesquelles elles se produisent sont en général d’autant plus écartées l’une de l’autre , que la latitude est plus grande. Dès 1690 le père De Bèze avait reconnu qu’à Pondichéry et à Batavia le baromètre reste immobile , quelles que soient les tempêtes que l’on éprouve; Lcgentil avait fait plus tard la même observation aux mêmes lieux, et maintenant il est bien démontré que dans toute la zone équatoriale, le baromètre est en effet insensible à toutes les grandes secousses atmosphériques , mais qu’il éprouve cependant des variations périodiques et régulières, que l’on appelle variations horaires.

84. C’est vers l’année 1 722 que les variations horaires du baromètre furent constatées d’une manière certaine par les observations d’un Hollandais , dont le nom reste inconnu. Depuis cette époque , plusieurs observateurs ont essayé d’en déterminer l’étendue et les périodes pour différens lieux de la terre. M. de Humboldt a démontré , par de longues séries d’observations très-précieuses , que sous l’équateur le maximum de hauteur correspond à 9 heures du matin; passé 9 heures le baromètre descend jusqu’à 4 heures , ou même 4,K -r* de l’après-midi , où il atteint son minimum ; ensuite il remonte jusqu’à 11 heures du soir, où il arrive à un second maximum , et il redescend enfin jusqu’à 4 heures du malin. Ainsi , chaque jour il passe par les deux minimum de 4 heures du matin et de 4 heures du soir , et par les deux maximum de 9 heures du matin et de 1 1 heures du soir. Les mouvemens de dépression et d’ascension sont si réguliers, qu’ils pourraient servir à marquer les heures.

comme les mouvemens de l’horloge. Seulement , ils ont peu d’amplitude; car ils s’accomplissent dans une longueur que M. de Humholdt évalue h deux millimètres depuis le point le plus haut du matin jusqu’au point le plus Las de l’après-midi.

Dans nos climats , ces variations horaires sont tellement dissimulées par les variations accidentelles , qu’il fallait , pour les découvrir et pour les mesurer, toute la sagacité et toute la précision d’un observateur tel que M. Ramond. Ce n’est que par les moyennes de plusieurs mois d’observations prises avec exactitude et aux heures convenables, que l’on peut trouver les périodes horaires. M. Ramond a reconnu que leurs époques varient avec les saisons. En hiver , le maximum est à 9 heures du matin , le minimum h 5 heures de l’après-midi , et le second maximum à 9 heures du soir.

En été, le maximum a lieu avant 8 heures du matin , le minimum à 4 heures de l’après-midi , et le second maximum h 1 1 heures du soir.

Au printemps et en automne , les heures çritiques sont intermédiaires , se rapprochant plus ou moins de celles de l’été ou de celles de 1 hiver. L’étendue absolue des variations est un peu moindre qu’à l’équateur. Dans les latitudes les plus élevées, il laut comparer et discuter un plus grand nombre d’observations pour en faire sortir les périodes horaires; et , sur ce point , la science a beaucoup à désirer; cependant en traitant de la météorologie , nous discuterons tous les résultats importuns des observations barométriques, et nous verrons aussi les nombreuses applications du baromètre.

85. Loi de fllariottc. — La loi de IMariotte est la loi de la compressibilité des fluides élastiques;. elle exprime le rapport qui existe entre les volumes et les pressions. Ce rapport est très-simple : les votâmes des gaz sont en raison inverse des pressions e/uils supportent. Pour démontrer par l’e.xpéricuçc çétlc vérité fondamentale , on prend un tube

