CHAP. VI. — PRESSION ATMOSPHÉRIQUE. 1J

blement changé depuis Tépoque où Pascal et Tonicelli Font pesée pour la première fois.

Si les (x>uches d'air étaient homogènes à toutes les hauteurs, 00 pourrait déduire de ce qui précède la véritable hauteur de latmosphère ; car cette hauteur x et la hauteur 76 dii baromètre seraient entre elles en raison inverse des densités de Tair et du mierciire, et Ton aurait

— = ^. - ou x=:— — -— ;

76 rf ' d ^

d étant la densité de Tair par rapport à Teau. Or, nous avons déjà dit (46) qu'un mètre cube d'air, dans les conditions notr maies de température et de pression, pèse 1^,2991. Par conséquent la densité de Tair est 0,0012991, et la hauteur de Fatr mosphère serait de

7955 10*^ ou de 7955"**^.

lAais il s'en faut de beaucoup que l'air soit homogène; sa densité diminue à mesure que la hauteur augmente , et c'est la loi

de cette diminution qui détermine la véritable hauteur totale

de Vatmosphère.

Puisque le baromètre à mercure a une hauteur normale de

76 centimètres, le baromètre à colonne d'eau aurait exacte-

nmit une hauteur x donnée,

X 13,598 76"" 1 ' puisque la denâté 13,598 du mercure est rapportée à celle di* Teau prise pour unité, il en résulte x= 1033'" ou 10",33.

On peut donc dire indifféremment que la pression . atmosphérique est représentée par une colonne de mercure de 76 centimètres, ou par une colonne d'eau de 10",33; mais cette pression ne peut véritablement être exprimée qu'en poids, et elle est égale à 1*,033, sur chaque centimètre carré.

70. CoMstrvetlon du baromètre. — On donne à cet instrument des formes différentes suivant l'usage auquel on le destine- mais il y a quelques conditions générales d'exactitude qu'il faut toujours remplir, quelle que soit la forme que l'on adopte.

!• U faut que le mercure soit parfaitement pur, afin qu'il ait

son exacte densité.

V Quand la colonne monte ou descend dans l'intérieur du tube, la surface extérieure s'abaisse ou s'élève, et il faut dis-

114 LITRE PREVIER. — FESAMTEDR.

poécr l'appareil pour qs'oD puisse à diaque instant mesurer la vraie hauteur du barom'ètre , c'est-à-dire la haatetu* vettkale du niveau intérieur au-dessus du lÙTeau extérieur.

3' n fiint ijue le vide soit parfait au-dessus du aonnnet de la coltHme bar(Hnétrique, car, s'il restait un peu d'air dans cet espace, ou s'il y avait quelques vapeurs, ce serait une force élastique qui agirait sans cesse pour repousser le mercure, et qui rempêchéraît de monter à sou vrai niveau.

Pour obtenir le vide aussi exactement qu'il soit possible, on fiùt boniDir le meicure de la manière suivante (Frc. 19] : on remplit te tube au tiers de sa longueur, et on le fait bouillir à plusieurs reprises dans toute cette étendue; ensmte on verse nne nouvelle quantité de mercure qui soit im peu cfaaud, pour ne pas faire éclater le tube, et on recommence l'ébuDidon dans toute la longueur de cette nouveDe colonne; on ajoute ainsi de nouvelles quantités de mercure, que l'on fait successîveinent bouillir jusqu'à ce qu'enfin l'ébullition ait parcouru toute la longueur du tube ou & très-peu près; alors ou achève de le remplir avec du mercure bouilli , puis, après le refroûfissement, oti. le retourne. Pour vérifier û, par le retournement, on n'aurait pas laissé entrer quelques bulles d'air, il faut incliner le tube on peu vivement afin que le mercure vienne en frapper le ttjBhmet : s'il donne un coup sec, on peut espérer que le vide est assez bien fait , nnon l'opération est certainement manquée.

Quand toutes ces conditions sont remplies, il y a encore, en " 'al . deux coiTCcliuns à

GEAF. TI. — BÀROttTRBS. ||8

iatrs est onlimiranent de nécaii; le zéro de la division e9l fixe, et il S9 trouve an inveaa du mercure de la ccrarte braiK die; œ niveau diai^;eaiit quand le baromètre chan|>e, il en résohe des eiieuf& d'autant plus grandes que la courte branche est plus étroite. Quelquefois le coude du sipbon est en fer, et il porte un robinet de même métal : alors, pour transporter cet instrument, <m l'indHie d'abord de manière que la brandie fermée se remplifise com|détement de mercure; puis Ton fermt le robinet, et Fou a moins à craindre que Tair ne pénètre dans le tube par les secousses du voyage.

