DÉS VAPEURS DE ^ATMOSPHÈRE. — CHAP. III

masse, et reprennent ainsi un poids plus ou moins grand et des propriétés plus ou moins analogues à celles cju’ils avaient d’abord. Cet état d’équilibre entre la quantité d’eau que peut retenir un corps et l’humidité de l’atmosphère qui l’entoure repose sur le principe suivant:

Quand l’eau se trouve combinée avec des substances étrangères, elle conserve encore la propriété d’émettre des vapeurs ; mais à température égale, la force élastique de ces vapeurs est toujours moindre que celle des vapeurs qui se forment sur de l’eau pure.

Pour démontrer ce principe fondamental , il sulht de faire passer dans le vide barométrique de l’eau pure et de l’eau tenaut en dissolution diverses substances. On obtiendra une dépression de la colonne barométrique, et par conséquent une mesure de la force élastique de la vapeur qui se forme; mais, à température égale, la dépression sera toujours moindre pour les dissolutions que pour l’eau pure. Par exemple , à io° de température, M. Gay-Lussac a trouvé les résultats suivans :

Nature

Densités des dis-

Tension des di

des dissolutions. s

olulions à ïop cent.

solutions à 10'

Eau .

Muriate de soude.

Id. . . .

Muriate de chaux. . 1,274

Id. . . .

Acide sulfurique.

Id. . . .

Or, si la vapeur qui se forme, par exemple, sur l’eau alée à io° ne peut atteindre qu’une force élastique do

rj millimètres, qu’arriverait-il si l’on mettait en contacta io° de l’eau salée avec de la vapeur ayant une force élastique plus grande que 7 millimètres? Ce qui arrive dans ce cas est digne de remarque : l’eau salée absorbe de la vapeur au lieu d’en émettre, et elle en absorbe jusqu’au moment où la force élastique de la vapeur, qui repose sur elle, est réduite à 7 millimètres. On peut démontrer ce résultat en faisant passer un grain de sel dans le baromètre qui contient de l’eau pure et de la vapeur au dessus d’elle 5 à mesure que le sel se dissout dans l’eau , le baromètre remonte , c’est-à-dire que la force élastique de la vapeur qui préexistait ne peut plus se soutenir en présence de l’eau salée il faut qu elle retombe à la valeur qu’elle aurait prise en se formant sur l’eau salée elle-même.

Ainsi, tandis que l’eau pure a seulement la propriété d’émettre des vapeurs , une dissolution a la propriété d 'en émettre ou d’en absorber , suivant que la tension de la vapeur qui repose sur elle est plus petite ou plus grande que la tension de la vapeur qui tend à se former.

Ce qui arrive aux dissolutions arrive aux aussi corps solides qui contiennent de l’eau accidentelle, c’est-à-dire de l’eau dont ils peuvent être privés sans que leurs autres élémensse désunissent j lescorpsabsorbent ou émettent les vapeurs dans l'atmosphère qui les entoure, suivant que la tension des vapeurs déjà existantes dans cette atmosphère est plus grande ou moindre que la tension des vapeurs qui tendent à se former.

Voilà pourquoi les corps hygrométriques , comme le cheveu , arrivent toujours au même degré de saturation quand ils sont plongés dans de l’air qui est lui-même saturé d’humidité 5 car la tension de la vapeur qui tend à se former sur ces corps , est toujours moindre que la tension de la vapeur qui existe alors autour d’eux, et il y a absorption jusqu’à saturation.

Cea mêmes principes s’appliquent à un grantl nombre

DES VAPEURS DE l’aTMOSPHEHE. — CITAP. III.

d’opérations industrielles, particulièrement à celles qui ont pour objet de concentrer des dissolutions par la température ambiante, comme il arrive dans les salines ; car en exposant ces dissolutions à l’air, il est bien possible qu’on les étende au lieu de les concentrer 5 c’est ce qui aura lieu, par exemple, à io° de température, si elles ont une densité de i,ao5 , et si l’hygromètre à cheveu marque 90° d’humidité.