DE LA PËSANTEUR. - CIIAP. VI. 167

recourbé (Fig. 98) , dont la courte branche est cylindrique , ot fermée à son extrémité , et dont la longue branche reste ouverte pour recevoir la pression atmosphérique. On y verse du mercure , d’abord en petite quantité; et eu inclinant le tube pour faire sortir une partie de l’air de la courte branche, on arrive facilement à mettre le mercure au même niveau dans les deux branches. Alors , l’air enfermé dans l’espace ab se trouve exactement sous la pression atmosphérique; et si , à partir de ce point , on le force à se resserrer dans la moitié, le tiers , ou le quart de la longueur ab , on aura réduit son volume h la moitié, au tiers, ou au quart de ce qu’il est , h cause que le tube est cylindrique. Pour cela, on verse du mercure par la branche ouverte, et on en verse jusqu’à ce que le sommet de la petite colonne soit parvenu au point m , milieu de la longueur ab', ce point m , et le point n qui lui correspond dans la grande branche , supportent l’un et l’autre la même pression , puisqu’ils sont au même niveau; celle pression est de deux atmosphères , car elle se compose du poids de la colonne ns , que l’on trouve toujours égale en hauteur à la colonne barométrique, et do la pression atmosphérique elle-même qui s’exerce encore au sommet de la colonne. Donc, il a fallu une pression double pour réduire à moitié le volume de l’air contenu dans la courte branche. En donnant à l’appareil une branche ouverte beaucoup plus longue, on démontre de la même manière qu’il faut une pression de trois atmosphères pour réduire le volume au tiers, et de quatre atmosphères pour le réduire au quart de ce qu’il était sous une seule pression atmosphérique. Celte loi , découverte par Mariotte en France , et à peu près à la même époque par Boyle en Angleterre , a été depuis confirmée de plusieurs manières, soit pour des pressions moindres que la pression atmosphérique, soit pour des pressions de plusieurs atmosphères. On a démontré aussi qu’entre ces limites elle s’applique à tous les gaz. Cependant, au delà de çcs limites, la loi de Mariotte

restait incertaine; on ne pouvait l’appliquer avec confiance ni pour les recherches théoriques ni pour les applications. MM. Arago et Dulong , chargés par l’Académie des Sciences, en 1828, de déterminer les tensions de la vapeur d’eau dans les températures élevées, ont commencé par chercher la loi de compressibilité de l’air, et ils ont poussé leurs expériences jusqu’à la pression de 27 atmosphères. ÎNous devons essayer de donner ici une idée de ce travail, qui est l’un des plus importons et des plus remarquables qui aient été entrepris dans ces derniers temps.

Les appareils avaient été établis au collège Henri IV dans une vieille tour carrée, au centre de laquelle on avait pu facilement élever un mât en bois d’une centaine de pieds de hauteur. Au pied du mât était un fort vase en fonte avec un manomètre et une pompe foulante, et contre sa hauteur un tube vertical en verre de 75 à 80 pieds de longueur (il était composé de i5 tubes de G pieds mis bout à bout).

On prendra une idée de cette disposition en jetant les yeux sur la figure 228, planche 10.

VV' est le vase en fonte ,

P la pompe foulante ,

MM 1 le manomètre , fermé à son extrémité supérieure;

TT' le tube vertical , ouvert en haut, et

AA' le mât contre lequel il s’élève.

Si l’on suppose i° que le vase en fonte contienne du mercure , 20 que le tube du manomètre soit gradué et contienne de l’air sec , 5°. que le mercure s’élève à la même hauteur dans le tube du manomètre etjdans le tube vertical TT', il est évident que l’air sera enfermé sous la pression atmosphérique et que l’on connaîtra le volume qu’il occupe sous celte pression. Maintenant, si à partir de ce point, l’on fait agir la pompe foulante pour introduire de l’air ou de l’eau au dessus de la surface supérieure du mercure dans le vase en fonte , on exercera ainsi des pressions toujours croissantes sur l’air sec du manomètre , et en même temps

le mercure s’élèvera de plus en plus dans le tube vertical. Enfin , pour avoir à chaque instant le volume de l’air comprimé, il suffira d’observer exactementla longueur qu’il occupe encore dans le tube du manomètre à partir de l’extrémité fermée; et pour avoir la pression correspondante, il suflira de mesurer la différence des niveaux du mercure dans le tube du manomètre et dans le tube vertical.

