III. Une enceinte

Le dessin ci-contre donnera une idée suffisante de l’appareil (réduction au cinquième).

IY. Un agitateur spécial est employé dans certaines expériences ; il est figuré séparément plus loin.

§ 2. — Calorimètre proprement dit. — Description de Vinstrument.

\ . Le calorimètre proprement dit se compose d’uir vase de platine, de laiton; otn.de verre, à parois très minces, en forme de gobelet, pourvu' de divers accessoires et posé sur trois pointes, de liège. Décrivons-le avec détail.

2. Dans la plupart de mes expériences, j’ai employé un vase de platine cylindrique^ capable de contenir 600 centimètres cubes de liquide et même un peu plus.. Il a. 420 millimètres de hauteur sur 85 millimètres de diamètre et pèse 63F, ,4&.

3. Il est pourvu d’un couvercle de platine, agrafé à baïonnette .sur les bords du vase cylindrique,, et. percé de divers trous pour le passage du thermomètre, de l’agitateur, des tubes abducteurs destinés aux gaz. ou; aux liquides,, etc. 6e couvercle pèse 129%1&.

II. me sert que dans- certaines expériences, le calorimètre étant le plus souvent découvert.

4. Dans Les expériences qui l’équilibre de température est presque instantané, on peut supprimer le couvercle et l’agitateur et employer le thermomètre luimême pour agiter le liquide; ce qui simplifie les opérations.

Dans ces conditions, le calorimètre est très simple, comme on peut en juger. Réduit en eau, il vaut de 2 à 3, grammes, suivant les pièces accessoires; c’est-àdire que sa masse calorimétrique n’atteint pas la deux-centième partie de la masse des liquides aqueux qu’il renferme : cette circonstance est très favorable à la précision des expériences.

5. J’ai encore mis en œuvre plusieurs autres calorimètres de platine dont voici la désignation, le poids' et la capacité:

Kp . 2 litres et quart. 321,6t. En eau. 10,45

MUS . 1 litre . . 171,37. » 5,57

G. G . Celui que j’ai décrit plus haut.

Myg . 300 cent, cubes, i 12,54. »

P-M..G... 150- Id. 7&,64. »

P.C . 50 Id. 29,14. »

6. Ces instruments fournissent des mesures d’autant plus exactes qu’its sont plus grands, mais à la condition de consommer des poids de matières de plus en

Fig. 1. — Calorimètre avec ses enceintes.

CG, calorinièlrè de platine. — C, son couvercle. — 09, thermomètre calorimétrique. — ÉE, enceinte argentée. — C’, son couvercle. — HH, double enceinte de fer-blanc, remplie d’eau. — C", son couvercle. — AA, sou agitateur. — tt, son thermomètre. — »?, enveloppe de feutre épais appliquée sur l’enceinte de

plus considérables : ce qui limite l’emploi des grands instruments. Mais les petits sont de plus en plus sujets aux corrections du refroidissement; lesquelles sont.

au contraire, négligeables avec les calorimètres d’un demi-litre et au-dessus, pour la durée d’une expérience ordinaire (une à deux minutes), et toutes les fois que les excès de température demeurent inférieurs à 2 degrés (voy. plus loin).

Telles sont les raisons qui m’ont fait préférer, dans la plupart de mes expériences, l’instrument renfermant 600 centimètres cubes.

7. Le platine n’est pas seulement utile dans la construction des calorimètres à cause de sa faible chaleur spécifique (0,0324), mais aussi à cause de son grand pouvoir conducteur, qui lui permet de se mettre immédiatement en équilibre de température avec les liquides qu’il renferme.

En outre, sa couleur et son poli lui donnent un très grand pouvoir réflecteur, et, par conséquent, un pouvoir absorbant très faible; ce qui garantit l’instrument de platine contre les pertes ou gains dus au rayonnement.

Enfin, et c’est là une circonstance capitale en thermochimie, le platine et l’or, parmi les métaux usuels, sont les seuls métaux inattaquables par les liqueurs acides ou alcalines, par les acides nitrique, fluorhydrique ; bref, par la plupart des agents énergiques qu’il est nécessaire de mettre en œuvre dans les expériences chimiques.

