CHAP. VI

quand le vide est fait , que l’air extérieur puisse pénétrer entre la cloche et la platine.

Supposons que le piston soit au milieu de sa course , que les soupapes soient ouvertes, et que l’air soit sous la pression atmosphérique , dans la cloche , dans le conduit et dans le corps de pompe ; si l’on abaisse le piston , la seconde soupape sq ferme, et l’air ne peut plus repasser du corps de pompe dans la cloche; il s’échappe par la première soupape, et il n’en reste plus quand le fond du piston est venu s’appliquer sur le fond du corps de pompe. Alors le piston étant soulevé , le vide se ferait si les soupapes restaient fermées; mais la seconde soupape s’ouvre, l’airde la cloche arrive pour remplir le vide, et la première soupape reste fermée à mesure que le piston s’élève , parce que la pression intérieure est toujours moindre que la pression extérieure. Si la capacité du corps de pompe est, par exemple, la dixième partie de la capacité de la cloche et du conduit, il arrivera dans le corps de pompe ~ de l’air qu’il faut enlever pour avoir \e vide, On rabaisse le piston ; la seconde soupape se ferme , et l’air se comprime de plus en plus : bientôt son élasticité l’emporte sur celle de l’air extérieur; il soulève la première soupape et s’échappe dans l’atmosphère. Un autre coup de piston fait sortir encore —• de l’air restant; puis, en continuant ce jeu alternatif, on fait sortir b chaque coup — du reste, puis du reste, et ainsi de

suite. D’où l’on voit que jamais le vide ne se pourra faire , puisqu’en prenant la onzième partie d’une quantité et la onzième partie des restes successifs , on ne peut jamais parvenir h prendre cette quantité tout entière. Mais on parvient cependant h réduire l’air de la cloche ù une élasticité de plus en plus faible; les meilleures machines les réduisent à 1 ou 2 millimètres de tension. La rapidité de l’opération dépend du rapport qui existe entre la capacité du corps de pompe et celui de la cloche. Ce rapport étant donné, on peut calculer facilement combien il faut de coups de

piston pour réduire l’air h une tension donnée ; et ensuite on peut , par la loi de Mariotte , calculer le poids de l’air qui reste , quand ou connaît le poids du volume primitif.

Quand le vide est fait, la pression atmosphérique qui s’exerce sur le piston n’élant plus balancée par aucune pression intérieure, il faut, pour le soulever, faire un effort de ik,o55 pour chaque centimètre carré dq sa surface , plus encore tout l’effort nécessaire pour vaincre le frottement. Un piston de 1 décimètre de rayon serait aussi difficile à soulever qu’un poids d’environ 5oo fois ik,o55; ce qui fait plus de 600 livres. Mais dans les machines h deux corps de pompe et h deux pistons , ces pressions se détruisent, et il ne reste à vaincre que les frottemens.

La machine pneumatique est représentée dans son ensemble {Fig. io5 et 10G). Les tiges des deux pistons sont à çrémaiUères ; elles engrènent dans le même pignon : quand l’une monte , l’autre descend, et leur mouvement alternatif est produit par le mouvement alternatif d’une manivelle.

La clef de la machine est un robinet qui porte une ouverture ordinaire et une ouverture latérale {Fig. io4); celleci est conique , et se ferme au moyen d’un bouchon de métal B. Quand la machine doit tenir le vide , on tourne l’ouverture latérale du côté des corps de pompe ; et pour rendre Cair , on la tourne du côté de la cloche , et ensuite on tire le bouchon de métal.

Le baromètre qui marque h chaque instant la tension de l’air delà cloche, s’appelle une éprouvette. Quelquefois c’est un baromètre ordinaire BB', figure 106, et, le plus souvent, c’est un baromètre tronqué.. Dans ce dernier cas , l’éprouvette est enfermée dans une cloche longue et étroite VV ' {Fig. 102) qui communique au conduit de la machine. Celle communication s’ouvre ou se ferme au moyen d’un robinet. Le baromètre tronqué est vu de profil {Fig. 102) , et il est représenté de face {Fig, qq et 107) ; s’il a seulement 7 pouces de longueur depuis ]e niveau extérieur n jusqu’à son

CIIAP. Vl.

sommet s , il ne commence à descendre que quanti la pression de l’air est réduite au quart de la pression atmosphérique ; enfin , il descend de plus en plus dans la branche fermée , et monte dans la branche ouverte , de telle sorte que la pression de l’air de la cloche est toujours mesurée par la différence des deux niveaux. Âu moment où l’on rend l’air , In pression subite qui s’exerce sur le mercure le refoule avec violence dans la branche fermée , et il est bon d’y ménager un étranglement , de peur qu’il n’en brise le sommet.

