salpêtre
13,609 charbon ,
11,826 soufre ,
El je supposerai une réaction complète de ces trois composants , (Je telle sorte que le charbon se combino avec la totalité de l'oxigène du mélange , et que le soufre se combine entièrement avec le potassium.
11 naîtra de la réaction indiquée des trois corps :
Trois atômes d’acide carbonique 829,314,
Deux atômes d’azote — 177,016 ,
Un alôme de sulfure potassique 691,031 ,
Ainsi 829,314 + 177,036 -f- 691,081 =? 1697,431 unités de poids de poudre produisent 829,314 unités d’acide carbonique et 177,086 unités d’azote.
On déduit facilement de là les poids d’acide carbonique et d'azote que produit la combustion d’un litre de poudre , pesant 900 grammes , et l’on trouve :
169/, 431 : 829,314 — 900*’ : x = 439,668’. acide carbonique. 1697,481 : 177,036 = 900*’ y =» 93, 87*’. azote.
En admettant maintenant que sous la pression dé 0 m ,lQ , et à la température 0° , on ait :
La densité de l’acide carbonique = 1,9805 — — — l’azote — = 1,2675
L’on trouve que la combustion d’un litre de poudre produit : 222 litres d’acide carbonique ,
74 — d’azote.
298 litres de gaz à la température de 0° et sous une une pression de 0 m ,76.
llauksbèe , Robins cl Saluées , qui ont cherché par des ex-
POUDRE
périences directes à mesurer ce volume de gaz permanents , ramenés à la température ordinaire , l’ont trouvé l’un de 232 , l'autre de 2-44 , et le troisième de 266.
La différence de celle évaluation avec la nôtre peut être attribuée soit à la difficulté de ce genre d’expériences , soit à un dosage diffèrent , soit enfin à une réaction des composants de la poudre autre que celle que nous avons supposée.
Gay-Lussac s’occupant de la même recherche retira d’un litre de poudre de chasse pesant 900 grammes :
238 Litres d’acide carbonique 22, ISO — d’oxide de .carbone 109,00 — d'azote
Pour faire ces essais , il laissa tomber la poudre , grain par grain , dans un tube chauffé à la température rouge , et disposé de manière à recueillir les gaz.
La différence dans les quantités d’acide carbonique , l’une obtenue par Gay-Lussac, l’autre résultant de notre calcul , et la présence de l’oxide de carbone peuvent s’expliquer par un dosage et par des réactions légèrement différentes ; quant à la grande quantité d’azote que le célèbre chimiste a recueillie , elle m’est tout à fait inexplicable , et doit , je crois , être le résultat d’une erreur.
278. Si l’on connaissait maintenant la partie de ces gaz qui est développée en un point quelconque de l’àme , et que l’ou connût également leur température, ou en conclurait facilement leur tension , cl par conséquent la force motrice en cet endroit , force qui accélère le mouvement du projectile.
En effet supposons que la quantité totale de 296 litres de gaz soit développée , et que leur température soit de 1000" centigrades ils chercheront à occuper un volume exprimé par : 296(1 + 1000 X 0,00375 ).
Parccque le volume que les gaz tendaient à occuper à 0° était de 296, et qu’à chaque degré do température correspond une augmentation de volume de 0,00375 du volume primitif.
A CANON
Les 2137,5 volumes de gaz comprimés en un seul volume auraient une force élastique de 2137 ■§ atmosphères , et ce serait la force motrice des gaz dans l'hypothèse que la combustion du litre de poudre est achevée dans l’espace même que la charge occupe, et que la température des gaz est de 1000° centigrades.
270. La force du moteur , des gaz , sera évidemment un maximum lorsque la combustion de la charge s’achèvera dans le lieu même qu’elle occupe. 11 faut soigneusement distinguer cette force , la force motrice , du travail utile. La force motrice est l’effort variable que le moteur exerce contre le projectile pour en accélérer le mouvement , et son intensité est égale à la force
accélératrice — multipliée par la masse du projectile.
Le travail au contraire n’est autre chose que la résistance vaincue le long du chemin parcouru.
El le travail effectué en un point quelconque de l'âme est égal
à la moitié de la force vive ou à , v étant la vitesse du
projectile en ce point.
L’analogie qui existe entre l’action de la vapeur et celle des gaz que produit la combustion de la poudre rendait naturel de les évaluer do la même manière , c’est-à-dire , en pressions atmosphériques.
Rumford, dans le but de trouver la force absolue de la poudre ( le maximum de la force expansive des gaz ) , fit , en 1 793 , des expériences très intéressantes à l’arsenal de Munich ; il ÿ augmenta la résistance opposée à la force motrice des gaz jusqu’à ce que l’équilibre eût lieu , et il y fil comburer la poudre dans un espace peu différent de celui qu’elle occupe.