7S. I.e iMsièOc * mmêrmm de SeèÊÊmt a qudque avantage sor le bnroaiètre ordinaire; il est représenté dans les figures 2&, 31. La branche ouverte du siphon porte un flotteur en fer

dTune trtès^-Sne ciémaillère a, qui engrène dans une roue ij dont l'axe très-mobile porte l'aiguille r, qui parcomt les Jifiannis du cadran «^; il est très-£aKÂle de graduer cet instru*

de manière que la véritable hauteur du baromètre, à un dmmé, se trouve écrite au point où l'extrémité de l'aiguîQe fTanête. Ce même baromètre, di^sé et suspendu coi»ranUanent (Fig. 30) devient un baromètre marin ^ qui donne de bonnes observations à bord, malgré les oscillations du bâtiment. 73. !•• Ibatùittge de ■• Gay^I^asame est exclusivement adopté par les voyageurs, comme étant parfaitement exact, facile à observer, et surtout &cile à transporter; il est repré^ sente dans les figures 25 , 26 : la branche ouverte n est percée que d'un trou capillaire a , bien assez grand pour laisser entrer rrir librement, mais trop petit pour laisser sortir le mercure; 3 en résulte qu'on peut le renverser sans craindre que le mercare s'échappe (Fie. 26). Lorsque après l'avoir renversé pour le Uamporter, on le retourne pour faire une observation, il n'y a pas à craindre non plus que l'air pénètre dans la brandie fermée et anive au sommet de la colonne de mercure pour la défàtKT : Bunten y a pourvu par une di^osition ingénieuse qui «t représentée dans la figure 27, où l'on voit sur une phis grande édieDe la branche ouverte et seulement la partie infi^ neure de la branche fermée* On remarque au bas de celle-ci un éfisement 4, dans lequel plonge une pointe c; avec un peu d'adresse on fiiit aisément cette soudure à la lampe. Lorsqu'un baromètre est ainsi construit, si de Tair se présente pour monter

116 LIVRE PREHIER. — PESANTEUR

dans le vide, il ne peut pas pénétrer par U pointe c-, mais il Ta se logée en dy Ters le haut de rérasementj et, quand on remarque qu'il s'en est rassemblé là une certaine quantité, oa le fait sortir par le retournement , afin que la pointe c reste toujours baignée dans le mercure.

Dans ces baromètres, les divinons sont tracées au diamant sur la branche ouverte et sur la branche fennée , et il n'5 a aucune correction à faire pour la capillarité, parce que ces deux branches sont égales. Ce baromètre se monte dans une canne ou dans un étui de fer-blanc (Fie. 28).

74.«ftF*MAti«'de FvrUai. — Le baromètre de Fortin (Fie. 32, 33, 34, 35) est un baromètre à cuvette; ce qui le distingue, c'est -qu'il est à échelle 6xe; les diviâons de l'éclielle sont comptées à partir de l'extrémité d'une pointe d'ivrare qui pénètre dans la cuvette, et que l'on voit en a (Fie. 33). Lorsqu'on veut ftire une obsei-vation , le baromètre éunt bien verticai, iJ but avant tout amener le niveau du mercure de la cuvette exactement »i-contact avec l'extrémité de cette pointe d'ivmre; et l'on y parvient aisément au moyen du fond mobile fin (F16. 33), car le mercure monte ou descend «uivant que l'on tourne la vis c dans un sens ou dans l'autre.

Le tube de métal qui enveloppe le tube de verre est fendu des deux côtés vers sa partie supérieure , et porte les divisons, qui sont comptées, comme nous venons de le dire, de l'extn^ mité même de la pointe d'ivoire , de telle sorte qu'il suffit de diriger par les deux fentes un rayon visuel tmi ra&e lu surface

CHAP. YI. — BAROMÈTRES. i17

75. ¥arlmfl«Bs din iMir^Mètre. — Nous ne savons rien de ce qui se passe dans les hautes régions de Fair; ici, à la surface de la terre, nous observons des changements de température, tantôt périodiques, tantôt brusques et inattendus; nous observons des vents et des orages, mais nous ne pouvons juger des secousses atmosphériques que jusqu'à la hauteur où l'agitation des nuages nous en permet l'observation. Au moyen du baromètre nous serons instruits de ce qui se passe dans toute la hauteur de l'atmosphère ; car il nous donne à chaque instant le poids de la colonne d'air, et c'est exactement comme si nous avions toute cette colonne en équilibre dans une balance.

On présume bien , d'après cela , que dans im même lieu le baromètre ne reste pas staûonnaire dans le cours d'une année, et qu'il éprouve des variations plus ou moins considérables : en effet, à Paris, par exemple, il n'y a presque pas de jour où il ne change de plusieurs millimètres. En général, on distingue deux sortes de variations dans le baromètre : les variations aceidenielles , et les variations horaires : celles-ci se reproduisent trèsHrégulièrement à des heures marquées, et sont d'une grandeur constante ; les autres surviennent irrégulièrement sans qu'on en puisse prévoir ni l'époque ni l'étendue. Mais pour les appréôer, il faut savoir d'abord ce qu'on appelle la hauteur moyenne dti baromètre.

76. ■antewni mmjennen. — Ck>mme les variations ne sont jamais très-promptes, si l'on observait le baromètre d'heure en heure vingt -quatre fois dans la journée , qu'on ajoutât les vingt-quatre hauteurs observées, et qu'on en prit la vingt- ({uatrième partie, on aurait la hauteur moyenne du Jour trèseiactement; car on aurait le même résultat que si l'on eiit observé de demi-heure en demi-heure, ou même de minute en mimite. Mais l'on conçoit que , s'il fallait essentiellement passer par les vingt-quatre observations poin* avoir la hauteur moyenne d'tm joiu*, il faudrait, quelle qu'en soit rimportance, désespérer d'y arriver jamais. Quel observateiu* pourrait s'assujettir, pendant des années entières, à une régularité aussi minutieuse et aussi mécanique?

