DONNÉES EXPÉRIMENTALES

BENSrr^S ET^OLUICES DE LA VAPEUR d'eAU , SATURÉE OU SURGHAIÎFFJÉE, A DIVERSES PRESSIONS ET TEMPÉRATURES.

Ayant absolument besoin, pour l'étude de la machine à vapeur surchauffée, de connaître au moins approximativement la densité et et le volume de la vapeur à des pressions dans Jes limites dé 1'*à 5"*', et à des températures d'une centaine de degrés au-dessus du

point de eatomtioii, at en tttendint que le travail complet que puiiiiera sans doate bientôt M. Ragnantt sur ce beau sujet «ott irenu lever Ions les doutes et combler toutes les lacunesje me ntis décidé à cbercber moî-mâme des détermiiiations pour un petit nomixre de cas donnés.

L'appareil très simple dont je me suis servi coasistalten un ballon de cuivre de 35^^** , 429 de capacité (à O^), muni k sa partie eupé* rieure de deux robùsets* Tim servant à mettre ie ballon en rapport avec une chaudière à vapeur, l'autre servant à évacuer autant de Cois qu'il était nécessaire l'air pour le remplacer psff de la vapeur, de manière à avoir du gaz aqueux pur dans le récipient. Le ballon éfall plongé dans un bain d'huile qu'on pouvait tenir à tdie température voulue. Uo manomètreà mercute* ouvert à Pair, indkpiait la presaîM de la chaudière.

Le balkmayant été parfaitement séefaé à Tintérieur, on le pesait sur un faydrostat Kœppelin , après avoir ouvert l'un des robinets , et avoir attendu assea longtemps pour que la température fftt égale à celle de l'air ambiant. On mettait le ballon dans son bain, qu'on portait i la tempéiatare voulue; on faisait passer de la vapeur aeses longtemps ponr cbasser l'air, puis on fermait la rohmet de sortie, on laissait ie ballon en libre conununicatlon avec la diaudière dont la presakm était matateoue constante ; lorsque le thermomètre du bain était immobile pendant 5"^' au moins, on fermait le robinet d'arrivée de la vapeur, on enlevait le ballon de son bain, on le plongeait dans une cuve pleine de benzine , pour le nettoyer et le refroidir , et, lorsque la benzine était évaporée , on pesait de nouveau. Après une série de pesées de ce genre , le ballon était de nouveau séché intérieurement et pesé , plein d'air à la température et i la pression de l'air ambiant: cette opération, dont chacun comprend le but, a montré que le poids du ballon ( 16812<" ) n'a pas varié de 0", 1 pendant tout le cours des essais , et qu'ainsi l'huile adhérente était parfaitement enlevée à chaque fois par la benône.

Soit y le volume du ballon 4 0<>, e( n son poids lorsqpi'ilestp)ein

a^àlatempâ^atnve et i la pression externes. 8oimt v le p«d$ d«

baDoQ refroidi, après avoir été rempli de vapeur à Tt et à Pi « Bla

hauteur du baromètro corrigée, et t la température de l'air ambiant;

le poids de la vs^ur est évidemment :

uj-.^fn^y 12932 -?- l±j2000WJjr\ w-^ ^n - Y. i.^d2. .g^. j ^ jj^^^ggg J.

A la température Ti et à la pression Pi , le volume V devient : t;= y (1 -f. 0,00051 Ti ) ( 1 -H« (Pi - B) ) 0.000051 étant la dilatation cubique du cuivre pour 1** et a (Pi — B) l'accroissement du volume dû à la pression Pi et à l'élasticité du métal Cette valeur de «, très faible d'ailleurs, a été déterminée directement, en remplissant le ballon d'eau, en y comprimant le liquide à 5'*' et en pesant ce qui s'en échappait lorsqu'on ouvrait l'un des robinets, pour laisser la pression retomber à 1*"

J'ai admis « (Pi — B); « étant l'accroissement de volume dû i 1**' et Pi la pression de chaque expérience, exprimée en atmosphère.

La densÂté de la vapeur est évidemmrat : / «s ->— ; le vcdume re-

latif est au contraire : Vi ^ JL^

C'est & Taide de cette méthode et de ces corrections qu*a été établi le tableau (IV).

La colonne rh , indique la pression en atmosphères, la colonne Ti indique la température corrigée en degrés du thermomètre à air, et la colonne Vi indique le volume correspondant de 1*"- de vapeur.

GOEIVIGISNT BB DQ^iTATION DE LA VAPIJUB.

Plusieurs des densités de la table précédente ayant été déterminées pour une même pression, mais à des températures difléreotes, elles peuvent servir à calculer le coefficient entre les limites de températures qui y répondent; c'es| ainsi qu'ont été déterminées les valeurs de la colonne XV. Gomme nous verrons bientôt que ce coefficient est nécessairement une variaUe , ces valeurs calculées se

représentent qae les moyennes du coefficient entre deux limites, et n'ont, par suite, qu'une signification très restreinte et insuffisante dans les calculs qu'on voudrait faire sous forme générale.

