CHAP. III. — POINT D'ËBULLITION

Lorsqu'un liquide est combiné avec un autre liquide , plus ou moins volatil que lui, il y a encore changement dans le point d*ébullition; mais alors la vapeur qui se forme n'est souvent qu'un mélange, en diverses proportions, des vapeurs des deux liquides. Ainsi, Talcool avance le point d'ëbullition de Teau, Facide suUiirique le retarde, et, dans les deux cas, les vapeurs sont simplement mélangées, quoique les liquides soient chimiquement combinés.

laflaenee de la eoliéslOB du Uqvlde et de la natvre dv vase* — L'eau bout un peu plus tard dans un vase de verre que dans un vase de métal, et en même temps l'ébullition se foit par soubresauts très-violents ; d'autres liquides présentent des phénomènes analogues, et ces soubresauts paraissent d'autant plus violents qij^ le liquide présente plus de cohésion et qu'il exerce sur la matière du vase une action moléculaire plus grande. Il suffit souvent de jeter dans un vase de verre un morceau de métal, ou quelques poudres métalliques , pour rendre l'ébullition très-régulière.

A ces foits, qui avaient été signalés par M. Gay-Lussac, un habile physicien de Genève, M. Blaix^t, vient d'en ajouter d'aiH très qui ne sont pas moins remarquables ( Biblioth. de Genipe^ 1 842 , t. XXXYIII ). M. Marcet a constaté , l"" qu'en général la température de la vapeur est moindre que celle de l'eau bouillante, n est vrai que dans ses expériences aucune précaution particulière n'avait été prise pour empêcher le refroidissement du vase dans lequel s'élevait la vapeur; 2^ que l'eau qui bout dans un vase de verre enduit de soufre ou de gomme laque est un peu moins chaude que celle qui bout dans un vase de métal; 3^ que dans le verre ordinaire la température de l'ébullition de l'eau est d'environ 1* ou de 1%25 plus élevée que dans un vase de métal ; 4^ enfin , qu'en faisant bouillir de l'acide sulfuriq^ dans un ballon de verre, on lui donne la propriété permanente de retarder beaucoup plus le point d'ébuUition qu'il ne faisait auparavant; le retard s'élève alors à 5 ou 6*.

160. De la rapidité de l*ébolUtioa. — La quantité de vapeur qui se forme par ébullition dépend de la quantité de chaleur que reçoit le liquide dans un temps donné , et cette quantité de chaleur dépend : 1^ de l'activité du foyer ; 2^ de la nature et de l'épaisseur des parois de la chaudière; 3^ de l'étendue de la surface liquide qui reçoit l'action du feu.

t» UmE U. — fiHALEUR. — PREMIÈRE PARTIE.

1* L'acÛTité du foyer dépend de la disposition du fourneau y et surtout de la nature du combustible, car le bob, le duos bon, la tourbe , la houille et Tanthradte ne donnent pas, i poids égal , la même quantité de chaleur , et ils ne sont pas non plus capables de produire la même température.

2^ La surface extérieure de la chaudière peut être plus oa moins propre à receToir Faction du feu et à absorber la dudeur cjui la frappe, et il arrive aussi que la nature des parois, quand Tépaîs* seur est très-grande, peut avoir une influence considérable sur la quantité de chaleur qui peut les traverser dans un temps donné.

3* L^eau qui reçoit l'action du feu est celle qui touche les parois échauffées de la chaudière, et si chaque partie de ces parois fournit la même quantité de chaleur, il est évident que l'eau vaporisée dans un temps donné est proportionnelle à Tétendue de la chaudière que peut frapper la flamme, ou à ce qu^on appelle la surface de chauffe.

161. État sphérsiéml. — Plusieurs Uquides, mis en contact avec une surface chauffée jusqu'au rouge, présentent des phénomènes singuliers : 1® au lieu de mouiller cette surface, ils semblent Téviter et prennent la forme g^<^ulaire que Feau prend sur les corps gras , ou le mercure sur le verre ; V au lieu d'entrer en ébullition violente, ils semblent à peine s'échauffer, restent en repos ou tournent sur eux-mêmes , ne diminuant de volume que très-lentement; 3^ quand la surface se refroidit, et approche de la température de 200 ou 300^, le liquide s'étale davantage , il commence à la mouiller, et tout à coup il est projeté avec violence dans toutes les directions.