Heureusement, il existe une heure de la journée où la hauteur du baromètre est très-sensiblement la hauteur moyenne du jour : cette heure est, dans nos climats, l'heiu^e de midi.

lis LIVBE PREMIEB. — PESANTEUB.

Aioà, on est dispensé de £iîre vingt-quatre obacrTstiaiia dans la joumée; que l'on en hsat une seule avec exactitude k llieiuc ds midi, et l'on aura la hauteur que l'on dien^. On connaît qn'en ajoutant le» trente hauteuis isojcnnes des trente jouis da mais, et eu pretiant le trentième de la fitHome, on aura la AoiiCew mejrtwte du iKoUye^qa'ax traitant de mèq>e les dôme moyennea des douze mois, on aura enfin la hauteur moytmiÊé Je l'omit^,

77. T«»UM— neeldcBieitoa. — ■ Dans nos dùnats , et nirtout dans les riions septcntnonales , le baromètre est en osdtktign ctmtinaeUe an-dessus et ao-dessous de la moyenne de l'année ou de la mo^renne générale, et quelquefois il éprouve des secouMes presque subites qui le font monter ou descendre de [^uâears centimètres. A Paris, dans sa fdus grande élév^ tion,' il a atteint vM fais 781 millimètres, et, dans sa plus grande dépreaùon, il ^t tombé une fois à 719; et, diose digne de remarque , ces matimiim tl'élération et d'abaissement ont es lien dans la même année, en février et en décembre 1821.

I^s Tariations du barunètre indiquent un diangement pfàent dansratmosphère ; beaucoup de personnes pensent qu'elles annoi^ cent amek un diangement futur , et qu'il suffit de savoir bien otnsuher le baromètre, pour prédire à coup sûr la pluie on k beau temps plusieurs joui;s à l'avance : c'est une question de météorologie que nous examinerons plus tard. Mais, pour le momeitf,nons donnerons la mesure d'un autre eCfet, c'est-i-ditede la difiiérence des pressions que nous éprouvons par les ««nation barométriques. Ces variadons se déduisent du tableau suivant :

GHAP. VI. — VARUTIONS ilCCIDElfTELLES. 119

On ¥OÎt que, le baromètre étant à 780 mill., une surface de on mètre cuTé supporte 10597 lûlogr.^ et que cette énorme dkaœge se lédiiît à 9782 kilogr. quand le baromètre tombe à 720; ainsi, la suifaioe entière de notre corpa étant à peu près de un mène carré, nous sommes dans ces circonstances souhH gés d^im poids de 815 kilogr. Une cause aussi puissante exerce njctiiaiicwift une influence sur les fonctions physiologiques, et snitoal mr les phénomènes de la respiration et de la drciH latMMi; mais ces effets sont en général si compliqués, qu'il ùm^ dra sans dLoute de longues expérietices pour parvenir à les

La haittenr de 600 millimètaes est à peu près ceUe qui a lieu ao-dessus du naont Dore et à la poste du mont Cenis. Un voyar geur <{ui part /du niveau de la mer pour sVIever sur ces montagnes est soulagé d'un poids de 2173 kilogrammes, et il est soohgé de 3539 kilogrammes lorsqu'il arrivé en un lieu où le baromècre marque seulement 500 millimètres; c'est à peu près sa hauteur ordinaire au sommet de FEtna et sur le mont Liban. On sak tout ce que les voyageurs racontent des sensations extraoïdînnires que l'on épco/ave sur les hautes montagnes où le barcmkètre ne marque plus que 400 ou ôOO millimètres. On fdt de toutes parts un immense horizon , on est soulagé d'un pesant fardeau, on ne respire qu'un air pur et léger, et il senn ble en effet que l'on ne touche plus à la 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 s'accomplissent sont en général d'autant plus écartées l'une de Vautre que la latitude est plus grande. Dès 1690, le père de Bèze avait reconnu qu'à Pondidiéry et à Batavia le baromètre reste immobile, quelles que soient les tempêtes que l'on éprouve : Legentil avait confirmé ces observations; et maintenant il est bien démontré que, dans toute la zone équatoriale , le baromètre est en effet insensible aux secousses atmosphériques, mais qu'il éprouve cependant des variations périodiques et régulières, que l'on appelle variations horaires.

78. VariatieBB heralrefl. — C'est vers l'année 1722 que les pariations horaires du baromètre furent constatées d'une ma- «ère certaine par les observations d'un Hollandais dont le

110 UTRE PREMIER. — PESANTEUR,

nom reste inconnu. Depub cette époque, placeurs observntenrs ont essayé d'en détenniner l'étendue et les périodes pour différents lieux de la terre. M. de Humboldt a démontré, par de longues séries d'observations très-précises , cpie , 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 heures | 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 f et il redescend enfin jusqu'à 4 heures du matin. Ainù , 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 mouvements de dépression et d'ascension sont si réguliers qu'ils pourraient seirir à marquer les heures, comme les mouvements de l'horloge : seulement, ils ont peu d'amplitude j car ils s'accomplissent dans une longueur que M. de Humboldt évalue à deux millimètres depuis le point le plus haut du matin jusqu'au point le plus bas de l'après-midi.

