MESURE DES PRESSIONS

Pour mesurer les pressions et les tensions de dissociation, je me suis principalement servi d’un grand manomètre Bourdon divisé en cinquièmes d’atmosphère et allant de 1*t" à 80%". L’engrenage était à double râteau avec contrepoids, de telle sorte qu'il n’y avait aucun temps perdu dans le mouvement de l'aiguille. Les indications de cet instrument n’ont pas varié au courant de mes recherches, et 1l présentait sur tout autre appareil des avantages incontestables : sa sensibilité était constante à toutes les pressions, et les variations de la température extérieure étaient sur lui sans influence appréciable. En second lieu, il était facile de rendre très faible le volume du manomètre de la manière suivante : le tube élastique en cuivre était rempli d’oléonaphte bouilli dans le vide, et relié à un tube d’acier en U, de faible diamètre, contenant du mercure. Les gaz exerçaient leur pression sur le mercure qui la transmettait à l’huile minérale. Il n’était par suile plus nécessaire de remplir de gaz comprimé le manomètre luimême, et le volume du tube élastique variant très peu avec la pression, la capacité de l’appareil se trouvait réduite à une fraction de centimètre cube, condition indispensable

à réaliser si l’on veut avoir une sensibilité suffisante; le manomètre était ainsi comparable à un thermomètre ayant à la fois un réservoir volumineux et une faible capacité calorifique.

Un semblable instrument ayant besoin d’être contrôlé, j'ai imaginé l’appareil suivant, destiné à servir d’étalon de comparaison; c’est un manomètre à azote dont l’échelle est très étendue (!) (fig. 4).

Manomètre à azote. — Un tube en U, en cristal, de 1% de hauteur environ, et fixé sur une planchette verticale, est formé de deux branches d’égal volume : l’une A est cylindrique et porte une douille en bronze D dans laquelle elle est maintenue par un renflement, et mastiquée à la glu marine; un bouchon fileté db, portant un tube de raccord, se visse sur cette douille avec interposition de glu marine dans le filetage.

La seconde branche est constituée par un réservoir B surmonté d’une tige C très étroite, qui se termine par une petite ampoule a. Les diamètres des trois parties À, B, C sont respectivement 1"%,5, 4%%,&,0%%,5, Le volume de C élant représenté par 1, celui de B est 9 et le volume de A est 10, soit la somme des deux autres. A et C portent une division arbitraire gravée sur le cristal; enfin un manchon de verre, destiné à recevoir de l’eau courante, entoure la branche BC.

Pour effectuer le remplissage, on adapte à la douille D un robinet à trois voies qui se relie d’une part à une pompe à mercure, d’autre part à une source d’azote. On fait plusieurs fois le vide dans le manomètre, en laissant rentrer chaque fois de l'azote. Enfin on verse rapidement du mercure dans la douille qu’un vernis intérieur protège contre l’amalgation; le liquide descend aussitôt dans la branche A en refoulant l’azote, et pénètre jusque dans le réservoir B.

(*) Comptes rendus, t. CXNI, p. 1194.

La hauteur de l appareil étant en effet supérieure à A0 on conçoit sans peine que l’azote soit réduit à un volume un peu inférieur à la moitié de son volume primitif; par suite il ne pourra remplir complètement la branche BC.

On enlève alors avec une pipette l’excès de mercure, de manière à rendre le niveau visible au-dessous de D, puis on met en place le bouchon fileté et l'appareil est prêt. Ainsi disposé, le manomètre renferme un volume de gaz capable de le remplir en entier sous la pression atmosphé-

rique, c’est-à-dire aussi grand que possible. Quand lappareil n’est soumis qu’à la pression atmosphérique, l'azote qu'il contient, contrairement à ce qui a lieu dans les manomètres de forme ordinaire, est déjà comprimé, à plus de 2*t", par le mercure de la branche A. On verra plus loin l'utilité de cette disposition.

Exerçons en À une pression croissante : le niveau du mercure descend, et l’on peut à chaque instant repérer sa position au moyen des divisions que porte le tube de cristal. Vers 20°", le mercure, qui s’est élevé peu à peu dans le réservoir B, remplit complètement ce dernier et pénètre dans la tige C; la capacité de celle-ci est, en effet, égale à + du volume total ABC, c’est-à-dire du volume qu’occupait l’azote sous la pression atmosphérique. À partir de ce moment, les lectures devront être faites sur la branche C, dans laquelle les variations de niveau du mercure sont neuf fois plus considérables qu’en À. Cette partie de l’appareil constitue un véritable manomètre ne donnant d’indications qu’à partir de 20°", et l’on connaît les avantages que cette disposition présente pour la mesure des hautes pressions.

Ainsi, de 1°" à 20%, Jes lectures se feront sur la branche À ; au delà de 20°", elles se feront sur C.

Revenons à ce qui se passe au-dessous de 20%!" : grâce à la pression initiale que possède l’azote, la sensibilité de l'appareil décroît moins rapidement, quand la pression augmente, que dans un manomètre à air comprimé ordinaire. Le Tableau suivant permet de faire la comparaison entre les deux appareils :

Longueurs correspondantes.

