DES VAPEURS

XXII. Généralités et définitions. — Vapeurs saturées, vapeurs surchauffées 84

XXIII. Des vapeurs h l'état do saturation. — Relation entre la force élastique et la température. Formule empirique à cinq constantes de M. Biot. — Formule à trois constantes qui représente les observations de M. Régnault sur la vapeur d'eau avec une exactitude suffisante pour les applications pratiques. Tableau des valeurs des constantes de cette dernière formulo pour diverses vapeurs, d’après M. Régnault. Limites entre lesquelles la formulo et les constantes du tableau sont applicables 87

XXIV. Formulo do M. Régnault qui donne la chaleur totale nécessaire

pour transformer un kilogramme d'eau liquide à 0° en vapeur saturée h la température T. Chaleur spécifique de l’eau liquide ; elle augmente faiblement avec la température. Chaleur de vaporisation de l'eau, c’est-à-dire chaleur nécessaire pour transformer un kilogramme d'eau liquide à la température T en vapeur saturée à la mémo température. La chaleur de vaporisation diminue cousidérablementàmesure que la température augmente. Chaleurs totales au-dessus du liquide à 0° et chaleurs de vaporisation du sulfure de carbone, do l’alcool, de l’éther, du chloroforme, du chlorure de carbone et de l’acétone, d’après M. Régnault 94

XXV. Poids d'un mètre cube de vapeur saturée à diverses tempéra-

tures. Ce poids, qui n’a pas été déterminé et qu’il serait extrêmement difficile de déterminer par l’observation directe, peut être calculé, lorsqu’on connaît la chaleur de vaporisation d’un liquido et la relation entre la température et la pression de sa vapeur. Application à la vapeur d'eau. Distinction entre la chaleur de vaporisation d'un liquide et l'oxcès de chaleur interne d’un kilogramme de vapeur et d'un kilogramme de la substance liquide à la même température et sous la môme pression. . . 99

XXVI. Moyen de déterminer graphiquement ou par le calcul la valeurde

la dérivée — Calcul du travail mécanique développé par la

transformation d'un liquide en vapeur saturée à la même température. Formule empirique de M. Zeuner qui représente cette quantité de travail avec une assez grande approximation. — Tableau des principales valeurs numériques relatives à la vapeur d'eau saturée ^diverses températures. Formules empiriques à deux termes de M. Zeuner qui fournissent des valeurs trèsapprochées de l'excès de chaleur interne de la vapeur d'eau saturée à la température /, sur la chaleur interne de l'eau prise à la température de la vapeur et à CH du thermomètre centigrade, en fonctions linéaires de t 107

XXVII. Calcul de l'excès de la chaleur interne d'un mélange en proportions déterminées d'eau liquide et de vapeur d'eau à la température /, sur la chaleur interne du mémo poids d'eau liquide à 0" et de la quantité totale de chaleur nécessaire pour transfor mer un kilogramme d’eau à 0” en un mélange dans des proportions données d'eau liquide et de vapeur à la température t. . 115

XXVIII. Expression analytique donnée par Clausius des différentielles de la chaleur interne et de la chaleur totale , au-dessus de l'eau à 0°, du mélange d’eau liquide et de vapeur saturée à la température /, par rapport à la fraction pour laquelle l'eau liquide entre dans ce mélange 118

XXIX. Conséquences remarquables de l’équation de Clausius. Lors-

qu'une vapeur saturée et sans mélange do liquide change de volume sans addition ni soustraction de chaleur, sous l’action «l'une pression extérieure qui est il chaque instaut égale à sa propre force élastique, ce changement peut donner lieu soit à la liquéfaction partielle, soit au suréchaufTemenl de la vapeur. Conditions théoriques qui déterminent les cas dans lesquels l’un ou l’autre fait doit se produire. Application aux vapeurs d'eau, d'éther, de sulfure de carbone, de chloroforme, de chlorure de carbone. Ia vapeur d'eau et la vapeur d'éther offrent des phénomènes inverses l'une de l'autre, entre les limites des températures où les formules empiriques de M. Régnault sont applicables. Pour le chloroforme et le chlorure de carbone, le sens du phénomène dépend de la température de la vapeur au moment où elle change de volume. Confirmation expérimentale des déductions théoriques 120