Or, le tube vertical ayant 78 pieds, ou plus de 5o fois 28 pouces, on pourrait pousser l’expérience jusqu’à une trentaine d’atmosphères , s’il ne fallait pas déduire de cette colonne la hauteur du mercure dans le manomètre : c’est pour celle raison que les expériences ont été limitées à 27 atmosphères.

On conçoit facilement que des expériences de cette nature exigeaient toute l’habileté dont MM. Arago et Dulong ont donné tant de preuves par leurs belles découvertes dans toutes les branches de la physique. Il nous serait impossible de décrire ici , dans tous ses détails , la perfection avec laquelle les diverses pièces de l’appareil étaient ordonnées et toutes les précautions ingénieuses qui avaient été prises pour assurer l’exactitude des résultats. Nous indiquerons seulement quelques-unes des dispositions les plus essentielles de la pompe foulante, du tube vertical , et du manomètre.

Pompe foulante. — Il ne fallait pas seulement que la pompe foulante fût assez bien faite pour injecter l’eau sous une pression de 27 atmosphères, il fallait encore qu’elle pût maintenir l’eau injectée d’une manière assez rigoureuse pour que les sommets des colonnes de mercure fussent parfaitement fixes dans le manomètre et dans le tube vertical. Cette condition était remplie au moyen de la soupape B , qui se trouve au bas de la course du piston. De plus , ce que nous disons ici de la soupape de la pompe s’applique à toutes les jointures de l’appareil : elles devaient être assez exactement faites pour qu’il n’y eût aucune fuite.

Tube vertical. — Il était composé de 1 5 tubes de cristal fa-

briqués exprès clans la verrerie de ChoisyparMM. Thibcaudeau et Bonlernps. Chacun de ces tubes avait 2 mètres de longueur, 5 millimètres de diamètre intérieur et 5 millimètres d’épaisseur; ils étaient réunis par de fortes viroles, comme on le voit en C, figure 228 , et plus en détail dans la figure 225. La plaque horizontale II sert de repère; il y en a une pareille au bas de chaque tube , et l’on mesure la distance de deux repères consécutifs en posant la règle divisée sur le repère inférieur et en poussant une petite languette L , figure 225 , jusqu’à ce qu’elle se trouve à l’aflleurement du repère supérieur. Pour que les tubes inférieurs ne fussent pas surchargés et comme écrasés par le poids des tubes supérieurs , on avait eu l’heureuse idée d’attacher à l’extrémité supérieure de chaque tube des cordons qui redescendaient verticalement après avoir passé sur des poulies et qui étaient tirés en bas par des poids égaux au poids du tube {Fig. 228). Ainsi la colonne n’exerçait aucune pression sur sa base.

Manomètre. — Le tube manométrique était semblable à ceux de la colonne verticale, seulement il avait été effilé à son extrémité supérieure, gradué avec soin, sans rien tracer au diamant sur sa surface, de peur d’affaiblir sa résistance , et ensuite ajusté sur la platine E du vase en fonte. Alors on y avait fait passer pendant long-temps un courant d’air sec, et enfin on avait scellé à la lampe son sommet effilé , sans faire éprouver une altération sensible à sa graduation. On voit dans la figure 226 comment l’extrémité inférieure du tube manométrique est ajustée sur la platine E du vase en fonte; on doit remarquer que la virole se recourbe sous l’épaisseur du tube, afin que la pression ne tende pas à le soulever. Pour que l’air du manomètre fût bien maintenu à la même température , on l’avait enveloppé d’un manchon de verre IIII' dans lequel passait continuellement un courant d’eau. Enfin, pour voir avec une grande exactitude la position du sommet de la colonne de mercure on avait disposé en dedans du

ïyi

manchon un voyanlVavcc une loupe; celle pièce devail monter et descendre, et on lui donnait ces mouvemens aumoyen d’un .tourniquet Q sur lequel était enroulé un fil de soie qui allait passersur les poulies supérieures L', sur la poulie inférieure L, et qui venait s’attacher à la garniture du voyant.