Variations Manomètre Manomètre de pression. ordinaire. à pression initiale.

alm atm cm cm LC MNE VOE RRPPES 3397 24 ARE ET TS 19,9 17 SE NE nt LE) II RATE Se nn 07 8 DAETO SE ECE 2 0 18,5 TOP AMIS OS TERRE OO 10,5 TA DO RARE 89,0 89,0

La sensibilité moyenne, de 10%" à 20%", est presque deux fois plus grande dans le second appareil que dans le premier. À 2o%®, elle est sensiblement double et la vinguème division a une longueur de 5"" à 6m.

Comme je l’ai dit plus haut, à partir de 20%", les lectures se font sur la tige C dans laquelle les mouvements du mercure sont plus étendus que dans la branche A. La sensibilité reprend alors une valeur plus considérable; la trentième atmosphère correspond à une longueur de 23"" environ, la cinquantième à une longueur de 8",

L'ampoule ménagée au sommet de C est destinée à augmenter un peu la sensibilité de l'appareil; tout se passe comme si la tige C était prolongée de 15°" à 20°. Les indications de l’appareil sont ainsi supprimées au delà de 100%"; mais, au-dessous de cette pression, les divisions ont une longueur sensiblement plus grande que si l’ampoule n'existait pas : la centième atmosphère est représentée par une longueur de 2"",5 environ, au lieu de 27".

Cet instrument est d’une construction assez simple; sa graduation commence à la pression ordinaire et néanmoins son échelle est très étendue. Enfin sa disposition en fait à peu près l'équivalent de deux manomètres distincts, l’un ayant 2" de hauteur et allant de 1%% à 20%, l’autre fonc-

atm

tionnant seulement à partir de 20:

La graduation de l'appareil peut se faire soit par le calcul, ce qui a l'inconvénient d'exiger un jaugeage rigoureux des diverses parties du tube en U, soit par comparaison avec un manomètre à air libre; j'indiquerai plus loin une méthode de graduation qui équivaut à cette comparaison. Il est auparavant nécessaire de décrire l’appareil suivant :

Manomètre métastatique (!). — J'ai donné ce nom à un petit appareil destiné à mesurer de très faibles variations d’une pression donnée quelconque (fig. 5).

E sË

Un réservoir À, en cristal, est soudé à un tube recourbé B, gradué, dont la partie supérieure porte une chambre C surmontée d’un tube E dans lequel se fixent les tubes de communication. La courbure D doit être capillaire.

Après avoir introduit un peu de mercure dans l'appareil, on le met en rapport avec un récipient de gaz comprimé.

(*) Comptes rendus, t.CXVI, p. 1185.

Le mercure est refoulé dans le réservoir À qui se remplit alors de gaz suus la pression du récipient. Puis, soit par une variation de température, soit par une légère diminution de pression, on laisse le mercure revenir dans la tige graduée, comme l'indique la figure, et l’appareil est prêt à fonctionner.

Si une varialion de pression vient à se produire maintenant, il en résultera une variation correspondante de volume pour le gaz du réservoir À, et par suite un mouvement du mercure d'autant plus appréciable que la tige B sera plus fine et le réservoir A plus volumineux. L'appareil est comparable à un manomètre à air comprimé que l’on aurait rempli dans l’espace même où l'on veut étudier les variations de la pression, et que l’on ferait fonctionner au voisinage de la pression de remplissage, c’est-à-dire dans les conditions de sensibilité maxima. C’est un manomètre à volume constant et à masse variable, établi suivant le principe adopté par Regnault dans ses expériences sur la loi de Mariotte.

Supposons, pour fixer les idées, que le volume de A étant >, celui d’une division de B soit 1""°; le rapport de ces volumes étant 5000, la variation de pression qui provoquera une dénivellation d’une division sera —E— de la pression totale, soit - d’atmosphère à 50%, Ce coefficient 5000 peut d’ailleurs être doublé.

La chambre C est destinée à empêcher le mercure de s'échapper de l'appareil quand on revient à la pression ordinaire. On peut ainsi faire sortir ou rentrer du gaz à volonté, passer sans difficulté d’une pression à une autre, et le remplissage s’effectue automatiquement à la pression dont on veut connaître les variations.

La pression elle-même doit être mesurée par un manomètre ordinaire, et l’on connaîtra alors avec la même approximation celle pression et ses variations. Îl peut sembler illusoire de mesurer, à 4 d’atmosphère près, les

variations d’une pression qui n’est évaluée, par exemple, qu’à + d’atmosphère près. C’est cependant ce qu’il faudrait faire pour étudier la dilatation à volume constant d’un gaz comprimé, ou sa solubilité.

Ce manomètre peut être employé de deux manières : soit par réduction au zéro, et dans ce cas une graduation arbitraire suffit; soit pour mesurer une variation de pression : l'appareil doit alors être jaugé exactement. Plus simplement on déterminera empiriquement le coefficient caractéristique de l'instrument en le comparant, à des pressions peu élevées, avec un manomètre à air libre et produisant de faibles variations de pression.

Dans tous Les cas, il convient de maintenir le réservoir À à une température invariable.