J'ai déterminé directement cette espèce de moyenne de dilatation entre deux limites, pour la vapeur à une atmosphère, chauSTée à diflférentes températures très supérieures à iOO<>. Yoici à l'aide de quelle méthode.

Le ballon dont j'ai parlé ci-dessus était placé dans son bain d'huile, on le remplissait de vapeur à 1"* et à 100°, puis on portait le bain à une température voulue (250<* par exemple) , on laissait sortir du ballon toute la vapeur devenue excédente par suite de cet échauffement. Puis, après avoir bien constaté la température Ti , on fermait les robinets, en laissant descendre lentement le bain à une autre température T/ où on le maintenait. A l'un des robinets était adapté un tube capillaire, ou du moins d'un très faible diamètre interne, qui s'abouchait à un tube vertical en cristal divisé sur verre en 0*- ,001 et plongeant dans de l'eau. La température T, ' étant stable, ou ouvrait pendant un instant le robinet répondant au manomètre ; comme par suile de l'abaissement de température, la pression avait baissé dans le ballon au-dessous de celle de Tair externe, Feau s'élevait nécessairement; dès qu'elle était stationnaire, on refermait le robinet ; on laissait encore tomber la température à une autre valeur T, " , on rouvrait un instant le robinet, et l'on notait la nouvelle hauteur de la colonne d'eau, etc.

Chaque fois qu'on ouvrait le robinet du manomètre, et par le fait même de l'ascension de l'eau dans celui-ci, il rentrait un peu d'air dans le ballon ; mais en raison du très petit volume de cet air par rapport à celui du ballon, il était inutile de faire une correction.

En désignant donc toujours par V le volume du ballon à 0«>, on a

i;=V(l +. 0,000051 Ti ) v' =Vi (1-4- 0,000051 T/) pour les volumes à Ti et à T/ et comme la différence est très i>etile entre vbtv', on peut poser sans crainte d'erreur :

Hi 1 -+- 0,000051 T/ 1-h^Ti

H, • 1 H- 0.000051 Ti 1 4-«ri

Hi et Ha étant ici là pression initiale et la pression finale de la vapeur exprimées en colonne d'eau à 0^; 0.000051 , la dilatation cubique du cuivre et « le coefficient cherché. Or si B est la hauteur du baromètre et b celle de l'ascension de l'eau dans le tube, on a, d'après la manière de conduire l'expérience :

L'ensemble de mes déterminations est d'accord, nous le verrons, avec les données de la théorie, mais s'éloigne, au contraire, des résultats obtenus par d'autres observateurs. Sans faire de . critique, sans rien pr^uger sur les méthodes d'expérimentation , je ferai seulement ici une remarque très importante à ce siijet.

La méthode que je viens de décrire donne le coefficient de dilatation de la vapeur à volwme constcmt et à pression variable. J'ai cherché aussi le coefficient à pression constante et à volume variable ; voici conunent. Le ballon étant placé dans son bain d'huile et porté au-dessus de 100°, j'y versai de l'eau, et je laissai les robinets ouverts : cette eau, en entrant en ébuUition, chassait l'air, et bientôt le ballon était plein de vapeur à la pression externe, surchaufi'ée d'un certain nombre de degrés voulus. Les robinets étant alors fermés, on poussait la température à un noml)re de degrés Ti ; un tube recourbé en siphon, d'un très faible diamètre interne, et pesé à l'avance, était adapté à l'un des robinets; on plongeait l'extrémité libre de ce tube dans un verre plein d'eau froide, et pesé à l'avance aussi ; puis on ouvrait jusqu'à ce qu'il ne sortît plus aucune bulle de vapeur et l'on refermait. Le tube et le verre étant pesés de nouveau, on savait combien de vapeur s'était échappée du ballon par suite de l'élévation de température de Ti à T, ' ; le ballon retiré de l'huile et lavé à la benzine, était pesé aussi; on connaissait donc le poids d'un volume V (1 -4- 0,000051 T| ') de vapeur à la pression B et à la tem-

pérature T/; le poids du volume Y (1 -^ 0,000051 T,') à la même pression et à Ti èlait la somme de ce dentier et du poids condensé.

Cette méthode d'expérimentation m'a donné très sensiblement les mêmes résultats que la précédente^ mais une condition était vor dispensable.

Lorsque la température initiale Ti , au moment de la fermeture du ballon, n'était pas au moins 1 1 5% les résultats devenaient irr^liers et fautifs, parce qu'on n'était janfais sûr de n'avoir plus d'eau dans le ballon, et, dès ce moment, les coefficients, obtenus en passant ensuite à T/ étaient nécessairement beaucoup trop forte.

La détermination de «, en un mot, est des plus dilBciles, sinon impossible, lorsqu'on reste trop près du pdnt de saturation; et les valeurs qu'on obtient en partant de ce point même pour s'élever à d'autres températures, sont toujours trop fortes. (Test, je pense, ee qui explique le mieux les divergences excessives qu'on remarque entre les résultats obtenus par le peu de physiciens qui ae sont occupés de cette question.