Mobilité des molécules d'air. — C’est à la fois de cette

mobilité des molécules gazeuses et de la faiblesse des forces moléculaires attractives qui les unissent, que résulte la facilité avec laquelle elles sont susceptibles de s’écarter, de se rapprocher et de recevoir tous les mouvements de translation que les forces extérieures tendent à leur imprimer, ainsi que les mouvements de rotation, de tourbillonnements sur ellesmêmes que les moindres circonstances accidentelles suffisent pour produire. *

Ces derniers mouvements, déjà si sensibles et si visibles dans les liquides, le sont bien plus encore dans les gaz, et il est bien rare qu’ils n’accompagnent pas toujours les mouve-

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ments de translation. Or, comme ils ne peuvent se produire sans donner lieu à une consommation plus ou moins grande de travail moteur, tant à cause des forces vives de rotation imprimées et éteintes en pure perte, que par suite du frottement des molécules les unes sur les autres, tandis qu’en général les mouvements de translation constituent seuls l’effet utile que l’on veut produire dans toutes les questions de ventilation, il s’ensuit :

1° Que dans toutes les circulations d’air, il se produit, par le seul effet des tourbillonnements inévitables qu’éprouvent les molécules, des pertes de travail souvent impossibles à apprécier ;

2° Qu’il est très-important d’éviter, autant que possible, toutes les dispositions qui peuvent faciliter ou favoriser la création de ces mouvements.

Les changements plus ou moins brusques de direction, la présence des moindres obstacles, la rugosité des parois des conduits, l’affluence ou le dégagement de courants plus ou moins rapides dans des masses d’air en repos ou animées d’un mouvement plus lent, sont autant de causes infaillibles de la naissance de ces mouvements rotatoires. La marche parallèle, et dans le même sens de deux courants animés de vitesses différentes, suffît pour produire des effets analogues et pour amener des perturbations notables dans les volumes d’air qu’ils auraient débités séparément.

Ces phénomènes, sur lesquels il me semble utile de fixer l’attention des personnes qui s’occupent de ventilation, sont faciles à observer dans bien des circonstances, et, pour les liquides, iis se manifestent de la manière la plus évidente dans une foule de cas.

4tL Exemple du mouvement du remous. — L’un des plus remarquables exemples que l’on puisse observer pour se rendre compte de ces effets, nous est offert l’hiver par le passage rapide des eaux sous les ponts, au moment où les rivières charrient des glaçons. En se plaçant sur un pont, au-dessus du mi-

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lieu d’une arche et en regardant attentivement du côté d’aval, pour observer la marche de ces glaçons, on les voit d’abord rapidement emportés par le courant, descendre avec vitesse jusqu’à une certaine distance; mais bientôt, ceux qui étaient à droite et à gauche du courant, rencontrant d’autres glaçons situés dans le remous, qui s’est formé derrière les piles, commencent à tournoyer sur eux-mêmes ; leur vitesse générale de transport d’amont vers l’aval s’éteint, et on les voit, à partir d’une certaine distance, remonter en arrière des piles avec une vitesse très-comparable à celle du courant qui les avait amenés. Ainsi revenus près du pont, quelques-uns restent stationnaires dans le remous, à peu près fixe, qui s’est formé contre les piles, mais le plus grand nombre, choqué latéralement par les nouveaux glaçons qu’entraîne le courant, descend avec eux pour recommencer à tourbillonner. L’effet de ce mouvement général de retour d’un grand nombre de glaçons est tellement frappant que l’observateur, qui le suit avec attention, est lui-même l’objet d’une illusion singulière, par suite de laquelle il lui semble être entraîné avec le pont vers l’amont du courant, qu’il croit alors remonter avec une vitesse considérable. Quelque prévenu que l’on soit de cette illusion, il est difficile de lui échapper, et elle se reproduit sans cesse.

L’on conçoit de suite que tous ces effets de tourbillonnements, ces chocs de glaçons les uns contre les autres, leur retour de l’aval vers l’amont, doivent consommer une grande partie de la force vive que possédait le courant à son passage sous le pont et du travail moteur correspondant à la dénivellation, à la chute qui se forme en pareil cas de l’amont à l’aval ; aussi, à une certaine distance, le mouvement de translation si rapide que possédait le courant a considérablement diminué, et ce courant ne conserve plus qu’une vitesse moyenne qui, à section égale, est la même que celle qu’il avait à l’amont du pont, parce qu’il passe partout le même volume d’eau.