Dans nos climats, ces variations horaires sont tellement àimmulées par les variations accidentelles, qu'il fallait, pour les découvrir et pour les mesurer, toute la sagacité et toute la pr^ cision d'un observateur tel que Ramond. Ce n'est que par les moyennes de p1u«eurs mois d'observations prises avec exactitude et aux heures convenables que l'on peut trouver les périodes horaires. Ramond a reconnu que leurs époques varient avec les saisons. En hiver, le ma:cimum est à 9 heures du ma-

CHAP. TI. — LOI DE MARIOTTE. i2l

compfessibilite des fluides élastiques; ell^ peut s'énoncer ainsi : Les voilâmes des gaz sont en raison inuerse des pressions qu'ils sapportent. Pour démontrer par l'expérience cette vérité fondamentale, on prend un tube recourbé (Fig. 36), dont la courte brandie est cylindrique et fermée à son extrémité supérieure, tandis que la longue branche reste ouverte pour recevoir la presnon atmosphérique. On y verse du mercure, d'abord en petite quantité ; ensuite , en 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 des deux cotés. Alors, Tair enfenne 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 a&, on aura réduit son volume à la moitié , au tiers ou au quart , parce que le tube est cylindrique. Pour réduire ainsi le volume, on verse du mercure par la branche ouverte , et l'on en verse jusqu'à ce que le sommet de la petite colonne' soit parvenu au point m , nûCeu de la longueur ab ; ce point m , et le point n qin \m correspond ^ns la grande branche, supportent l'un et Tautre la même pression, puisqu'ils sont au même niveau; cette pression est de deux atmosphères, car elle se compose du poids de la colonne ns^ que l'on trouve toujours égale en hauteur à k colonne barométrique, et de la pression atmosphérique ellemême qui s'exerce encore au sommet de la colonne. Donc, il a fallu une pression doublé 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 démonti*e 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. Dans ces limites, cette loi s'applique à tous les gaz. Mais MM. Arago et Dulong ont démontré qu'elle s'applique à Fair sans aucune variation, jusqu'à 27 atmosphères. V(Mâ les moyens qu'ils ont employés pour constater cette vérité. Les appareils étaient établis au collège Henri IV dans une vieille tour carrée, au centre de laquelle on avait pu facilement élever un mât en bois de plus de 30 tnètres de hauteur. Au pied du mât était un vase de fonte avec un manomètre et une pompe foulante , et contre sa hauteur un tube vertical en verre

IH LIVRE PREMIER. ~ PESjUITECR.

de S6 mètres de longueur (il était composé de 13 tabès de

i mètres mis bout à bout).

On prendra une idée de cette di^MKÏtÏDB en jetant les yon sur les figures 6, 7, 8, plancbe 5.

c est 1b vase en fonte ,

p, la pompe feulante,

mn, le manomètre, fermé à son extrémité seapénBm,

r, le nite vertical, ourert en haut,

a, le màt contre lequel il s'élève.

S l'on suppose, 1° <]ue le vase de fonte contirane du mep* cure, 3° que le tube du manomètre soit calibré et otmtienne de l'air see, 3° que \ç mercure s'élève d'abord à la même bsutair dans le tube dii manomètre et dans le tube venâcal t, il ot évident que l'air sera enfermé sous la pression atmosphéiique, et que l'on oonnaîtra le volume qu'il occupe sous cette pre^ sîoii. Haintaiant û, à partir de ce point, l'on &it agir la pompe foulante pour introduire de l'eau au-dessus de la surfine siqiérienre du mercure dans le vase de fonte, on exercera ^nnsi des preaâom toujoms croissantes sur l'air sec du manMoètre, et en même temps le mercure s'élèvera de pins en plus dans le tnbe vertical. &ifin, pour avoir à chaque instant le volume de l'as comprimé, il suffira d'observer exactement la longueur -^'3 occupe encore dans le tube du manomètre à pu^ de l'exlré» mité fermée; et ponr avcHr la pression correspondante, il ndSia de mesurer la différence des niveaux du mercure dans le lobe du manomètre et dans le tube vertical.

CHAP. YI. — LOI DE MARIOTTE. |2t

Feau injectée d'une manière assez rigoureuse pour que les som* nets des colcMines de mercure fussent parfaitement fixes dans ie manooftècre et dans le tube yerticaL Cette condition était remplie au moyen de la soupape &, 4jui se trouve au bas de la course da piston (Fig. 8).'

Take vertical. — D était composé de 13 tubes de cristal ayant i mè(res de longueur, 5 millimètres de dian^ètre int^ rieur et 5 millimètres d'épaisseur ; ces tubes étaient réunis pa)r de fiâtes Tiroles, comme on le voit en c (Fig. 8), et plus en détail dans la figure 6. La plaque horizontale h 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 une règle di- TÎKe r smr le repère inférieur, et en poussant une petite languette ly jvsqu'à ce qu'elle se trouve à l'affleurement du repère supérieur. Pour que les tubes inférieurs ne fussent pas surcfaaigcs et comme écrasés par .le poids des tubes supérieurs, on znk en aoîn d^attacher à l'extrémité . supérieure de chaque tube des cordons qui redescendaient verticalement après avoir passé lor des poulies, et qui étaient tirés en bas par des poids éqimiaat en somme au poids du tube (Fig. 8). AinÂ, la colamie n'exerçait aucqne pression sur sa base.