Un petit canon ôtait placé , son axe fixé dans une direction verticale , sur un bloc do pierre qui reposait lui-même sur une fondation solide en maçonnerie.
Les dimensions du canon étaient :
Calibre 0 m , 00635
Longueur d’âme. . . 0 , 05100
Epaisseur des parois. . 0 , 03220.
poinnE
L’âme du canon se terminait par un conduit conique qui , au dehors formait une queue , destinée à être reçue dans un boulet chauffé au rouge à l’aide duquel on communiquait le feu à la charge.
La queue avait les dimensions qui suivent :
Longueur 0,04460
Diamètre de la grande l)âse de la lumière. . 0,00182
La section de l’âme du canon perpendiculaire à son axe , avait une surface de 81,8 millimètres carrés ; son volume , non compris la partie qui était occupée par une rondelle de cuir servant à fermer hermétiquement la bouche , était de 1577 millimètres cubes, et pouvait contenir 24 grains ( poids médical) ou 1,568 grammes de poudre.
L’orifice du canon était bouché par une rondelle de cuir imprégnée de suif , et par un hémisphère d’acier qui , posant sur la tranche du canon par sa surface plane , comprimait la rondelle. La résistance à vaincre enfin reposait sur l’hémisphère en acier , et était maintenue , lorsqu’elle consistait en un canon , par une cage en charpente.
On augmenta chaque fois la résistance à vaincre jusqu’à ce qu’elle fût seulement tant soit peu soulevée , sans que la rondelle de cuir fût entièrement chassée.
Pour mesurer la pression des gaz qui agissait contre la résistance , on évaluait celle-ci en atmosphères.
La pression d’une atmosphère étant de 14,033 par centimètre carré , on avait pour celle qui s’exerçait sur la section droite de l’âme 0* r , 32849 ( Rumford dit , 0,33377 ). Il suit de là que pour avoir la force expansive évaluée en atmosphères , il suffisait de diviser le poids soulevé ( exprimé en kilogrammes) par 0,32849.
En représentant le volume de l’âme , à l’exclusion de celui occupé parla rondelle, par 10000 , un grain ( 0,064 grammes )
en occupait la -r?- partie , soit 408 ; 2 grains 816, etc.
277. Les résultats obtenus se trouvent rassemblés dansle tableau suivant ; la dernière colonne contient la tension des gaz , calculée d’après la loi de Mariolte , par conséquent l’on n’y a tenu aucun
A CANON
compte de l'augmentation due à ia température plus élevée à mesure que de plus grandes quantités de poudre sont combinées.
178 POUDRE
En comparant les 2 ,-m * et 5' m * colonnes de ce tableau, l’on voit que, tandis que les densités des gaz provenant do la combustion de 1 , 2 , 3 , 4 , — 18 grains de pondre dans un lieu de grandeur constante croissent comme les membres premiers , leurs tensions réelles suivent la progression:
beaucoup plus rapidement croissante que la première. C’est ainsi que la tension réelle des gaz provenant de la combustion de 18 grains de poudre est presque 8 fois plus grande qu’elle n’eût été en la calculant d’après la loi do Mariotte. Cette énorme différence est due à l’influence de la chaleur qui augmente très rapidement à mesure que de plus grandes quantités de poudre sont comburèes , et qui fait croître dans une progression très rapide la tension des gaz.
L’observateur a calculé que si l’âme du canon eût été remplie , la force exercée par les gaz de 241 grains de poudre eût été suffisante pour vaincre la pression de 39346 atmosphères.
278. Nous avons vu précédemment que 900 grammes de poudre produisent 296 litres de gaz à 0° et sous la pression de 0,“76 ; 18 grains ou 1,152 grammes en produisent donc 0,379 litres sous la môme pression et à la môme température ; lorsque ces gaz sont comprimés dans un volume do 0,001188 décimètres cubes ils exercent une pression de 327,80 atmosphères.
Pour élever cette pression à 10977 atmosphères , soit x la chaleur nécessaire , nous aurons (d’après la loi de Gay-Lussac) :
d’où x — 8663° centigrades ou environ ï20°'du pyromètre de Wedgewood , chaleur qui égale quatre fois celle qui est nécessaire à la fusion du cuivre , et qui égale presque celle à laquelle le fer se fond.
Lorsqu’on considère que la force qu’on aurait trouvée si la chambre avait été remplie , eût de beaucoup dépassé celle des
A CANON
18 grains de poudre (Rumford l’évalue à 39346 atmosphères) , et que par suite , la chaleur aurait dù être de beaucoup plus élevée encore pour atteindre à cette énorme pression , on demeure convaincu que les métaux ne résisteraient pas à une chaleur aussi excessive , et que par conséquent elle n’accompagne pas la combustion de la poudre.'