Ces expériences peuvent se faire avec un creuset de métal, dans lequel on laisse tomber Teau peu à peu avec une pipette. Mais la lampe éolipyle de M. Breuzin (Fig. 12, Pl. 10 ▲) est bien plus commode pour montrer toute la variété des phénomènes. La capsule a mince, lai^e et ouverte, enveloppée par la flamme est portée au rouge en quelques instants et Ton distingue aisément toutes les formes du liquide /, et tous les mouvements qu'il exécute.

Il paraît cortain qu'il j a une couche de vapeurs, une sorte d'atmosphère, tout autour du liquide; atmosphère qui se re* nouvelle sans cesse, mais qui n'en est pas moins interposée d'une manière continue entre la surface du Uquide et celle du

CKAP. m. — ÉTAT SPHÉROIDAL. ff7

Bi^Ca], empèdiant ainsi le contact immédiat, le contact capillaire qm d'mie part étalerait le lipide et de Fantre permettrait une transmission de chaleur incomparablement plus rapide. Dans tous les cas le liquide prend une température à peu près fixe , perdant par le rayonnement et surtout par Tévaporation , toute la chaleur qu^il reçoit par cette imparSeûte transmission.

La même cause produit le même effet dans une expérience luTerse qui est connue de tout le monde et surtout des forgerons. Une barre de fer ou d'acier, chauffée au rouge blanc, et plongée subitement dans Teau, y reste éblouissante pendant quelques instants; c'est seulement quand elle est un peu refroidie qu'elle entre en contact arec le bquide et produit ce bouillonnement tumultueux qui projette le liquide de toutes parts.

M. Boutignj a ùit une foide d'expériences sur ce sujet; c'est lui qui a désigné ces phénomènes sous le nom de calé faction ^ A^état globulaire.^ à* état sphéroïdal^ et il a essayé d'en donner une théorie où la part qu'il feut fidre à son imagination me semble beaucoup trop grande. Cependant, si ses Tues théoriques ne sont pas heureuses , eUes ne l'ont pas empêché , du moins, d'ajouter aux expériences connues quelques expériences intéressantes. Par exemple, il fait geler de l'eau dans un fourneau à coupelle, à coté de l'or et de l'argent en fusion; pour cela il y met une capsule, à moitié pleine d'acide sulfureux, auquel il ajoute quelques gouttes d'eau ; lorsqu'on retire la capsule l'eau est gelée. En effet, sous la pres^on atmosphérique l'acide sulfureux est bouillant à — 17*^; c'est-à-dire que dans un vase ouvert il ne peut pas se chauffer au-dessus de — 17', comme l'eau ne peut pas se chauffer au-dessus de 100*. Dans le fourneau, comme dans l'air, à la température ambiante l'acide sulfureux est donc à — 17^, et dans les deux cas l'eau qui le touche se gèle à l'instant.

M. Boutigny a répété cette expérience ancienne qui consiste à plonger sans se brûler le doigt, ou la main, dans un bain de jdomb, de bronze ou de fonte en fusion. De même que la baiTe de fer rouge ne se refiroidit pas immédiatement dans Veau, le doigt ne se réchauffe pas inunédiatement dans la fonte Uquide ; ma» il faut prendre ses précautions : ne pas plonger le doigt trop brusquement et ne pas le laisser trop longtemps. L'humi-

é naturelle de la peau pourrait aussi être insuffisante po^

3t8 LIVRE II. — CHALEUR. — PREMIÈRE PARTIE.

fournir Tatmosphère de vapeur, il est donc prudent, avant l'expérience, de plonger le doigt dans Teau ou dans une disso« lution de sel ammoniac.

