GHAP. II. — MAXIMUM DE TENSION DES VAPEURS

fadiement au moyen du baromètre à longue cui^eite^ qui est représenté (PiG. 1 , Pli. 10) : son tube f est très^long et sa cuvette ce' a phis d'un mètre de profondeur. Après avoir fait bouillir, dans toute sa longueur, le tube plein de mercure , on achève de le remplir avec une colonne d'éther de deux ou trois centimètres d'épaisseur, et ensuite on le retourne verticalement pour le plonger dans la cuvette. Luther gagne la partie supérieure du tube, une partie reste à l'état liquide, et l'autre se vaporise dans le vide de manière à produii*e une dépression considérable. La colonne ns aura, par exemple, 400 millimètres de bautem*, au lieu de 760 qu'elle prendrait s'il n'y avait pas de vapeur. Cela fait, on enfonce le tube dans la cuvette, pour essayer de réduire à un moindre volume la vapeur qui s'est formée, et Ton observe alors que la colonne de mercure sn conserve la même liauteur, ce qui prouve que la force élastique de la vapeur i*este la même ; au lieu de se comprimer comme ferait de l'air elle se condense , c'est-à-dire qu'elle reprend T état liquide, elle a donc le maximum de force élastique qu'elle puisse prendre à cette tempéra» tare. Il en est ainsi de tous les liquides : placés dans le vide, ils se vaporisent très-rapidement , jusqu'à ce que la vapeur ait pris son maximum; on dit alors que l'espace est saturé de vapeurs; mais s'il n'y avait pas assez de liquide pour saturer l'espace , téut le liquide disparaîtrait et la vapeur aurait une tension moindre que le maximum. C'est ce que l'on peut démontrer par l'expérience suivante : ab (Fio. 1 , Pt. 11) est un baromètre ordinaire, cd est un tube qui plonge dans la même cuvette, et qui se termine en baut, soit par un réservoir de métal r, d'environ 1 litre , soit par un ballon de verre , portant en haut une tubulure pour faire le vide. Quand le vide est fait, aussi complètement que possible y la différence des niveaux supérieurs indique l'élasticité de l'air restant; alors avec la pipette graduée (Fig. 2), on aspire une petite colonne d'éther d'environ 1 centigramme que Ton va faire passer dans le tube cd; l'éther gagne ^lisiblement le haut du tube, comme on le voit par l'ébullitîon qui en résulte, et par la dépression qui se produit; mais l'on n'aperçoit pas trace de liquide , tout s'est vaporisé. Cependant la dépression barométrique fidt voir que la tension de la vapeur est bien loin du maximimi, par conséquent, que l'espace est loin d'être saturé» Si le réservoir r peut contenir, par exemple , 1 gramme de vapeur, il faudrait répéter 100 fois l'expérience avant qu'on pût

t78 . hWKE II. — CBitf.EUB. ^ i4«BifIÊRE PA«1W.

«peBc|)V4pir du ^qiûde duns le tub^,; la ft9ii»ioa4e JUl wffpwr tou- JQUt^ epoksABte atteÎQiirak à lafin son «nsMÛmum., Te^i^ioeceiiait dloi^^afuréi at tout Téther que l'on mlroduimt.€mMM«^^t3wait liç^de «tn'^Dgmeaterak ai la quanûtë 4e iy9ypew:<iiUa4^i«tfîon.