> Ainsi l’effet de tous ces tourbillonnements a été, en défi-

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nitive de consommer en pure perte tout le travail moteur développé parla chute qui s’était formée à l’amont du pont et par la pente naturelle du lit.

Or celte chute est souvent de près de 0m,50, et quand une rivière débite en temps de crue 400m,c, comme cela arrive quelquefois pour la Seine, mais avec une chute de 0nî,20, ce débit correspondrait à un travail moteur exprimé par 400 000 kilX0m20 a

75 = chevaux vapeur, ce qui donne une

idée des pertes de travail que peuvent en pareil cas produire les tourbillonnements des liquides.

49. Effets analogues produits par le passage de Vair à travers des grilles . — 11 ne sera pas inutile dès à présent d’indiquer Fig. 24. que les effets si visibles qui se

manifestent au passage de l’eau sous les ponts se produisent d’une manière à peu près identique, lorsque l’air débouche par les orifices d’une grille dont les barreaux ont des dimensions comparables à celles des vides qui existent entre eux. Au delà ou au-dessus de chaque barreau plein, il se forme un remous et des tourbillonnements semblables à ceux que nous avons décrits tout à l’heure. Mais, en outre, le fluide débouchant dans un espace indéfini, son courant s’épanouit en tous sens et toute la force vive qu’il possédait est promptement éteinte.

Fig. 25.

50. Perte de force vive dans le cas où Vair est insufflé dans

une salle. — Des effets analogues ont également lieu quand un courant fluide, liquide ou gazeux, débouche avec vitesse dans une capacité d’une section plus grande, et ils ont été décrits et signalés depuis

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longtemps par tous les hydrauliciens, et en particulier par M. Poncelet*.

Nous y reviendrons plus tard quand nous nous occuperons de calculer les pertes de travail moteur ou de force vive auxquelles ils donnent lieu.

51. Avantage de l'appel sur l'insufflation. — Mais nous ferons remarquer de suite que, quand, à l’inverse, l’air passe par Fig- 26- appel d’une capacité assez

grande dans un tuyau plus petit, les filets ou les molécules fluides se dirigent en convergeant vers l’origine de ce tuyau dans des directions variables et avec des vitesses généralement assez faibles, attendu la grandeur relative de la section du réservoir par rapport à celle du tuyau. Il se reproduit alors une sorte de succion ou d’étirage de l’air dans le sens du mouvement d’appel, mais il n’y a que peu ou point de tourbillonnement, et, par conséquent, pour produire par appel l’écoulement d’un même volume de fluide, il y a moins de perte de force vive ou de travail que pour l’y faire arriver, toutes dimensions et toutes choses étant égales d’ailleurs.

Mais comme, pour fournir à l’appel le volume d’air dont on veut produire l’extraction par cet appel, il faut nécessairement faire ou laisser introduire un volume égal et qu’il importe de diminuer les pertes de travail moteur, l’on devra proportionner et multiplier assez les arrivées d’air pour que la vitesse d’affluence soit aussi faible que possible.

L’on y trouvera cet avantage que les courants d’air affluents seront d’autant moins incommodes qu’ils seront plus divisés, moins intenses et moins rapides. Il sera d’ailleurs nécessaire de faire en sorte, surtout s’il s’agit d’air froid, que cet air arrive le plus loin possible des endroits occupés par des individus.

Introduction à la Mécanique industrielle.

CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES

L’espèce d’étirage que produit un appel d’air par une cheminée, par exemple, occasionne assez habituellement des courants qui, à travers les appartements, s’établissent entre les portes, les fenêtres et les cheminées. Ce sont des effets souvent fâcheux qu’il faut s’attacher à combattre ou au moins à limiter.

52. Effets ordinaires de la mobilité de fair. — L’excessive mobilité de l’air et la rapidité avec laquelle il obéit aux moindres différences de pression, se manifestent encore dans une foule d’autres circonstances. Ainsi l’ouverture ou la fermeture un peu brusque d’une porte, en produisant dans le premier cas une sorte d’appel, d’où résulte une légère diminution de la pression intérieure, dans le second un refoulement qui donne lieu à une augmentation de pression, déterminent dans les autres portes d’un même appartement des mouvements contraires.