Le seul obstacle qui puisse faire hésiter dans l’emploi du platine, c’est le prix élevé de ce métal; mais cette considération ne saurait arrêter, si l’on observe que le prix du vase calorimétrique ci-dessus ne surpasse pas 100 à 120 francs.

8. Les calorimètres de laiton, si usités parmi les physiciens, ne peuvent guère être mis en œuvre que lorsque l’instrument est rempli d’eau pure ou d’un liquide neutre, condition qui en rend l’emploi très limité en chimie. En outre, la chaleur spécifique du laiton est triple de celle du platine. Je n’ai point employé ce genre de calorimètres, si ce n’est dans deux ou trois cas exceptionnels.

9. On est obligé de recourir au verre dans certaines expériences, telles que celles où l’on met en œuvre des agents oxydants, chlorurants, sulfurants, etc., capables d’attaquer le platine et les métaux.

Le calorimètre que j’ai employé de préférence dans ce genre d’essais consiste en un gobelet mince de verre de Bohême, coupé circulairement à sa partie supérieure, et rodé à l’émeri, de façon à pouvoir être fermé exactement par une plaque de verre percée de trous. Sa capacité est de 500 centimètres cubes; il pèse 98 grammes. Sa masse, réduite en eau, vaut 19 grammes, c’est-à-dire qu’elle est inférieure au vingt-cinquième de la masse du liquide aqueux qu’il contient.

J’ai aussi mis en œuvre un calorimètre de verre jaugeant un litre, pesant 427gr,38, valant en eau 25gr,5.

Les calorimètres de verre peuvent être pourvus d’agitateurs de verre, fabriqués avec des tubes creux de verre mince, que l’on courbe et façonne à la lampe. Dans le calcul, on tient compte seulement de la masse immergée, laquelle s’évalue d’après la longueur et le poids total du tube. Par exemple, un tel agitateur pesait 6gr,03 et était long de 49 centimètres, dans mes essais. Le centimètre immergé valait en eau 0sr,066 ; l’agitateur total, lg',20.

Quant à la plaque supérieure, on n’en tient aucun compte, en admettant qu’elle n’enlève pas une portion sensible de chaleur à l’instrument, à cause de la faible conductibilité de la paroi du verre.

Dans un grand nombre d’expériences et toutes les fois qu’il était nécessaire de recourir à des calorimètres absolument clos, j’ai employé comme calorimètres des fioles de verre jaugeant de 700 à 800 centimètres : ces instruments seront décrits dans le troisième chapitre.

En somme, sauf les cas spéciaux qui viennent d’être réservés, l’emploi du verre est moins favorable que celui du platine, à cause de sa chaleur spécifique six fois aussi grande. En outre, le verre, en raison de sa transparence, est bien plus sensible que les métaux aux rayonnements exercés parle milieu ambiant ou vers ce milieu.

§ 3. — Agitateur t.

1. On sait que l’eau d’un calorimètre a besoin d’être maintenue en mouvement continuel, afin d’établir une température uniforme dans toutes ses parties. On remplit d’ordinaire cette indication, soit à l’aide du thermomètre lui-même, soit à l’aide d’une simple tige de verre ou de métal, munie de petites palettes et que l’on remue à la main (fig. 4) ; soit à l’aide delames horizontales, disposées en forme d’anneaux circulaires, placées à des hauteurs différentes et fixées sur des tiges verticales. Un mouvement alternatif

de haut en bas et de bas en haut, communiqué à ce système par la main ou par un moteur mécanique, permet d’agiter l’eau et d’en mélanger les couches. Cette disposition, fort usitée en physique, offre pourtant quelques inconvénients. Elle ne mélange pas toujours parfaitement les couches, à cause de l’uniformité du mouvement. En outre, elle active beaucoup l’évaporation de l’eau entraînée au dehors, à la surface des anneaux et de leurs tiges, lors de chaque soulèvement; ce qui introduit une cause d’erreur très sensible dans les expériences de longue durée. Le mouvement horizontal d’une lame verticale, animée d’un mouvement giratoire, ne donne pas lieu à la même objection d’évaporation; mais il ne produit qu’un mélange très imparfait des couches liquides.

2. J’ai imaginé un nouvel agitateur, qui n’offre pas les mêmes fig. i. inconvénients et qui a l’avantage de mêler plus complètement

toutes les couches d’eau, avec une moindre dépense de force, sans pourtant accélérer l’évaporation.