XXX. Calcul de travail mécanique fourni, dans une évolution complète

ctrenversable, par une masse donnée d'eau liquide «jui sc vaporise complètement à la température de 150’, se détend sans addition ni soustraction de chaleur jusqu'à ce que la température de la vapeur en partie liquéfiée soit réduite à 100*, est en-

P-gr».

suite comprimée par une force mécanique extérieure, d'abord en maintenant par une soustraction de chaleur sa températuré à 100", et subit entin une dernière compression, sans addition ni soustraction de chaleur, qui la ramène à son état primitif. Rendement maximum d'une pareille machine. Etats successifs dans lesquels se trouve la masse d'eau aux principales phases de l'évolution . 128

XXXI. Calcul du rendement théorique d'une machine il vapeur ordinaire avec ou sans condenseur. Avantages de la détente de la vapeur. Comparaison du rendement de la machine idéale du 8 précédent avec celui de la machine ordinaire 139

XXXII. Considérations desquelles il résulte que les machines ù vapeur actuelles d’une bonne construction sont beaucoup moins défectueuses qu'on a coutume de le dire. Observations sur les moyens par lesquels on conçoit la possibilité d'arriver à convertir en travail mécanique une plus grande partie de la chaleur développée par la combustion dans le foyer d’une chaudière ou machine 144

XXXIII. Examen du cas où la vapeur serait entretenue, pendant l'expansion. à une température constante par une source de chaleur extérieure. 11 serait désavantageux d’opérer ainsi, alors mémo que la chose serait possible. Les enveloppes de vapeur n’ont point pour effet de maintenir la température de la vapeur pendant la détente ; leur utilité consiste ii prévenir le refroidissement des parois du cylindre pendant que son intérieur communique avec lo condenseur 14G

XXXIV. Lorsqu'un mélange de vapeur et de liquide change de volume sans addition ni soustraction de chaleur, ce changement est généralement accompagné d'une liquéfaction de vapeur ou d'une vaporisation de liquide, de sorte que les proportions du mélange en sont altérées. Mais les proportions du mélange peuvent être telles qu'elles demeurent invariables pour un changement infiniment petit de volume dans un sens ou dans l'autre. Détermination de ces proportions pour un mélange d'eau et de vapeur à diverses températures. . . . • 154

XXXV. Influence de l’eau liquide entraînée par la vapeur dans les cylindres des machines. Cette influence est insignifiante, elle serait nuisible si la détente de la vapeur était poussée beaucoup plus loin qu'elle ne l est habituellement 157

XXXVI. Un mélange d’eau et de vapeur à une température déterminée augmente sans qu’il y ait production définitive d'un travail mécanique extérieur. Etant donnés les proportions du mélange, le volume initial et le volume final, déterminer les proportions finales de l’eau et de la vapeur et la température correspondante. . . 16G

XXXVII. Môme problème que dans le g précédent, en prenant comme données do la question, soit la température, soit la quantité d’eau liquide finale, et pour inconnue l’étendue -de l'espace dan3 lequel doit se répandre le mélange d’eau et de vapeur. 112

XXXVIII. Calcul de la quantité d’eau de condensation nécessaire pour

une machine à vapeur d’après les principes précédents. . . . 175

XXXIX. Application de la théorie mécanique de la chaleur à l’écoulement des gaz et des vapeurs. Formule générale qui donne le carré de la vitesse d’écoulement et qui contient dans son second

sible, cette intégrale s’évanouit et l’on a l’équation connue do l'écoulement des liquides regardés comme tout à fait incompressibles. Son application aux fluides élastiques et trèscompressibles implique un refroidissement par soustraction do chaleur pendant la durée de l'écoulement. L’hypothèse que la température du gaz reste invariable implique au contraire une addition de chaleur pendant l’écoulement. Formule applicable au cas où il n’v a ni addition ni soustraction de chaleur pendant l’écoulement 179