La machine pneumatique fut inventée vers i65o, par Otto de Guericke, bourgmestre de Magdcbourg; elle fut, peu de temps api’ès , changée et perfectionnée par un grand nombre de physiciens. Iîook plaça le corps de pompe verticalement , Papin ajouta la platine, Hawksbée fit deux corps de pompe au lieu d’un , et ensuite les soupapes furent modifiées d’une infinité de manières.

86. Otto de Guericke fit avec sa machine I’exp*éricncc curieuse des Hémisphères de Magdcbourg ; elle consiste à faire le vide dans un globe de métal dont les deux moitiés sont simplement juxtà-posées. Avant que le vide soit fait, les deux hémisphères se séparent facilement; mais quand il n’y a plus d’air intérieur pour balancer la pression extérieure , l’adhérence est si forte que toute la force d’un homme est insuffisante pour les séparer. En effet, si la section des hémisphères a seulement \ décimètre de rayon , ou environ 5oo centimètres carrés de surface; la pression extérieure qui les unit équivaut à plus de 5oo kilogrammes. On met une bande de cuir h la jonction des hémisphères pour favoriser le contact, et il y a un robinet qui s’ouvre pour faire le vide et qui se ferme pour empêcher la rentrée de l’air.

Boyle fut un des premiers et des plus habiles h se servir de la machine pneumatique. Le vide était alors une chose nouvelle; quelques philosophes avaient imaginé autrefois que le vide était possible , mais, avant Toricelli , personne n’avait pu le produire, Dans la choxahre barométrique

toutes les expériences étaient difficiles, et les académiciens de Florence , malgré tous leurs efforts ingénieux , n’avaient pu obtenir qu’un petit nombre de résultats. Enfin la machine de Otto de Guericke donnait le moyen de faire le vide à volonté dans de très-grands espaces; et, ce qui était plus précieux encore , elle donnait le moyen d’exposer directement dans ces espaces , sans air et sans pression , des animaux , des plantes et des corps de toute espèce. On conçoit aisément combien ces expériences devaient exciter la curiosité des physiciens.

Dans le vide les corps enflammés s’éteignent; ainsi l’air contient des élémens qui sont nécessaires à la combustion , et à la production de la flamme.

La fumée tombe comme une masse pesante ; ainsi les nuages tomberaient s’il n’y avait pas de l’air pour les soutenir.

Il y a des insectes qui vivent dans le vide pendant plusieurs 'jours; ainsi ils peuvent passer plusieurs jours sans respirer sensiblement. Les oiseaux périssent en quelques secondes, même avant que le vide soit complètement fait. II faut cependant que l’air de la machine soit plus raréfié que l’air qu’ils respirent dans les hautes régions de l’atmosphère où ils s’élèvent.

La plupart des fruits et des substances fermentescibles se conservent très-bien dans le vide. Le procédé de M. Appert , pour conserver les substances alimentaires , est une ingénieuse et très-utile application de cette vérité.

Une boule mince de verre , remplie d’air , se brise.

On fait jaillir un liquide ù une grande hauteur {Fig. 11 5).

L’eau froide entre en ébullition; ainsi, au sommet des hautes montagnes, où l’air est très-raréfié , l’eau doit bouillir plus tôt que dans la plaine, et c’est ce que l’on observe en effet îi l’hospice du Saint-Bernard et ailleurs.