■■■a— fifr — Le tube manométrique était semblable aux tnbes de la colonne verticale : il avait été effilé à son extrémité sopmeore, divisé avec soin en capacités égales, sans rien tracer aa diamant sur sa surface , de peur d'affaiblir sa résistance , et ensuite mis en place. Alors on y avait fait passer pendant longtoups un courant d'air sec, et enfin on avait scellé à la lampe son sommet effilé , sans faire éprouver une altération sentie à Si graduation. On voit dans la figure 7 comment l'extrémité ioferieore du tube manométrique est ajustée sur la platine e du* Tase de 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 fiit bien maintenu à la méaie température, on l'avait enveloppé d'un manchon de verre it, 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 maiiGhon un voyant x avec une loupe; cette pièce devait numter et descendre, et on lui donnait ces mouvements au

iS4 LIVRE PREHIER. — PESANTEUR,

moyen d'un tourniquet q, sur lequel était enroulé un fil de soie qui allait passer sur les poulies supérieures y , sur la poulie inférieure 3, et qui venait s'attacher à la garniture du vojant.

Des tliermomètres convenablement disposés donnaient à diaque instant la température des diverses parties de l'appareil; et des baromètres, l'un supérieur et l'autre inférieur, donnaient aussi la ptession atmosphérique au sommet et à la base de la colonne verticale.

Tels sont les moyens qui ont servi à démontrer sur l'air la loi de Mariotte jusqu'à 27 atmosphères, et l'on ne peut guère douter qu'elle ne » étende au moins jusqu'à 50 atmosphères sans altération sensible.

MM. Arago et Dulong n'ayant pu éprouver les autans gaz, j'ai construit un appareil pour comparer leur compresslbilité à celle de l'air jusqu'à 100 atmosphères (voy. n" 156).

La densité d'un corps étant en raison inverse du volume qu'il occupe, on peut cncoi« exprimer la loi de Maiiotte en disant que !ei deiisitèt des gaz sont proportionnelles aux pressions qu'ils supportent. Sous une seule pression atmo^ihéiique , 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 abmv sphères, l'air est aussi dense que l'eau. Ainsi, au fond delà m«, à une profondeur de 7000 ou 8000 mètres, 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.

Deux volumes successifs, occupés par un gaz, et les deux

€HAP. VI. — MACHINE PNEUMATIQUE. i%n

^ est la soupape du piston; 'elle est très^légère et s'ouvre de bas en haut; elle se lève quand la pression inférieure est un peu plus grande que la pression supérieure, et, dans le cas con* traire, elle reste hermétiquement fermée.

La longue tige ed est la soupape du corps de pompe ; c'est le pisum qui Touvre et qui la ferme : quand il monte, Û la soulève, le renflement d vient s'appuyer contre la plaque supé» rieure du corps de pompe , et le piston glisse à frottement dur sur toute la longueur de la tige; quand il descend, il l'entraîne avec lui, le tronc de cône e 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 p] à cette extrémité il porte un pas de vis propre à recevoir des ballons , des récipients , ou d'autres vases dans lesquels on veut faire le vide.

p est IsL platine de la machine pneumatique; elle se compose d'une forte plaque de métal sur laquelle on mastique un plateau de verre épais , dont la surface supérieure est dressée avec soin et légèrement doueie,

h est une cloche où l'on fait le vide ; son bord inférieur est pareillement dressé et douci, afin qu'il puisse s'appliquer exaotement sur la platine. Une légère couche de suif achève d'établir l'adhérence; car il ne faut pas 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 se 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. Alora, le piston étant soulevé, le vide se ferait an-dessous de lui, si les soupapes restaient fermées; mais la seconde soupape s'ouvre, l'air de la cloche arrive pour remplir le vide, et la prennère soupape reste fermée à mesure que le pston s'élève, parce que la pression intérieure est toujours mobdre que la pression extérieure. Si la capacité du corps de

IS6 UVM PMEMIBll. — PESANTEUR.

pompe est, par exemple, la dixième partie de la capacité de la doche et du conduit, il arrirera dans le coq» de pon^ -^ àt l'air qu'il Êiut enlever pour avoir le TÎde. On rabaisse le piston; la seconde soupape se ferme ^ et Fair se camprinm de pliv m plus; bientôt son élasticité l'emporte sur ceUe de l'air extniear; il soulève la première soupape et s'échappe dans ralmtMphèrt> Un autre coup de piston fbit sortir encore jf de Taîr lestant; pais, en continuant ce jeu alternatif, on tait sortir à chaqoB coup Yi ^^ reste, puis -^ du reste, et ainsi de soke» îVom l'on voit que jamab le vide ne se pourra faire , puisqu'en preBUH la onzième partie d'une quantité et la onzième partie des resta successifs, on ne peut jamais parvenir à prendre cette quantité tout entière. Mais l'on parvient cependant à réduire l'air de la docbe à une âasticité de plus en |^s fiedble, qui peut airiver à n'être plus que de 2 millimètres. La rapidité de rofjératîon dépend du rapport qui existe entre la capacité du corps de ponqie et celle de la cloche. Ce rapport étant donné, on peut citcoler fiicilement combien il feint de coups de piston pour rédnke l'air à une tension donnée; et ensuite on peut, par la loi de Ma* riotte, calculer le poids de l'air qui reste, quand oa coonak le poids du volume primitif.