XL. Application de la formule générale donnée dans le g précédent à l’écoulement d'un mélange d’eau et de vapeur. — Equation de Clausius. — Calcul de la vitesse d’écoulement de la vapeur à saturation sous la pression de 7 atmosphères, composition en vapeur et en eau liquide du fluide qui traverse l’orilice d'écoulement ; poids du fluide débité par seconde et par unité de section de l'orillce 185

XLI. Application de la formule générale du g XXXIX à l'écoulement des liquides fortement chauffés. Exemples numériques appliqués à l'eau chauffée sous des pressions de 6, 2 et 12 atmosphères. Quantité d'eau qui se réduit en vapeur pendant l'écoulement, vitesse du mélange d’eau et de vapeur qui en résulte, poids du fluide débité dans l’unité de temps. Différence considérable entre la vitesse d’écoulement de l’eau chaude et celle qui aurait lieu si l'eau était à la température de l'atmosphère dans laquelle elle s’écoule. Le poids du mélange d’eau et de vapeur débité dans le môme temps par des oritlces égaux varie peu lorsque la pression varie de 2 à 12 atmosphères 195

XLII. L'équation qui donne la vitesse d’écoulement d'un gaz permanent en fonction des températures initiale et tinale et de la quantité de chaleur reçue par chaque unité de poids de ce gaz pendant son trajet du réservoir à l’orifice subsiste indépendamment des résistances que le gaz peut avoir à surmonter pendant son

membre l’intégrale

le fluide est incompres-

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trajet. — Calcul de la vitesse d’écoulement d’un gaz par une cheminée d’une grande hauteur ; ; . 201

XLIII. Des vapeurs à l’état surchauffé. — Los données expérimentales que l'on possède sur les vapeurs surchauffées sont insuffisantes pour en établir la théorie au point de vue mécanique. Considérations qui permettent, dans une certaino mesure, de suppléer à l’absence des éléments nécessaires 204

XLIV. Du coefficient de dilatation de la vapeur d'eau saturéo.— Application de la formule de M. Zeuner à sa recherche, dans l'hypothèse où la vapeur suivrait les lois de Mariotto et de Gay-Lussac. — Même calcul pour la vapeur surchauffée. — Les résultats auxquels on arrive ainsi s’écartent beaucoup de ceux de l'expérience ; cause du désaccord. 206

XLV. Expériences de M. Ilirn sur la densité de la vapeur d’eau surchauffée. — Application de ces expériences au calcul du coefficient de dilatation de la vapeur sous pression constante 215

XLVI. Do la chaleur spécifique de la vapeur d’eau sous pression constante. Expériences de M. Régnault. Chaleur spécifique de la vapeur d’eau sous volume constant. Moyen de la déduiro des expériences doM. Ilirn sur la température et la pression finales de la vapeur qui so détend sans produire do travail mécanique extérieur. — Relation et discussion des résultats de ces expériences 219

XLV1I. Calcul du travail d'une machine à vapeur surchauffée: 1° pendant l’admission de la vapeur; 2° pendant quo cette vapeur se détend jusqu a ce qu’elle tombe au point de saturation; 3° pendant quelle se détend depuis la température correspondante au point do saturation jusqu'à celle du condenseur. Rapport de la chaleur convertie en travail mécanique à la chaleur employéo à vaporiser l’eau et à surchauffer la vapeur. — Ce rapport est à très-peu près le même que dans une machine à vapeur saturée marchant dans les mêmes conditions de pressions initiale et finale, et il est notablement inférieur à celui donné par la for-

mule