DU SEREIN ET DE LA ROSjÉE.

6G1. Du serein. Le serein est une petite pluie fine qui tombe quelquefois saus que l’on aperçoive aucun nuage au ciel. Dans nos climats, ce phénomène se manifeste seulement pendant l’été, et presque toujours au coucher du soleil ; on l’observe surtout dans les vallées ou dans les plaines basses, à une petite distance des lacs et des rivières; il est beaucoup plus rare dans les lieux élevés. Une pluie sans nuage semble d’abord un phénomène impossible; mais il suffit d’un instant de réflexion pour en voir la possibilité et même pour en concevoir la cause.

Pendant la chaleur du jour, tous les corps humides 1 donnent une grande quantité de vapeurs , qui se répandent dans l’air sans en troubler la transparence; supposons,

1 pour un instant, que vers cinq ou six heures de l’après- I midi la température de l’air atmosphérique soit, par I exemple, de 20°, et que la force élastique de la '\apeur I qu’il contient soit de i3 millimètres, alors le soleil conli- I nuaut de s’approcher de l’horizon, la température ambiante I s’abaisse de plus en plus , sans que la force élastique de la ■ vapeur éprouve de changement ; et quand cet abaisse- Jment arrive à i/j. ou i5°, la vapeur ne peut plus exister len totalité, puisqu’elle aurait une force élastique plus I grande que le maximum qui convient à cette température; I il faut donc qu’elle se condense en partie; c’est cette

LÏVRB NEUVIÈME

condensation qui produit le phénomène du serein. On voit donc qu’il dépend de deux élémens , savoir, de la température ambiante et de la force élastique de la vapeur qui existe daus l’air ; et la condition de sa formation est que la température s’abaisse au dessous de celle qui convient à la force élastique de la vapeur.

E11 déterminant le point de rosée avec un hygromètre , et en suivant avec un thermomètre la loi du refroidissement de l’air, on pourrait prédire à peu près l’instant où le serein doit paraître, et indiquer son intensité.

662. Rosée. Tous les phénomènes de la rosée ne sont que des conséquences des lois de l’hygrométrie et des lois du rayonnement nocturne. C’est le docteur Wells qui a le premier découvert et développé ces conséquences dans une série d’expériences ingénieuses qui remontent à peu près à l’année 1800. Son ouvrage sur la rosée fut couronné en 1816 par la Société royale de Londres.

Pendant les nuits calmes et sereines , l’air atmosphérique et tous les corps dispersés sur la surface de la terre se refroidissent par leur rayonnement vers les espaces célestes (pag. 700); mais ce refroidissement est inégal, parce qu’il dépend du pouvoir rayonnant des corps, de leur conductibilité et de leur situation par rapport aux objets circonvoisins. Dans les circonstances les plus favorables, un corps peut tomber à 8 ou io° au dessous de la température de l’air -, c’est ce que le docteur Wells a constaté par un grand nombre d’expériences. Ainsi , pendant une belle nuit d’été , l’observateur cpii parcourrait une plaine pour observer avec uu thermomètre très-sensible la température du sol et des divers objets dont il est couvert , trouverait infailliblement de très-grandes différences dans ces températures 5 les couches inférieures de l’air étant, par exemple, à 120, il trouverait dans quelques endroits le sol ou le gazon à 2 ou 3° seulement , d’autres corps seraient à 5 ou 6°, d’autres à 8 ou 10 , et plusieurs seraient!

DES VAPEURS DE l’aTMOSPHÈRE. — CHAP. III. ^7

sans doute à une température plus haute que celle de l’air. Cefait fondamental une fois établi, l’explication de la rosée et de tous ses accidens ne présente plus aucune difficulté.

