VAPEURS

Il0 PART. , CH AP. II. -

5o pouces de hauteur. Ou met de l’eau dans le manchon jusqu’î» ce qu’elle dépasse les sommets des deux tubes barométriques, et ensuite on la refroidit et on la réchauffe graduellement , pour qu’elle parcoure tous les degrés depuis o jusqu’à 100". Des thermomètres , places à diverses hauteurs, indiquent à chaque instant sa température, et il est évident que cette température est aussi celle du baromètre parfait , celle du baromètre h vapeur, et celle de la vapeur elle-même , qui se forme à son sommet. Pour avoir la force élastique de celte vapeur correspondante à chaque degré , il suffit d’observer la dépression du baromètre à vapeur, par rapport au baromètre parfait , et l’on y parvient aisément au moyen d’une règle verticale qui est au dehors du manchon et sur laquelle se meuvent deux lunettes horizontales , dont l’une se dirige au sommet du baromètre parfait , et l’autre au sommet du baromètre à vapeur. L’intervalle des deux lunettes est la mesure de la dépression ; il suffit seulement d’y faire une correction de température pour la ramener à 0, car la colonne de mercure qui exprime la tension des vapeurs doit toujours être réduite à o , comme celle qui exprime la hauteur du baromètre. Tel est le procédé très-simple qui fut imaginé par Dalton de Manchester, en 1800, pour étudier les vapeurs , et qui lui servit à établir enfin la vraie théorie de leur formation et de leur élasticité.

Au dessous de o. — La glace elle-même se vaporise comme leau; plusieurs observations semblaient indiquer ce résultat, mais c’est à M. Gay-Lussac que nous devons un appareil propre à le constater d’une manière directe, et, de plus , à donner la mesure exacte de la tension des vapeurs qui se forment sur la glace à toutes les températures plus basses que 0. Cet appareil est représenté figure 1 99 ; il se compose de deux baromètres plongeant dans la même cuvette, et d’un support au dessus duquel est un matras tubulé in, rempli d’un mélange frigorifique, et d’un ther-

33o LIVRE II. “ DE LA CHALEUR.

momètre t, qui en donne la température ; l’un des baromètres contient une petite colonne d’eau , et sa partie vide se recourbe pour pénétrer dans le mélange du matras et en prendre la température. Ainsi , la chambre barométrique se compose d’une partie froide , dont la température est connue et d’une autre partie qui est h la température ambiante ; donc, d’après le principe précédent (228), la tension maximum de la vapeur est celle qui convient h la température du mélange réfrigérant. On voit même, par cette expérience , comment s’établit l’équilibre de tension ; car on voit la petite colonne d’eau qui repose au sommet du mercure , diminuer de plus en plus et disparaître complètement; elle disparaît parce que la vapeur qu’elle donne ayant , au moment de sa formation , une forcé expansive plus grande que la vapeur qui est’refroidie h l’extrémité du tube , elle 11’a rien qui l’arrête, et elle va se condenser et se congeler h son tour dans l’espace froid. Quelquefois même la rapidité de l’évaporation est si grande que la petite colonne d’eau se trouve congelée sur le mercure, et ne disparaît alors qu’ après un temps très-long. Auprès des baromètres on voit une règle verticale sur laquelle se meut une lunette horizontale, avec laquelle on observe la dépression.

Au dessus de ioo°. — Pour montrer qu’au dessus de ioo° la tension de la vapeur d’eau est plus grande qu’une pression atmosphérique, on peut employer un simple tube recourbé ( Fig. 198), dont la courte branche est fermée en s ; on le remplit de mercure jusqu’h la demi-hauteur de la branche ouverte , et on fait passer en s une petite colonne d’eau ; ensuite on plonge l’appareil dans un bain d’huile dont la température est plus haute que ioo°; bientôt la vapeur se forme , et sa force élastique est égale è une pression atmosphérique , plus la différence qui existe entre deux niveaux du mercure dans la branche ouverte et la branche fermée. Mais pour mesurer exactement les tensions qui s’élèvent à plusieurs atmosphères et les températures correspondantes ,

IIe PARI., CHAP. II. - VAPEURS.

on rencontre de très-grandes difficultés. La science ne possédait sur ce point que des données vagues et incertaines, lorsque MM. Arago et Dulong furent chargés par l’Académie des Sciences de déterminer les forces élastiques de la vapeur d’eau jusqu’aux plus hautes pressions dont on fasse usage dans les applications industrielles. Ce grand travail a été terminé en i83o; avant d’en rapporter les résultats, nous allons donner une idée des appareils qui ont servi h ces importantes déterminations.

Production de La vapeur. — La vapeur est produite dans une forte chaudière en tôle CC', (Fig. 223, planche 10), contenant environ 80 litres. Dans sa portioncylindrique qui est la plus faible , elle a 1 5 millimètres d’épaisseur. La môme figure représente le fourneau FF#', la grille G , et le tuyau T par lequel s’échappe la fumée.

Mesure des températures. Deux canons de fusil E et R, scellés au couvercle, ouverts en haut, fermés en bas et plein de mercure, servent h indiquer les températures de l’eau et de la vapeur. Dans le mercure qu’ils contiennent sont établis en permanence des thermomètres dont les tiges, recourbées horizontalement au sortir des canons , sont maintenues h une température constante au moyen d’un courant d’eau. Getie disposition se voit plus en grand dans la figure 224.

Mesure des tensions. — La vapeur formée au dessus de l’eau , h une température connue , s’élève par le petit tube vertical BB' pour venir exercer sa pression en U, au sommet de la colonne d’eau qui remplit le tube incliné U DH, et toute la partie supérieure du vase manométrique Cette pression se transmet sur la surface SS' du mercure ,et enfin à l’air du manomètre MM' qui est le môme que nous avons décrit précédemment ( page 170). Comme on connaît la pression correspondante à une position donnée du sommet de la colonne du mercure dans le manomètre , on en déduit la force élastique de la vapeur. Il y a seulement

deux corrections à faire, l’une relative à sa hauteur ver ticale delà colonne d’eau , depuis son sommet U jusqu’à sa base SS', et l’autre relative à la hauteur variable du mercure dans le vase W'. C’est pour faire ces corrections avec exactitude que l’on voit sur la seconde platine du vase VV' un petit tube en verre NN' communiquant en outre au tube UDH, et dans lequel on peut observer le niveau du mercure au moyen du curseur qui parcourt la règle verticale ZZ'.

A mesure que la vapeur arrive en U , elle se condense et retombe dans la chaudière; mais il n’en peut résulter aucune erreur , car on a soin de maintenir le tube U DH à une température constante dans sa longueur U D par un courant d’eau.

MM. Arago et Dulongont ainsi déterminé les tensions de la vapeur d’eau jusqu’à vingt-quatre atmosphères. Ils ont reconnu ensuite que les relations qui existent entre les tensions et les températures peuvent être représentées avec une grande approximation par la formule

F représente la tension exprimée en atmosphères.

T représente les températures supérieures à ioo°, exprimées en prenaut pour unité l’intervalle de xoo°. Ainsi, pour connaître la force élastique correspondante à i56°, par exemple , il faudrait faire T= o ,36.

Il paraît bien probable que cette formule représente d’une manière assez approchée les tensions et les températures correspondantes jusqu’à 5o atmosphères.

On ne pourrait pas sans doute se fier à ces indications pour des tensions plus fortes; cependant le dernier des tableaux suivans a été calculé jusqu’à mille atmosphères ; s il ne représente pas la marche des phénomènes , il représente au moins la marche de la formule.

Il* PART., CHAP. II. — VAPEURS. 333