Pour compléter la machine pneumatique que nous venons de décrire et qui est en quelque sorte la machine réduîle k tes plus simples éléments , on voit qu'il faut y ajouter un moyen de mesurer la pression de l'air qui reste dans la dode, et Wà moyen de rendre l'air , sans quoi la cloche ne pourrait phis se séparer de la platine. On obtient ces deux résultats en adaptant à la machine Véprouveîte et la clef»

L'éprouvette if (Fie. 1) se compose d'un tube de verre coisbé en U, et d'une petite cloche qui le contient. Le tube est re|vo* sente à part (Fig. 10); il est ouvert par un bout seulement; on le fixe sur une échelle divisée en millimètres, et la dodie soui laquelle on l'enferme est munie d'un robinet r (Fie 1) an moyen duquel elle peut être mise en communication avec ks conduits de la machine. Quand cette communication est établie, l'air se raréfie au même degré sous la cloche de la platine et dans la petite cloche de l'éprouvette. Le tube en U devient un baromètre à siphon , dont la branche ouverte est aussi longue qne la brandie fermée; alors, dès que l'air est suffisananeot

CBAP. VI. — lACHINS PNEUMAnQUE. f 27

tnéSéj le baronèlre descend, c'est-à-dire que le mercure biÎMe dans !• branche fermée et s'âère dans la brandie ouverte; k Afforence des niveaux mesure comme à rordinaîre l'élastidté àm gacs. Si Ton parvenait à faire complètement le vide, les deoK aonmets du mercure dans la branche fermée et dans la hanclie ouverte seraient exactement au même niveau; si le pwuiiCi ^âeve de I nûlKmètre au-dessus du second, le vide est fiât à 1 ulfimètre, c'est-à-dire que l'élasticité du gaa res* tnl est de 1 millimètre de mercure, etc.

Ohi coBBptend que si le baromètre qui constitue l'éprouvette a'élHi pas absolument purgé d'air, le niveau du mercure de la bmidie fermée sendt, lorsqu'on amait fait le vide, plus bas que cehii de la branche ouverte ; et toutes les indications de l'éprouvette suaitut fensses dès le commencement de rexpérienœ*

Ao fieu de prendie pour éfMtmvette un baromètre complet, 00 prend or«finairement un barœnètre tronqué , comme celui de k figure 1 ; mais les raisonnements que nous venons de faire s'y apgfif{iieiiS exactement, si ce n'est que , dans ce cas, l'éprouvHle ne ewnmence à descendre que quand l'élasticité de l'air de 11 ctoeiie est moindre que la distance qu'il j a entre-le sommet de la branche fermée et le niveau du mercure dans la raDcne on verte.

Lorsqu'on rend l'air, comme nous allons le voir, le mercure femoBte vivement dans la branche fermée de l'éprouvette , et pour qu'il ne la brise pas en choquant le sommet avec trop de fiolenœ , on ménage vers le haut du tube un petit étrangle- Bent qui retarde la vitesse.

La etef sert à rendre l'air, et en outre à étabUr ou supprimer la communication entre le corps de pompe et la cloche ; eDe se place en 7 (Fie* î), et elle est représentée à part, un pea au-dessus de la cloche. C'est une sorte de robinet, qui se distingue des robinets ordinaires en ce qu'il n'a pas seulement oiie ouverture transi^ersale ^ mais encore une ouverture longi^ tmdmale^ partant de l'extrémité même et aboutissant sur la zone de h {nemière. Cette ouverture se ferme par le boudion conique ft. Quand on veut garder le vide sous la clodie , on tourne la def pour que l'ouverture transversale soit de haut en bas, et fomfcrture longitudinale du côté du corps de pompe. Toute ion CBt ainsi interceptée. Qiumd on veut rendre

IIM fc^M

128 LIVRE PBEHIER. — PESANTEUR,

l'air, on tsât faire à la clef uoe demi-révoluUon, on ôte le bouchon t, et l'air se précipite dans le conduit et dans la cloche.

la machine pneumatique, telle qu'elle était établie par For> tin, est représentée dans la figure 2 ; d'après ce que nous venons de dire , il suffit d'y jeter les yeux pour en comprendre la disposition. On remarquera seulement que du haut du conduit vertical qui porte la platine fi, part un conduit htmzonial qui conununique avec uu tube barométrique t plongeant par son extrémité inférieure dans la cuvette v. C'est ce tube qui sert d'épronvette ; dans des recherches délicates il doit être préféré à l'éprouvette ordinaire, dont nous avons parlé jdiis haut, parce qu'il est toujours à craindre qu'elle ne soit mal pui^ëe d'air.

lies deux pistons à crémaillère mus par le mouvement de vaet-vient de la manivelle m offrent aussi un avantage : quand le vide est fait, pour soulever un pi&ton de 1 décimètre de rayon, il fondrait fiiire un effort de 314x1^,033 = 334^; mais au moyen des deux pistons, rendus solidaires par le pignrai qui en* gréne dans les deux crémaillères, cet effort disparaît, puisque l'un descend tandis que l'autre monte, et il ne reste plus k vaincre que les frottements.