3. Mon agitateur (fig. 5) se compose de quatre larges lames hélicoïdales A, A', A", A'", très minces, inclinées à 45 degrés environ sur la verticale et normales à la surface interne du cylindre employé comme calorimètre. Elles sont assemblées sur un cadre formé de deux anneaux horizontaux, B, B', qui terminent ce cadre à ses extrémités, et de quatre fortes tiges verticales, le tout de platine ou de laiton, suivant les besoins.

Les lames, larges de 10 millimètres environ, et les anneaux, de même diamètre, sont disposés de façon à former un ensemble concentrique à un vide cylindrique intérieur; ensemble enveloppé lui-même et presque touché parle vase cylindrique VV, qui constitue mon calorimètre.

Deux des tiges verticales se prolongent de 15 centimètres environ au-dessus du calorimètre, et sont réunies, à leur partie supérieure, par une demi-bague CC, de bois, d’une largeur et d’une épaisseur convenables. D’autre part, l’anneau inférieur est muni de quatre petits pieds ou prolongements, longs de quelques

millimètres, et disposés de façon à faire reposer l’agitateur sur leurs bouts arrondis, au fond du calorimètre.

Yoiei le tout, figuré au centre du calorimètre (fig. 5).

Dans le vide cylindrique, entouré par l’agitateur, on place le thermomètre et les appareils convenables.

4. Pour se servir de cet agitateur, on saisit à la main, ou avec un appareil

.mécanique (tourne-broche,motenr hydrauIrque, moteur électro-magnétique, etc.),

la demi-bague de bois, on soulève l’agitateur de quelques millimètres et on lui imprime un mouvement horizontal, rotatoire autour de son axe vertical : ce mouvement est alternatif et comprend un arc de 30 à 35 degrés. Par suite, l’eau du calorimètre se trouve chassée vers le centre et à toutes les hauteurs à la fois, étant poussée brusquement par les lames hélicoïdales, qui frappent l’eau sous un angle de 45 dcyrés avec la verticale.

Le degré de perfection que l’on réalise ainsi dans le mélange des couches, et la prompte tude avec laquelle on atteint ce résultat, même avec un faible effort et un mouvement peu rapide, sont. surprenants.

En outre, l’agitateur, ne sortant pas continuellement du liquide, comme il arrive pour les agitateurs mus de haut en bas, n’expose pas à l’évaporation, très sensible, que ceux-ci provoquent, ni aux causes d’erreur qui en résultent.

5. Terminons en faisant observer que le nouvel agitateur n’exclut pas la possibilité de couvrir le calorimètre. A cet effet, il suffit de pratiquer dans le couvercle deux rainures circulaires correspondant aux arcs parcourus pendant le mouvement. Cette disposition, de même que les trous relatifs au thermomètre, à l’entrée et à la sortie des gaz, etc., est facile à réaliser en choisissant pour couvercle une mince lame de carton, plaquée avec des feuilles d’étain collées sur ses deux faces ; on la taille ensuite aisément, suivant le besoin.

6. L’agitateur et le couvercle ne sont pas les seuls accessoires des calorimètres; on doit y comprendre encore, dans certaines expériences, de petits flacons de platine mince (fig. 6), des cylindres du même métal (fig. 7), qui peuvent être eux-mêmes pourvus de tubes à dégagement (fig. 8), des serpentins et récipients de platine de formes diverses (fig. 9), des tubes de verre très minces, des ampoules soufflées, etc., etc. : accessoires qui doivent être rendus aussi légers que possible et dont on détermine le poids précis et la valeur en eau. Je crois inutile de les figurer tous ici, me réservant d’indiquer plus loin les plus importants.

Suivent dans l’ouvrage (tome Ier, pages 147 à 318), les indications relatives aux mesures de poids et de volume, nécessaires en calorimétrie ; la description

Fie. 6. Fie. 7. Fig. 8.

des thermomètres étalons et des thermomètres calorimétriques, leur graduation, leurs points fixes, leur vérification, etc., l’étude des enceintes du calorimètre. Vient alors la description des manipulations dans les cas variés qui peuvent se

F ie, 91

présenter en chimie : liquides, solides, gaz, corps altérables au contact de 1 air, etc., etc. On termine par les procédés de calcul, en discutant avec un soin particulier la correction du refroidissement.