Des thermomètres (Fig. 227) convenablement disposés donnaient à chaque instant la température des diverses parties de l’appareil; et des baromètres, l’un supérieur et l’autre inférieur , donnaient aussi la pression atmosphérique au sommet de la colonne verticale.

On peut donc admettre la loi de Mariotte comme rigoureusement démontrée pour l’air par l’expérience directe jusqu’à 27 atmosphères, et l’on ne peut guère douter, d’après cela, qu’elle ne s’étende au moins jusqu’à 5o atmosphères sans altération sensible.

La densité d’un corps étant en raison inverse du volume qu’il occupe, on peut encore exprimer la loi de Mariotte , en disant que les densités des gaz sont proportionnelles aux pressions (pi ils supportent. Sous une seule pression atmosphérique, la densité de l’air étant à peu près la 770° partie de la densité de l’eau , il en résulte que, sous une pression de 770 atmosphères, l’air est aussi dense que l’eau. Ainsi, au fond de la mer, à une profondeur de 770 fois 0 2 pieds, ou de 2464° pieds, qui font à peu près deux lieues , l’air serait plus pesant que l’eau , et , quoiqu’à l’état gazeux, il ne pourrait pas s’élever pour venir à la surface. Mais rien ne prouve jusqu’à présent qu’il y ait de l’air au fond de la mer , comme rien ne prouve qu’il y ait un liquide au dessus do l’atmosphère.

Deux volumes successifs , occupés par un gaz , et les deux pressions correspondantes, forment quatre quantités qui sont en proportion; de telle sorte que, trois étant données , on peut trouver la quatrième. 11 en serait de même des deux densités successives , avec les deux volumes ou avec les deux pressions correspondantes.

86. De la machine pneumatique. — La machine pneumatique est destinée à faire le vide; elle se compose de deux corps de pompe cylindriques pareils h celui qui est représenté en RR' {Fig. 102.)

PP' est un piston qui monte et qui descend au moyen de la tige T; mais dans toutes ces positions il tient le vide, c’est -h-dire que rien ne peut passer entre son contour et les parois du corps de pompe.

s est la soupape du piston; elle est très-légère, et s’ouvre de Las en haut; elle se lève quand la pression inférieure est un peu plus grande que la pression supérieure , et , dans le cas contraire , elle reste hermétiquement fermée.

La longue tige crt est la soupape du corps de pompe; c’est le piston qui l’ouvre et qui la ferme : quand il monte, il la soulève; le renflement r vient s’appuyer contre la plaque supérieure du corps de pompe , et le piston glisse h frottement dur sur toute la longueur de la tige cr; quand il descend , il l’entraîne avec lui; le tronc de cône c tombe dans l’ouverture conique qui est au dessous; sa base ne fait qu’un seul plan avec le fond du corps de pompe , et le piston vient s’appliquer exactement sur ce plan.

Au fond de l’ouverture conique , le conduit de la machine prend naissance, il s’étend ensuite jusqu’en v ; h celte extrémité il porte un pas devis propre à recevoir des ballons , des récipiens ou d’autres vases dans lesquels on veut faire le vide.

LL' est la platine de la machine pneumatique; elle se compose d’une forte plaque de métal sur laquelle on mastique un plateau de verre de plusieurs lignes d’épaisseur , dont la surface supérieure est dressée avec soin et légèrement doucie.

C est une cloche où l’on veut faire le vide; son bord inférieur est pareillement dressé et douci , afin qu’il puisse s’appliquer exactement sur la platine. Une légère couche de suif achève d’établir l’adhérence; car il ne faut pas , même