279. Celte contradiction apparente entre la théorie et le fait , provient d’une fausse hypothèse sur l’action de la force motrice qu’on a supposée être une pression de gaz en repos , n’ayant d’autre tendance que de s’étendre indéfiniment, tandis qu’en réalité les gaz au moment de l’explosion se meuvent avec une très grande rapidité , et choquent le projectile avec une énergie d’autant plus grande que leur température et partant leur vitesse est plus considérable.
Le déplacement de la résistance n’est d’ailleurs pas produit par une seule action instantanée , mais bien par une suite d’actions qui dès le premier moment de la combustion ont agi sur lo fardeau , et l’ont déjà ébranlé , mais d’un mouvement imperceptible. (*)
Quoiqu’il en soit il est certain qu’on ne peut attribuer l’énorme effort produit à la seule pressiou des gaz déjà développés , et les expériences de Rumford même ont mis celle vérité hors de doute. En effet on remarqua dans toutes les expériences dans lesquelles les gaz n’avaient pas eu d’issue , combien peu ils conservaient de force expansive lorsqu’ils avaient séjourné quelques
(*) S’il pouvait rester le moindre doute à cet égard , il devrait disparaître en présence du fait connu qu’un intervalle entre la charge et la résistance à vaincre, telle que de la terre glaise, du sable, ou de la neige introduits dans le canon, ou des intervalles entre plusieurs charges peuvent souvent faire éclater les canons de fusil. — Ce fait s’explique par l’excessive vitesse avec laquelle les gaz choquent la résistance avant que celle-ci ait pu acquérir un mouvement sensible ; il est en effet évident que les gaz rejaillissent alors avec une extrême violence du projectile contre les parois de l’âme, et exercent contre celles-ci un effort bien plus considérable que celui qu’elles peuvent développer lorsque la différence entre les vitesses des gaz et du projectile est moins prononcée.
.PO l' DRE
minutes et même quelques secondes dans le mortier après l’cxplosion ; car lorsqu’on soulevait le poids comprimant , les gaz , au lieu de s’échapper à grand bruit , sortaient en sifflant , tout an plus comme l’explosion ordinaire d’un fusil à vent, et à peine aidaient-ils à soulever le poids qui pressait sur la rondelle. — Il est vrai qu’on trouva alors dans le mortier une substance très dure , d’un gris sale , qu’on supposait en partie provenir de la condensation des gaz en une masse solide , supposition qui ne me semble pas fondée.
280. En admettant que le déplacement de la résistance n’est pas le résultat d’une pression instantanée des gaz , mais bien du travail mécanique que ceux-ci ont exercé contre lui , l’on conçoit quo la force de la poudre , même au moment de son dégagement , n’a rien d’absolu , et peut par exemple dépendre de la résistance à vaincre.
Le colonel Duchemin dans un mémoire sur la vitesse initiale, mémorial de l’artillerie , n° IV , page 185 , démontre en effet, à l’aide de sa formule de la vitesse , déduite de l'expérience , que la force motrice initiale des gaz dépend du poids du projectile.
En effet la formule de la vitesse applicable aux charges qui ne dépassent pas la moitié de la charge maximum, est
8yt iq e
Dans laquelle les lettres ont les significations suivantes :
e. La vitesse initiale du projectile.
(j. Une quantité linéaire dont la valeur dépend de la force de la pondre employée et qui doit être considérée comme un multiple de g , force accélératrice de la pesanteur.
e. Longueur de l’âme du canon.
c. Calibre de l’âme.
S. Densité du projectile.
A CARON. 1 76
q. Nombre de calibres qui répond à la longueur de la eliarge employée.
m. Nombre de calibres qui répond à la charge maximum.
En différenciant celte formule , il vient :
Jl. y/Z.
' v dv 2 [J. q
de 0,3771 j/Zj.
vdv 2 (*■ q 2 yt4 q
de 0.3771 j/aJ m
- — étant l’expression analytique de la force accélératrice des
gaz , celle-ci devient pour le point qui correspond à e=c ou a= 1 égale a ?=- — -.
La force motrice initiale de la poudre enflammée est égale 1 wc 3 J
à la masse du boulet M =— , multipliée par la force accé-
lératrice , et l’on a pour son expression analytique :
^ w 1 2* ft
Force qui varie avec la densité, et qui dépend par conséquent du poids du projectile.
281. Les gaz développés par la combustion de la poudre agissent constamment sur le projectile tant que celui-ci n’est point sorti de l’arme , et lui impriment un mouvement accéléré.
La vitesse que le projectile aura acquise au sortir du canon (vitesse initiale) dépendra donc évidemment:
1°. De l’intensité de la force accélératrice à chaque instant qu’elle agit sur le projectile (c’est-à-dire de la loi de variation de la force accélératrice) et 2° Du temps pendant lequel celte dernière agit sur le projectile.