«AMMid. •— D est facile de .recotinaitie qpe la teefqiàFPMre. a une gmnde influence %var la tenfiion maKÛamu d«s vaii^ulrsi .car, en faisane ka «ivip^rienoe» pvésédeutes à. diffàz^pils àeoÊimide chaleur, la eoloone barom^étriqua prouve des 4^PiefiMom 4ràs-ioég^kles ^ par exemple bvqc irëtbar Mil&ui^pie la àéfg^mtmefi à peu -^ès de ISO «lilUinètre^ à 0 de 'taoc^pératwei taqflM qu'fiUe M de 630 à k tempéroture de 30^. Les pMnaiOièo^a qui se .produisent .sous nos yeuK nous fournissent d'aiUeurf d^ pnetwes nombreuses de eette Tefi^é.: la vapeur d'eau na .quinne S^k tension lorsqu'elle se forme à ia stiirfsuie deslacs on à la ^uifece de la merr{ elle a une tension .plus forie lorsqu elle se foi»e par éb«lUtion , puisqu'elle supporte alovs la pression de llatmosphière ; enfin , à de hautes températuDea, nette t/^mioH demnt si poissante qu'elle peut non««euiement lancer des projectiles du plus gros calibre, maiseneore lancer au loin de^ machines ^ntfères et des masses éoonnes'du poidd dei plusieurs quintaux : les implosiotts des chaudières à YOpeurenoCTrept de tcc^ oombreux ' et de trpp terribles exemple^.

Le -petit appareil connu sons le nom de f^utllduade Franklin (FiG* .)B, Fl. 10) est trf s-pj?opre à montrer çpm la tension.de la Tapeur d'éther augmente avec la temperau^re el diminue avec elle. Après avoir ren^pli d'éther U boule a let une partie du tube, on fiiit bonîllir un ii^sia^t le liquide dans le tube aeulemei^ pour pur^* d'air le reste du tidte et la boule. ^ , et alors on 1 ferme rouvertnre c par laquelle se dégiigefiit la Tapeur. Le liquide, se n$et alors de niyequ.djuis les deux bovl|9s. «Mais silon chauffi^ 4|vec la main 1^ bonle 6, la tension de-la Tapeur 7 devient plus forte, et.toM.t le Uquide est chassé dans la boole a\ il y vient.pareillement ai ^u liisu de chaufGsr b on ni^ni4î( a»

D'apcès cela on peut se deanandar quelle ^m^ le .lepsion maxioium d|3 la vepeur dans un espace de>fofme quete^fcupe, dont les direrses parties peseient k des teoipiéra^iires dWGwiM^* ^ supposant qiie cet.espac^ ^'ait.pas uae.gianda Ym^M^rm^ticale et. q«|e. la 'Tapeur 4eii,€9mme«îl'Anive i^^jWf^-diuMe &i- )|le densfté) il feut., par les «ooditi^ns. d'équilibre ^ ^siàes

CBkf. H. — fifl^JILftRE DE iW^ltoN DE* VAPEURS. «T9

i y tptt k tenûim soit la même dans tous les points où il y a dek yapMr, et tcomme, dans les points les plus froids, la tenakm malimimi ne peut jamais être aussi gt*ande que dans les points les plus chauds, il faut bien que, dans ces derniers, la tension cesse d'être au maitimum , et Qu'elle diminue jusqu^'à devenir ^gale à la tension maximum des points les plus froids. Amsi, dans tin espace inégalement chaud, quand l'équilibre est Mbiiy la tension de la vapeur est la même dans tous les points, et paitont elle est égale à la tension maximum des parties de cet espace qui sont à la température la plus b^se. Ce principe est renéu sensîble au moyen de Vappareîl abc (Fie. 12, Pl. 10) : k botile tfz étant à moitié pleine d'éther, on fait bouillir ce liqmde, ptils l'on rctomne Tappareil tapidement dans une cuvette de mercui-e. On forme ainsi un batomèti^ dont la dépression est eonrespotidante à la tension maximum de Téther pour la tempénture de Fmt ambiant; or, si l'on ^refroidit la boule , en la plongeant dans de la glace pilée, le baromètre monte rapidement, «t îl s'arrête quand la dépression marque précisément la tension maximum de Vélher pour la température t). La portion verticale du tube contient de la Vapeur tiôn refrbidie, mais îl en contient nimns ; |Kmr se mettre en éqtdl2)re eMe s'est pi-édpîtée et condensée dans la botde.