87. Machine de compression. — La machine de compression est destinée h comprimer l’air. Elle se compose de deux corps de pompe , semblables ù ceux de la ma-

cliinc pneumatique; la seule différence est dans les soupapes, qui s’ouvrent en sens contraire , c’est-à-dire déliant en bas. Quand on abaisse le pislon, il comprime l’air, et le fait passer dans le récipient; quand on le relève, l’air extérieur ouvre la première soupape et entre dans le corps de pompe , tandis que l’air comprimé du récipient presse la seconde soupape , et la tient fermée. Enfin , quand on rabaisse le piston , la première soupape se ferme , l’air se comprime de plus en plus, il devient capable d’ouvrir la seconde soupape et passe encore dans le récipient, et ainsi de suite.

L’éprouvette de la machine de compression est un tube droit, fermé h son sommet, rempli d’air, et plongeant par son extrémité inférieure dans une cuvette de mercure. Au commencement de l’expérience l’air du tube est sous une pression atmosphérique , et le mercure est au même niveau à l’intérieur et à l’extérieur; à mesure que la pression augmente le mercure monte dans le tube , le volume de l’air se réduit successivement 5 la moitié, au tiers ou au quart de ce qu’il était , et d’après la loi de Mariotte , on juge qu’il est sous une pression de deux , trois ou quatre atmosphères. Dans le récipient la pression de l’air est plus grande que dans le tube , de toute la hauteur de la colonne de mercure qui s’élève au dessus du niveau extérieur.

88. Il y a des pompes de compression qui sont destinées à être vissées sur divers appareils pour y comprimer de l’air; alors elles se composent simplement d’un corps de pompe et d’un piston sans soupape. Le corps de pompe présente trois modifications particulières (Fig. 108); 1 0 il porte un pas de vis à son extrémité inférieure ; 20 il est muni d’une soupape s dont le piston s’approche de très-près quand il arrive au bas de sa course; 3° vers sa partie supérieure, et sur sa paroi latérale , il est percé d’un petit trou t qui reste toujours ouvert et qui fait cependant l’office de I. 12

soupape, parce qu'il est tantôt au dessus , tantôt au dessous du piston.

Quelquefois , au lieu d’un petit trou latéral , le corps de pompe porte une véritable soupape latérale {Fig. 109); cette disposition offre l’avantage de pouvoir comprimer des gaz quelconques ; car il suffit pour cela de faire communiquer le tube de la soupape au réservoir qui les contient.

89. Mesure des pressions des gaz contenus dans divers appareils. — On mesure en général les pressions des gaz par deux moyens : par le moyen des colonnes liquides ou

. par le moyen des soupapes. Les appareils à colonne liquide s’appellent des manomètres , les soupapes s’appellent, en général , soupapes de pression , et soupapes de sûreté quand elles sont destinées à empêcher les explosions.

90. Soupapes de pression. — Ces soupapes sont indéfiniment variables dans leurs formes et dans leurs dimensions ; tantôt elles ont la forme d’un cône tronqué {Fig. no et 112); tantôt elles sont un simple plan qui s’adapte trèsexactement sur les parois de l’ouverture {Fig. 111). Dans tous les cas elles doivent fermer hermétiquement jusqu’à l’instant où elles sont soulevées. Pour estimer l’élasticité du gaz qui est capable de les soulever, il faut connaître deux choses, i° le poids total de la soupape; 20 l’étendue de la surface qui est exposée à la pression verticale du gaz. Supposons que le poids soit évalué en kilogrammes , et que l’étendue de la surface pressée soit évaluée en centimètres carrés : si le poids est, par exemple, de ioo kilogrammes, et la surface de 2Ô centimètres , chaque centimètre carré supportera 4 kilogrammes; donc, d’après ce que nous avons vu (74) , le nombre des atmosphères est égal à 77J7OU à 5at,87, plus encore la pression atmosphérique ordinaire qui s’exerce aussi sur la soupape. Ce même moyen s’applique aux liquides comme aux gaz ; c’est celui que l’on emploie pour essayer les tuyaux de conduite et les cylindres des machines à vapeur.