162. De l*évapoimtloB« — V éifaporation est la formation de la vapeur à la surface libre des liquides , tandis que Tébullition est , comme nous venons de le voir, la formation de la vapeur dans le sein de la masse. L'eau s'évapore à la surface des rivières, des lacs et des mers; elle s'évapore à la surface de la terre, sur le sol et sur les plantes; et il est évident qu'elle n*a pas alors une force élastique capable de vaincre la pression de l'air. Ainsi, les observations les plus communes nous font voir que la vapeur se forme sur l'eau à toutes températures , et qu'elle s'exhale dans l'air avec les plus faibles tensions. On avait d'abord présumé qu'une affinité chimique était nécessaire entre les molécules d'air et de vapeur pour que ce phénomène pût se produire; mais nous avons vu qu'il n'est nul besoin de recourir aux forces chimiques : la vapeur, quelque faible que soit sa tension, se mélange avec l'air, conune deux gaz se mélangent entre eux. La seule condition pour qu'un Uquide s'évapore est donc que les couches d'air qui l'environnent ne soient pas saturées de vapeur; et comme il arrive, dans le mélange de deux gaz, que les molécules de l'un sont un obstacle mécanique à la diffusion des molécules de l'autre , il arrive aussi , dans l'évaporation , que l'air oppose une résistance à la diffusion de la vapeur. Ainsi , dans une atmosphère parfaitement calme, l'évaporation est lente, tandis que , dans une atmosphère agitée , elle devient de plus en plus rapide , à cause que les couches non saturées sont sans cesse ramenées en contact avec le liquide. Un vent sec , animé d*une vitesse infinie , en soufBant sur la surface d'un lac , y produirait une évaporation aussi instantanée que celle qui se produirait dans un vide infini, car les molécules de vapeur seraient emportées si vite qu'elles ne pourraient exercer aucune pression sur les molécules d'eau pour les empêcher de se vaporiser à leur tour.

La rapidité de l'évaporation n'est pas seulement dépendante de l'agitation de l'air; elle dépend aussi de la tension de la vapeur ou plutôt de la différence qui existe entre la tension de la vapeur qui se forme et celle de la vapeur qui est déjà formée dans l'air. Il résulte des expériences de Dalton, sur ce sujet, que la quantité de liquide qui peut se vaporiser dans un temps

CHAP. 111. — ÉVAPORATIOIf. 3t0

dbimé est toujours pi*oportionnelle à cette différence de teusion. Ainsi, dans un air parfoitement sec, à 1 1* de température, il se vaporiserait, à surface égale, autant d*eau à peu près ^'il s'en pourrait vaporiser à 30^ dans un air humide contenant de la ▼apeur à 20*" de tension.

U est à peine nécessaire de remarquer que , toutes les autres circonstances étant les tnémes, la quantité d'eau qui s'évapore dans un temps donné est proportionnelle à l'étendue de la surface sur laquelle la vapeur prend naissance.

Les autres liquides s'évaporent à l'air libre , d'après les mêmes principes que l'eau ; on peut dire seulement que , pour eux , la rapidité de l'evaporation est proportionnelle à la tension de la vapeur; car, en général, quand ils se vaporisent, il n'y a pas dans l'air de vapeui* préexistante qui presse la surface liquide et retarde l'evaporation.

Nous verrons, dans la Météorologie^ tous les phénomènes naturels qui résultent de la formation de la vapeur, de sa suspension dans l'atmosphère , et de sa condensation sous forme de pluie, de rosée, de gelée, etc.

Bv ftrold pr*d«lt par la vapoHsatloB. — Quand un Uquide est en ébullition à l'air libre , il conserve une température fixe , parce qu'il reçoit du foyer, par les parois du vase, autant de calorique que la vapeur en absorbe pour se former; quand l'ébullition se fait sous le récipient de la machine pneumatique, la température s'abaisse graduellement, parce qu'alors c'est à la masse liquide et aux corps environnants que la vapeur doit prendre le calorique latent nécessaire à sa formation. Nous verrons plus loin que 1 gramme de vapeur d'eau, en se formant par ébullition ou par évaporation, absorbe une quantité de chaleur latente capsd>le d'élever de 1* la température de 550 grammes d'eau liquide; ainsi, on peut juger de la rapidité avec laquelle s'abaisse la température d'une masse liquide soumise à une ébullition spontanée ou à une prompte évaporation. Nous indiquerons les expériences les plus firappantes qui reposent sur ce principe.