Cette vérité impoitante se montre encore au moyen de l'appateil qui ^t représenté (Fig. 17, Pl, 11) : a et & sont deux cornues soudées en c; la tubulure d porte un tube effilé que Ton a fermé à la lampe pendant fébuliition de Teau contenue dans Tappareil, cette ébuHition ayant été prolongée assez longtemps pour diasser Tair» Après le refroidissement on fait passer tout le liquide dans la eomtie o, que l'on plonge dans un bain maîntenn, par exemple, à 50 ou 00", tandis que la cornue h est plongée dans un bain à 0. H se fait alors une véritable distilla^ tUm : la vapeur se précipite de ^x en fc par son excès de tension, etTéquilibre n^ésrt; établi que quand la totalité du liquide s'est réunie par condensation dans la cornue b , et que la force élastique est partout égale au maximum con^espondant au lieu le plos froid. Le même pbént>mène se pAîduirait encore si Ton Tf^tLt hnsté Taift' dans TappaMl , tnais il serait incomparablement pas lettt,

MB. fÊ^vhfé é^ f» fére» étetttlqtte de la ^penr d'eau. — Omn^ttferia tension de la vapeur d'eau, entre 0 et 100* àu-de»-

sous de 0 et au-dessus de 100^, jusqu'aux plus hautes températures. Chacune de ces détenninations exige un appareil différent. • Mîntfe • et !••*. — L'appareil se compose de deux tubes barométriques placés très-près Tun de l'autre et plongeant dans la même cuvette (Fig. 13, Pl. 10). Le premier de ces tubes est un baromètre parfait; le deuxième est un baromètre à yapeur, c'est-à-dire un baromètre au-dessus duquel on a fait passer une colonne d'eau qui 's'est en partie vaporisée dans le vide. Ces deux tubes sont plongés dans un vase de verre assez profond , au moyen de la tige de fer /; Teau du vase est portée à diverses tempéra,tures; sa température est aussi celle du baromètre parfait, celle du baromètre à vapeur, et celle de la vapeur ellemême qui se forme à son sommet : on l'observe avec un thermomètre convenablement disposé. Pour avoir la force élastique de cette vapeur correspondante à chaque degré , il suffit alors d'observer la dépression du baromètre à vapeur par rapport au baromèti^e parfait , et l'on y parvient aisément au moyen d'une échelle divisée de métal que l'on dispose entre les deux tubes. Ici les indications du cathétomètre seraient inexactes, à cause de la réfraction inégale que les rayons éprouvent en traversant l'enveloppe de verre. Cette dépression, réduite à 0, exprime la véritable tension de la vapeur. Tel est le procédé très-simple qui fut imaginé par Dalton de Manchester, en 1805, pour étudier les vapeurs, et qui lui servit à établir enfin la vraie théorie de leur formation et de leur élasticité.

Am-aeMê^Mê de m. — La glace elle-même se vaporise comme l'eau ; et l'on voit PI. 10, figures 8 , 9 , un appareil propre à déterminer la force élastique de la vapeur qu'elle donne à diverses températures au-dessous de 0. Cet appareil est analogue au précédent (Fig. 7, Pl. 10), seulement les deux baromètres à vapeur d'eau et d'alcool sont recourbés pour plonger par leur extrémité dans un mélange réfrigérant. Ainsi la chambre baro« métrique se compose d'une partie froide, dont la température est connue, et d'une autre partie qui est à la température ambiante; donc, d'aptes le principe précédent, la tension maximum de la vapeiu: est celle qui oonvient à la température du mélange réfrigérant. On voit même , par cette expérience , comment s'établit l'équilibre de tension; car on voit, par exemple, la petite colonne d'eau qui repose au sonmiet du mercure diminuer de plus en plus et disparaître complètement : elle di^arait parce

CHAP. n. ** FORGE ÉLASTIQUE DE LA VAPEUR D*£AU. 28i

que la Tapeur qu'elle dùane ayant, au moment de sa formation, une force expansive plus grande que la vapeur qui est refiroidie à Textrémité du tube , elle n'a rien qui Tarréte , et va se condenser et se congeler à son toiur dans Tespace froid ; quelquefois même la rapidité de Tévaporation 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, La dépression s'observe comme dans le cas précédent.