On doit à M. Babinet un perfectionnement ingénieux, représenté dans la figure 3 , qui permet de faire le vide à moins de 1 millimètre. Le robinet r, établi entre les deux con» de pompe et un peu au-dessous de leur fond , porte quatre ouvertui-es s, t, i', f/. La priniii re et l;i nccondo roiii di- pari en

GHAP. TI. — MACHINE PNEUMATIQUE. it9

pompe #/ et la dociie; mais, si Y-on tourne le robinet r d'un quart de tour, les trous c et ^ se ferment, le conduit t se pré* sente devant les ouvertures b et tf, et la machine fonctionne comme à Tordinaire. Ainsi, en donnant au robinet r la pre- Biière position pendant que le piston de a se lève, et la deuxième pendant qu'il descend, on doit pousser le vide plus lobk qa on ne peut le faire avec une machine ordinaire.

la machine pneumatique fut inventée vers 1650, par Otto de GueridLe, bourgmestre de Magdebourg; elle fut, peu de temps après y changée et perfectionnée par un grand nombre de physiciens. Hook plaça le corps de pompe verticalement, Papin ajouta la platine, Hawksbée fit deux corps de pompe au Ueu dun, et ensuite les soupapes furent modifiées d'une infinité de tDanières.

Otto de GuericLe fit avec sa macliine l'expérience ciuîeuse des hémisphères de Magdebourg ^ qui consiste à faire le vide dans un globe de métal dont les deux moitiés sont simplement juxtaposées. Avant que le vide soit fait, les deux hémisphères se séparent facilement; mais, quand il n'y a plus d*air intérieur pour héàDcer la pression extérieure, Tadliérence est si forte <jue toute la force d*un. homme est insuffisante pour les séparer. En effet, si la section des hémisphères a seulement 1 décimètre de rajon, on environ 300 centimètres carrés de surface, la pres- !40Q extérieure qui les unit équivaut à plus de 300 kilogrammes. Oa met une bande de cuir à la jonction des hémisphères pour (aîoriser le contact, et il y a un robinet qui s'ouvre pour faire le TÎde et qui se ferme pour empêcher la rentrée de Tair Pl. 6, FiG. 17).

On se sert de la machine pneumatique pour faire une foule d'expériences sur les pressions et sur les propriétés des coi*ps (organiques ou inorganiques.

On démontre, par exemple, que les corps en combustion s'éteignent dans le vide ; que la fumée tombe conmie une masse pesante; qu'il y a de l'air en dissolution dans leau; qu'il reste une couche d'air entre les Uquides et les parois des vases qui les contiennent, car cette couche interposée se manifeste par une foule de petites bulles qui grossissent à mesure que la pression diminue ; que l'eau froide entre en ébullition ; que certâÛDs insectes vivent plusieurs joius dans le vide le plus parfait I. 9

(le la macliiae ; que les substances fermentesobles se conserretit sans altération, etc., etc. C'est sur cette dernière propriété que repose le {ffocédé <1' Appert pour conserver les substances alimëntaiies. Ce procédé, exploité en grand dans la plupart des ports de France et d' Augleterre , rend les plus grands services à L-» marine : nous avons ouvert des boîtes préparées depuis seize ans, qui contenaient des aliments aussi frais que le premier jour.

8Ï. Ma«UMe d« em^fWKwmiimm. — lia machine de compression (Fie. 4) est destinée à comprimer l'air. Elle se compose de deux corps de pompe pareils à ceux de la madiine pneumatique; la seule différence est dans les soupapes qui s'ouvrent en sens contraire, c'estr-à-dire de haut en bas. Quand on abaisse te piston, il comprime l'nir, et le fuit passer dans le réci|Hent; quand on le relève, l'air extérieur ouvre la première soupape, et entre dans le corps de pompe, tandis que l'air com|»inié du récipient presse la seconde soupape, et la tient fermée; enfin, quand on rabaisse le piston, la premitTe 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 ainsî'de suite.

L'éprouvette de la macliine de compression est un tube droit, fermé 4 son sommet, rempli d'air, et plongeant par son extrémité inférieure dans une cuvette de mercure. Au commencement àe l'expérience, l'air du tube est sous une pression atmosphéri(|uc , et le mercure est au miîme niveau à l'ii

CHAP. VI. — MACHINE DE COMPRESSION. i3j

rempli d'eau , où Von doit refouler de l'acide carbonique ; il porte en haut un robinet auquel tient un tube qui plonge presque au fond du réservoir ; au-dessus du robinet est un pas de yis destiné à recevoir la pompe de compression. Le corps de cette pompe est muni , à sa partie inférieure , d'une soupape s'ouvrant de haut en bas , et latéralement d'une seconde soupape s' ouvrant de dehors en dedans. C'est ce tube latéral qui est mis en communication avec le réservoir de gaz, ou simplement avec une vessie qui en est successivement remplie. Quand le piston se lève, i a^Mre le gaz; quand il descend, il le comprime; et si la pompe est bien faite , il l'oblige à forcer la soupape du fond pour passer dans le réservoir inférieur.