La moindre différence de température dans un endroit quelconque d’un appartement y occasionne des mouvements d’air, et comme il n’arrive jamais que toutes les parois d’une même salle soient exactement à la même température, il en résulte que jamais l’air n’est réellement en repos.

L’été, le long des parois ou des fenêtres échauffées par le soleil, l’air monte et s’élève vers le plafond, le suit dans une certaine direction pour se diriger vers les murs plus froids, le long desquels il redescend vers le plancher pour aller re« gagner les parois plus chaudes, et recommencer une série de mouvements qui ne cessent jamais.

L’hiver, il se produit des effets inverses; l’air se refroidit au contact des fenêtres et des murs extérieurs, et descend le long de leurs parois, tandis qu’il s’échauffe et remonte le long des murs intérieurs plus chauds. Nous indiquerons tout à l’heure un moyen simple de rendre tous ces effets évidents.

La présence d’un foyer, d’un poêle, d’une lampe, d’un individu, selon la quantité de chaleur qu’ils développent

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donnent lieu à des mouvements analogues, qui se combinent, se mêlent aux mouvements généraux et établissent une circulation continue de l’air dans toutes les parties d’un appartement, et y entretiennent ainsi une température à peu près uniforme.

o3. Circonstances qui empêchent la circulation complète deV air. — Cependant lorsque le développement de la chaleur a lieu en vases clos, tels que des poêles, qui par des bouches de chaleur ou par leurs surfaces échautfent à un degré assez élevé, l’air qui les traverse pu en lèche les surfaces, et qui, en même temps, ne donnent pas lieu à un appel d’air extérieur aussi considérable, quand il y a dans des appartements de puissants foyers d’éclairage, ou un grand nombre d’individus, la quantité d’air échauffé devenant très-prépondérante par rapport à celle de l’air frais qui peut entrer, et l’influence des causes qui produisent la circulation d’air, dont nous venons de parler, devenant relativement plus faible, cette circulation cesse d’être complète et des différences considérables de température peuvent se produire. Les exemples en sont nombreux et faciles à constater.

Ainsi dans un appartement de moyenne dimensions, qui a peu de portes et de fenêtres, le chauffage par un poêle, s’il est un peu trop actif, détermine une grande inégalité de température, l’air chaud s’élève et se maintient vers le plafond, l’air froid reste dans le bas, et il arrive souvent que l’on éprouve à la fois une sensation incommode de chaleur à la tête et de froid aux pieds.

Dans les amphithéâtres, dans les salles de spectacle, où se réunissent un grand nombre d’auditeurs, la température est plus élevée dans les parties supérieures que dans le bas; surtout si les orifices d’évacuation de l’air sont disposés dans le plafond ainsi que cela a été conseillé et pratiqué jusqu’ici presque partout.

Les mêmes effets se produisent dans les grands salons de réception, où il n’y a qu’une circulation d’air insuffisante et

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mal disposée. Ainsi aux Tuileries, dans la salle des Maréchaux, aux jours de réception, il règne dans les parties hautes une chaleur insupportable bien supérieure à celle déjà si incommode que l’on éprouve dans le bas.

54. Nécessité d'une répartition convenable des orifices d'admission de l'air. — Lorsque pour déterminer le renouvellement de l’air on ménage, comme à la préfecture de la Seine, aux Tuileries et ailleurs, des orifices d’évacuation dans les plafonds, sans assurer en même temps l’admission de l’air par des orifices d’introduction nombreux et bien répartis, il se produit par les portes des courants d’air rentrant d’une grande violence fort incommodes.

Chacun peut se rappeler qu’à l’Exposition de 1855, dans le Palais de l’Industrie, où, malgré nos instances l’on n’avait pas voulu établir, alors qu’il en était encore temps, des dispositions convenables pour assurer le renouvellement de l’air et où l’on s’était contenté de faciliter la sortie de l’air chaud dans la partie supérieure, il se produisait par les grandes entrées des appels et des courants d’air d’une rapidité intolérable.

Ces effets sont quelquefois très-difficiles à éviter, comme nous l’indiquerons en parlant des théâtres, et il faut alors recourir à des dispositions particulières pour atténuer ou limiter l’effet de ces courants d’air affluents.