Am^emum ii0 «•••. — Pour montrer qu'au-dessus de 100* la tension de }a vapeur d'eau est plus grande qu'une pression atmosphérique , on peut employer un simple tube recourbé (FiG. 2, Pl. 10) dont la courte branche est fermée en ^; on le remplit de mercure jusqu'à 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 100^ : bientôt la vapeur se forme, et sa force élastique est égale à une pression atmosphérique , plus la différence qui existe entre les 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 , on rencontre de très-grandes difScultés. La science ne possédait sur ce point que des données vagues et incertaines, lorsque MM. Arago et Dulong furent chaînés 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 1830. Avant d'en rapporter les résultats nous allons donner une idée des appareils qui ont servi à ces importantes déterminations.

Production de la vapeur. — La vapeur est produite dans mie forte chaudière en tôle c (Fie. 17, Pl. 10) contenant environ 80 litres. Dans sa portion cylindrique qui est la plus faible , elle a 13 millimètres d'épaisseur. La même figure représente le fourneau fy 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 pleins de mercure servent à indiquer les températures de l'eau et de la vapeur. Dans le mercure qu'ils contiennent sont établis en permanencé des thermomètres dont les tiges, recourbées horizontal lement au sortir des canons, sont maintenues à une température

nS UYRE II. -— «CHALBUft. ^ MEMItllË MRttE.

confiUmte au moyen â'im ecrarant 'd'^au. Getlle ^sp^itien «e Toit plus en grand dans 4a iigitre 16 (Pi.. 10).

Mesure des tensions. — La vapeur fevmeeacHdeasiis de Tean, à une température connue, s'-élève par le pédt tube vertical kb\ pour venir exercer sa pres^on en « , au sonunet de la ootonae d'eau qui remplit le tube indiné udk et toute la partie aupërieere du vase manométrique Pi*'. Cette presôon se «rananet sih* k sarface ss du mercure, et enfin à Taûr du mMaemèAre mm\ qui est le jnémc que nous avons décxit pfëcédentmeigt (Ao. 8 , Pl. 5). Comme on connatt la pression correspondante à Mwve posidoii donnée du sommet de la colonne de meroore dans le fiiaiiomètie, on en déduit la force élastique de la vapeur. Il y a aei»lement deux corrections à faire : T-une rektrve à la hauteur verticale de la colonne d'eau, 'depuis son sommet u juaqu^à sa bue ss'; et Fautre relative à la hauteiu* vanaUe du mercure dans le vase iHf'. C'est pour iaire ces corrections avec exacftitade que Ton V(ût, sur la seconde pladne du vase f'c/, un petit tube de verre nn' communiquant en outre au tube udhi^ et dans lequel en peut observer le niveau du mercure au moy^i du cttfaeur qui parcourt la règle verticale z.

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 ttîbe udh à une tempénUare constante dans sa longueur ud par un courant d'eau.

MM. Ârago et Dulong ont ainsi déterminé directement les tensions de la vapeur d eau jusqu'à idngt^quettre atmosphères.

Pour répéter ces expériences dans mes cours de la Facaké des sciences et du CcMiservatoire des Arts et Métiers, j^ fait construire un appareil tii^s-portstif qui pourrait auppoifer des pressions d'une centaine d'atmosphères. U est repréaetflë (Fio. 3, Pi*. 11). a est le vase à vapeur contenant trois qnaats de litre âe liquide ; il se termine inférieorenent par un tÂe ayant environ 1 centimètre de diamètre extérieur , destine à transmettre la pression au manomètre. En -e, il s'adapte par une garniture de Ûasse au tube recourbé yï, qui vient icMÛême «'adapter de la même manière an vase manométrique p. Geltii«KÂ porte en oiiti^ deux antres tubuliires , l'une ^, qui peut à vehmté recevw un manomètre à air libre ou se fermer par un boudion ; l'autre m, qui reçoit le mafnomè(i<e k ak* cmoepàmé^ dont le tiAe descend jusqu'au fond du vase. Le manomètre à air libre s'empioie sof**