83. Hesare des ipFeBsioiis des gaz eonteiies dans divers a^^avelis. — 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.

Ssa^Apes de pression. — Ces soupapes sont indéfiniment variables dans leurs formes et dans leurs dimensions : tantôt elles ont la forme d'un cône tronqué (Fig. 5, a et 6); tantôt elles sont un simple plan qui s'adapte très^-exactement sur les parois de l'ouverture (Fig. 5, c). Dans tous les cas, elles doivent fermer hermétiquement jusqu'à Tinstant où elles sont soulevées. Pour estimer l'élasticité du gaz qui est capable de les soulever, il faut connaître deux choses : 1^ le poids total qui charge la soupape; 2* l'étendue de la surface qui est exposée à la pression verticale du gaz. Supposons que le poids soit évalué en kilogrammes, et que Vétendue de la surface pressée soit évaluée en centimètres carrés : si le poids est, par exemple, de 100 kilogrammes, et la surface de 25 centimètres, chaque centimètre carré supportera 4 kilogrammes; donc, d'après ce que nous avons vu (•8)le nombre dés atmosphères est égal à ^^ ou à 3**" ,87, plus encore la pression atmosphérique ordinaire qui s'exerce ausa «r la soupape. Ce même moyen s'appUque aux Uquides comme VOL gaz; c'est ceJui que Von emploie pour essayer les tuyaux de conduite et les diaudières des machines à vapeur. Si 1 on repr^ente en général par s la surfiice de la soupape

contre laqudle s'exerce la pression, par p le poids qui la chai^, en y conqirenaDt son propre poids, la pression sur l'unité de surface est -, et le nombre des atmosphères est P

pourvu que^ soit exprimé en kilogrammes, et « en centimètres carrés.

Quelquefois, au lieu d'exprimer cette pression en atmoqihères, on peut avoir besoin de l'exprimer en colonne liquide; alors on j parvient par la formule (68)

~ =:h.a .d, d'où A^ — ^— ^.

Si p est donné en kilogrammes et j en centimètres carrés, on aura o = 0*,001 , et la valeur de h sera exprimée en centimètres; liest toujours la densité du liquide par rapport à l'eau,

L'inoBtitude qu'il peut y avoir dans les déterminations de cette espèce résulte surtout de& difficultés qui se présentent pour obtenir la véritable valeur de s. En effet, quand la soupape est conique, si elle est mal rodée, la surface qui reçoit la presMon n'est pas celle de la petite base du cône, ni peut-être celle de la grande base, et l'on est obligé de prendre pour s une sur&ce intermédiaire dont on détermine la grandeur un peu arbitrairement.

Quant à la valeur de p, elle s'obtient aisément si le poids est r la soupape eUc-mf'inc ; mais h

€HAP. VI. — MANOMÈTRES. i33

sure la pression libre de Tatmosphère, le manomètre mesure la piession des fluides contenus dans les espaces fermés. L'^rou- Tette de la machine pneumatique et celle de la machine de compression sont de yéritables manomètres. Cependant on peut établir quelques distinctions dans les appareils de cette espèce.

La figure 19 représente un manomètre au moyen duquel on mesure la tension des gaz contenus dans le ballon &. Ô a été employé par de Saussure , et ensuite par Berthollet, dans les re« cfaârbes importantes qu^ils ont faites Tun et Fautive sur la végétation et sur les phénomènes des corps vivants. Les animaux et les plantes étaient renfermés dans le ballon b.

Les tubes de sûreté sont des manomètres qui indiquent la tensioQ 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 (Fio. 9) ; et, eo général , la différence des niveaux mesure la différence des pressions; il suffit de connaître la densité du Hquide contenu dans le tube pour évaluer cette différence de pression en millimètres de mercure.

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

Quand les pressions doivent être très-fortes, on emploie d'autres manomètres (voy. chap. IV, machines à vapeur).

84. F«sU A vent (FiG. 12, 13, 14, 15). — 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 Tair sous huit ou dix atmosphères , au moyen de la pompe représentée dans la figure 15; cette pompe de compression est un simple tube à piston qui se visse sur le réservoir, et qui porte îeis l'extrémité opposée un ou deux trous a, que le piston ferme dès qu'il commence à se rapprocher du fond. En mettant les pieds sur la traverse de la tige du piston, la manœuvre est facile ; c'est par la résbtance que le piston éprouve quand il approche du fond que l'on apprécie le degré de tension avec lequel l'air intérieur repousse la soupape. Quand le réservoir est chargé, on

y ajoute un canon qui reçoit le projectile - et qui eu dirige le mouvement. On fait partir une détente qui presse la soupape : l'air sort avec violtaice, chasse la balle, et la soupape se referme à l'instant. On peut tircr de suite plus ou moins de coups, suivant que le réservoir est plus ou moins grand. Le fiisil à vent peut lancer la balle avec autant de vitesse que le fusil à poudre. Cet etlêt ne se produit pas sans bruit ni sans lumière. L'air oonn primé , se deliandant subitement , fait une explosion pareille i celle du crève-vessie ; et , à reitrémité du canon, on voit nn 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.