Admettons pour un moment que la force élastique de la vapeur qui existe dans l’air soit de 7 millimètres; comme cette force élastique est le maximum correspondant à 5° de température, il est évident que tous les corps terrestres qui sont au dessous de 5° auront condensé les couches de vapeurs qui sont venues en contact avec, eux , et qu’ils seront par conséquent plus ou moins couverts de rosée. Au contraire, tous les corps qui ont conservé une température plus haute que 5° resteront parfaitement secs, puisque l’air humide qui les touche n’aura pas été refroidi jusqu’au point où la vapeur est forcée de se condenser.

Ainsi , en dernier résultat, pendant les nuits calmes et sereines, tous les corps terrestres doivent être assimilés à l’hygromètre à capsule ou à l’hygromètre de Daniell , c’està-dire que s'ils se refroidissent au dessous du point de rosée, ils se couvrent de vapeurs condensées , et dans le cas contraii'e , ils restent secs. La seule différence est que les parois des hygromètres se refroidissent par l’évapoi-ation de l’étlicr, tandis que la surface du sol et tous les corps terrestres se refroidissent par leur rayonnement vers les espaces célestes. Mais ces deux causes différentes produisent ici le même effet , puisque la condensation de la vapeur n’est qu’une conséquence de l’abaissement de température.

Pour étudier en détail tous les phénomènes de la rosée , il suffit donc de rechercher toutes les causes qui peuvent modifier le refroidissement des corps et le rayonnement de la nuit. C’est ce que nous allons essayer de faire d’une manière générale.

Infl uence de la situation. Pour mieux faire comprendre l’influence de la situation sur le refroidissement nocturne, imaginons qu’au milieu d’une vaste plaine on ait élevé une

espèce de tente avec des cadres légers ayant chacun une toise carrée; ces cadres seront, par exemple, recouverts de toile ou même de papier, quatre seront placés verticalement, et le cinquième placé horizontalement au dessus fermera l’espace. Un corps placé sur le sol au milieu de la tente rayonnera de toutes parts; mais ses rayons calorifiques , arrêtés par les parois , lui seront renvoyés par elles, et son refroidissement sera très-lent.

Si l’on enlève la cloison supérieure, le corps verra le zénith ; il rayonnera vers les espaces célestes, et son refroidissement deviendra plus rapide.

Si l’on enlève une des parois latérales, le corps 'verra encore une plus grande étendue du ciel, et son refroidissement deviendra encore plus rapide. Il en sera de même à mesure qu’011 le découvrira de plus en plus pour qu’il 'voie une étendue du ciel de plus en plus grande.

Les murs, les édifices, les arbres, les collines font sur le rayonnement nocturne un effet analogue à celui des cloisons que nous avons pris pour exemple, et, d’après ce principe, il suffira de voir l’exposition d’un objet pour juger d’avance s’il doit se refroidir plus ou moins qu’un autre objet semblable qui voit le ciel sous un autre aspect.

Influence de la nature des corps. Les surfaces qui ont un grand pouvoir émissif se refroidissent plus promptement que les autres; mais l’épaisseur des corps , leur conductibilité^ l’inclinaison de leurs surfaces sont autant de circonstancié' qui modifient la vitesse du refroidissement. *

Influence du vent. L’agitation de l’air est toujours un obstacle à la formation de la rosée , parce qu’en se renou- \ elant rapidement à la surface des corps , il leur rend une partie de la chaleur qu’ils perdent par le rayonnement; aussi , par un grand vent , la température de tous les corps est sensiblement la même que la température de l’air.

Influence des brouillards et des nuages. Quand le ciel

UES VAPEURS DE L ATMOSPHÈRE. — Cil AP. III. 7 4q

est couvert, l’échange de calorique s’établit entre les nuages et la surface de la terre 5 la nappe des nuages devient comme la toile des cadres dont nous parlions tout à l heure; elle empêche que les objets ne rayonnent vers le ciel, et ralentit le refroidissement. On avait remarqué depuis long-temps que les nuits couvertes sont toujours moins froides que les nuits sereines ; le professeur Wilson avait reconnu qu’un thermomètre exposé à l’air libre pendant une nuit alternativement claire et nuageuse s’élève toujours quand l’air s’obscurcit , et retombe dès que les nuages disparaissent (Transacl. philos., 1771).