G«B^latl«B de l*eav dans le vide. — On met sous le récipient de la machine pneumatique un large vase de verre, contenant de l'acide sulfurique; à quelques centimètres au-dessus, on dispose une capsule de métal très-mince et très-évasée , conte-

no LITRE IL — CHALEUR. — PREMIÈRE PARTIE.

nant qudques grammes d'eau : ordinairement cette capsule ^est portée par trois fils ou par trois bandes de métal très-Kiâiées, qui s^ajustent sur les bords du vase de verre. Après quelques coups de piston, Teau entre en ébullition; en contiauaiit de &ire le vide, Vébullition cesse, et quand le vide est ùù/i aussi complètement que possible, on attend quelques minutes; des aiguilles de glace paraissent dans la cap^e, et, bientôt après, toute Veau qu'elle contient ne forme qu'une masse solide. Cette expérience curieuse est due à Leslie. L'acide sulfurique absorbe la vapeur d'eau à mesure qu'elle se forme , et détermine ainsi ime évaporation plus prompte. Tout corps puissamment absorbant produit le même effet; la farine d'avoine , un peu torréfiée, réussit parfaitement. La capsule est très-mince, parce qu'elle doit participer au refroidissement, et on l'isole des corps voisins pour qu'elle n'en reçoive pas la chaleur (Fie. 11, Pi.. 10).

Une congélation , fondée sur les mêmes principes , peut se fidre plus commodément avec l'appareil de la figure 10 (Pi*. 10). C'est un tube contenant un peu d'eau que l'on a fait bouîDir pour y faire le vide, et que l'on a fermé ensuite; après l'avoir disposé comme le représente la figure, on verse un mélange réfrigérant dans le manchon qui enveloppe sa partie supérieure, et l'on ne tarde pas à voir la glace se former à sa partie inférieure.

C«ii|^latioii du merenre. — On peut pousser le refix>idissement par évaporation au point de congeler le mercure. Pour cela on revêt d'une petite éponge ou de quelque tissu spongieux la boule d'un thermomètre, et on l'humecte de carbure de .soufine, ou , ce qui vaut mieux encore , d'acide sulfureux Uquide ; l'évaporation est si rapide , et la quantité de chaleur enlevée si considérable, que la colonne de mercure se précipte à — 10°, — 20* , — 30^, et, au bout de quelques instants , tout le mercure de la iKMile est congelé.

Le froid qui se fait sentir sur la main lorsqu'on y laisse tomber quelques gouttes d'un liquide volatil, et en général le •firoid qu'on observe à la surface des corps humides, sont des l^iénomènes résultant de la même cause.

j Les alcarazasj dont on se sert en Espagne et ailleurs pour «afraicbir Teau et les boissons spiritueuses sont des vases poreux

aUP. m. — ÉTAPORATION. 131

xfaà offirent à Féraporatioa une grande surfi^oe humide. Le li^quide intérieur s'infiltre à travers les parois; il s'évapore promptement dans un air un peu agité, et cette action se renouvelant sans cesse, le vase et le liquide qu'il contient sont maintins par là à une température de 10 , 15 ou 20^ au-dessous de la tempéra^ ture ambiante.

Par une raison semblable , les plantes doivent être en général à une température plus basse que celle de Tair, car leurs tissus extérieurs font plus ou moins l'office d'alcarazas.

La transpiration abondante, et Texhalation qui se hit sana cesse à la surface des corps vivants , sont pareillement une cause de refroidissement : nous verrons plus loin, en parlant de la chaleur animale , que le sang des animaux à sang chaud a une température fixe , qui ne peut s'élever ni s'abaisser sans les plus graves inconvénients , et qui ne peut varier de quelques degrés sans que la mort s'^isuive. Pour l'homme., quel que soit le climat qu'il habite, cette température fixe est de 37*. Ainsi, sous la «one torride, où l'air s'élève souvent à des températures de 50*, les hommes vivent dans cette atmosphère brûlante, sans participer à sa température : l'activité de la transpiration est sans cesse proportionnée à l'énergie de la chaleur, et ces causes con^ traires se balancent avec tant d'harmonie, que le sang d'un nègre reste à peu près à 37* comme le sang d'un Lapon.

165. Ce que nous avons dit sur les causes qui font vari» le point d'ébullition d'un liquide , montre assez combien la recherche de ce point est délicate , et combien elle exige de précautions. Cependant cette recherche est d'un grand intérêt pour la science, et je m'empresse de donner les résultats suivants, qin ont été obtenus par M. Pierre. On peut être assuré que les liquides qu'il a soumis à Texpérience étaient très-pui^, et qu'il n'a négUgé aucun soin dans ces déterminations difficiles.

ISS LITRE n. — CHALEUR. — PREXIÊRE PARTIB.

Table det paintt ifebtillition de diven liquides d'aprèt les expériemeet de M. Pierre.

(Toy. Ici v^bci ubatueca im utido DHitatiaD et DRtûté,)

noHS

s LIQUIDBt.