91. Manomètres. — Le nom de manomètre avait été donné , par Yarignon , h un appareil qu’il destinait à mesurer la raréfaction de l’air. Maintenant on appelle manomètre tout appareil à colonne liquide propre à mesurer des pressions. Le baromètre mesure la pression libre de l’atmosphère ; le manomètre mesure la pression des fluides contenus dans les espaces fermés. L’éprouvette de la machine pneumatique et celle de la machine de compression sont de véritables manomètres. Cependant on peut établir quelques distinctions dans les appareils de cette espèce.

La Figure io5 représente un manomètre, au moyen duquel on mesure la tension des gaz contenus dans le ballon B ; il a été employé par De Saussure et ensuite par Berlhollet , dans les recherches importantes qu’ils ont faites l’un et l’autre sur la végétation et sur les phénomènes des corps vivans. Les animaux et les plantes étaient renfermés dans le ballon B.

Les tubes de sûreté sont des manomètres qui indiquent la tension des gaz contenus dans les appareils auxquels ils sont adaptés. Quand la tension est égale à la pression atmosphérique , le liquide est au même niveau dans les deux branches (Fig. 100); et, en général, la différence des niveaux mesure la différence des pressions; il suffit de connaître la densité du liquide contenu dans le tube pour évaluer cette différence de pression en millimètres de mercure.

Les tubes de sûreté ont été inventés par Weltcr : ils sont d’un grand usage en chimie , parce qu’ils empêchent les explosions et \' absorption. Quand la pression intérieure devient trop faible , l’air atmosphérique refoule le liquide dans la boule et pénètre dans l’appareil : au contraire , quand elle est trop forte , elle chasse la colonne liquide et trouve une issue par le tube.

Les grands gazomètres qui servent à lancer le gaz de l’éclairage , sous une pression constante, sont munis de manomètres qui communiquent aussi à l’air extérieur : il en

est de même dans les souffleries des forges et dans une foule d’autres appareils industriels.

Quand les pressions doivent être très-fortes , on emploie un manomètre analogue à celui de la machine de compression, on enferme de l’air au dessus de la colonne liquide (Fig. 101) , et la réduction de volume qu’il éprouve donne, par la loi de Mariotte, les divers états de pression par lesquels il passe. Seulement il faut tenir compte des variations de chaleur qui peuvent donner à l’air plus ou moins de ressort , comme nous le verrons plus tard.

92. Fusil à vent. — Il suffit de nommer cet appareil pour que l’on en devine le mécanisme. La crosse contient un réservoir à soupape dans lequel on comprime de l’air sous huit ou dis atmosphères. On y ajoute un canon qui reçoit le projectile et qui en dirige le mouvement. On fait partir une détente qui presse la soupape; l’air sort avec violence , chasse la balle, et la soupape se referme à l’instant. On peut tirer de suite plus ou moins de coups , suivant que le réservoir est plus ou moins grand. Le fusil à vent peut lancer la halle avec autant de vitesse que le fusil h poudre : cet effet ne se produit pas sans bruit ni sans lumière. L’air comprimé, se débandant subitement, fait une explosion pareille à celle du crève-vessie; et à l’extrémité du canon on voit un jet de flamme qui est produit par le frottement des petites poussières solides que l’air rencontre ou qu’il emporte avec lui; car il paraît que dans un air très-pur il n’y a plus de flamme perceptible.

90. Appareils à gaz portatif. - — Dans ces appareils nouveaux, le gaz de l’éclairage est comprimé sous trente atmosphères. Les réservoirs , avant d’être employés , sont soumis à une forte épreuve : ils ne sont admis au service que quand ils ont pu résister à soixante atmosphères. Il y a deux sortes d’explosions à craindre ; celle qui résulterait d’un mélange du gaz avec l’air atmosphérique , et celle qui résulterait de la rupture des parois. Celle-ci offre un plié-

nomène de recul très -curieux. Dès que le gaz s’est ouvert une issue, sa force motrice exerce une réaction, et lance le réservoir comme le fusil h vent lance la balle. On conçoit qu’il doit être fort difficile de retenir un gaz sous une pression aussi énorme que trente atmosphères. On y parvient cependant; et, ce qui est peut-être encore plus difficile, on parvient, par un mécanisme ingénieux , à en régler la dépense et h n’en laisser sortir que la proportion juste qui est nécessaire à l’éclairage.

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