Les brumes ou les brouillards produisent un effet encore plus mai'qué que les nuages , parce que la chaleur rayonnante qui émane des corps à la température ordinaire n’a pas la propriété de traverser un air qui n’est pas parfaitement transparent.

DU GIVRE ET DE LA GELlfE.

G63. Le givre ou la gelée blanche s’observe dans nos climats pendant les fraîches matinées du printemps et de l'automne. Sa cause est la même que celle de la rosée, car le givre n’est autre chose que de la rosée congelée. Quand le ciel est serein , l’air calme et humide , et que la température de la nuit est seulement de 4 ou 5° au dessus de zéro , certains corps peuvent tomber par le rayonnement à une température plus basse que zéro , et alors les gouttelettes de rosée dont ils se sont d’abord couverts cristallisent en petites aiguilles qui s’entrelacent de mille manières, L’exposition a peut-être plus d’influence encore sur la formation du givre que sur celle de la rosée, parce qu’une fois que les corps sont revêtus d’une couche de rosée suffisamment épaisse, ils ont le même pouvoir rayonnant, et leur refroidissement ultérieur s’accomplit suivant les mêmes lois.

664* Les gelées d’au teynne , et surtout les gelées de printemps, qui sont quelquefois si funestes aux récoltes, ont aussi pour cause principale l’influence du rayonnement de la nuit. Elles sont accompagnées de givre quand l’air est humide, mais elles peuvent avoir lieu sans aucune apparence de gelée blanche ni même de rosée; il suffit pour cela que l’air soit sec , c’est-à-dire , que la force élastique de la vapeur qu’il contient soit moindre que u ou 3 millimètres. Toutes les circonstances qui favorisent la formation de la rosée et du givre sont par conséquent celles qui favorisent la gelée, et réciproquement tous les moyens qui peuvent retarder la formation du givre ou de la rosée peuvent retarder ou même empêcher la gelée. Ainsi une simple gaze étendue au dessus des plantes délicates est très-souvent une précaution suffisante pour les garantir d’un refroidissement meurtrier. La fumée serait un moyen tout aussi efficace. Il ne s’agit pas de réchauffer les plantes que l’on veut conserver, il faut seulement les empêcher de se refroidir par le rayonnement. C’est d’après cd^rincipe qu’il faut , suivant les localités , combiner les moyens de conservation.

Un exemple fera mieux comprendre encore toute l’efficacité du rayonnement pour refroidir les corps pendant la nuit, et c’est dans cette vue que nous indiquerons ici le procédé que l’on a imaginé depuis long-temps pour faire de la glace au Bengale. Voici le compte que M. Williams en a rendu dans le lxxxiii0 vol. des Transactions philosophiques ; la manufacture dont il parle occupe trois cents personnes.

Un terrain bien nivelé et d’une étendue convenable est di visé en petits carrés de 4 à 5 pieds de côté, entourés d’un petit rebord de terre de 4 ou 5 pouces de hauteur. Dans ces compartimcns , couverts de paille ordinaire ou de cannes à sucre sèches, ou place autant de terrines remplies d’eau qu’ils peuvent en contenir. La glace se produit

DES VAPEURS DE ^ATMOSPHÈRE, r— , CUA.P. III. ^5l

abondamment quand l’air est calme et le ciel serein •, les nuages et le vent empêchent sa formation. M. Williams a reconnu par l’expérience que la température de l’air ambiant est presque toujours de plusieurs degrés au dessus de zéro , et une fois le thermomètre , placé sur la paille à côté des terrines, ne descendit pas au dessous de 5°, 6, tandis que la glace se formait rapidement et prenait beaucoup d’épaisseur.

On a élevé dans la plaine de Saint-Ouen , auprès de Paris, une fabrique de glace qui repose sur les mêmes principes. Il suffit que la température de l'air descende à 2 ou 3° au dessus de zéro pour que l’on obtienne des lames de glace assez épaisses.