v. nTicÂifiB

les ailes, agisse pmix^ faire tounifr Firtire dans

un sens qui soit le tnême.

Smeaton , célèbre ingénieur anglais ,a feit, isur la force du vent , dés expériences qui méritent d'autant plus de confiisince , qu'elles concordent dans leurs résidtats' avec les observations de Coulomb sur de grands moulins à vent. Pour donner plus de régularité à ses expériences, au lieu de recevoir Faction directe du venti qui varie à chaque ' instant , il a préféré faiire mouvoir son modèle de moulin , en lui impri<» mant l'impulsion d'une force bien connue au milieu d'un air en repos, Par ce moyen ^ U était parfaitement sûr de la vitesse avec* laquelle les ailes se mouvaient dans l'air. Il encroûtait sur l'arbre horizontal qui portait les quatre ailes mises en expérience une corde, à l'extrémité de laquelle pendait un plateau qu'il chargeait de poids à volonté. Le travail effectué par les ailes consistait à lever ce plateau , avec une vitesse plus ou moins grande, dans un- temps donné. Smeaton a commencé par chercher quel degré d'inclinaison convient le mieux aux ailes planes. Il a reconnu que le poids nécessaire pour arrêter le mouvement des ailes inclinées à 35 degrés, surpassait le poids nécessaire pour arrêter le mouvement d'autres ailes différemment inclinées , et se mouvant avec la même vitesse.

OVZliMfi LEÇON. 349

D'après les expérieQces dé Smeaton , poUr que des ailes d une dimension donnée transmettent régulièrement la plus grande force possible , dans un temps continu donné , il £siut que leur inclinaison soit de 1 5 à 18 degrés ; Tavantage est en &veur de cette roue , comparée à celle pour laquelle Tinclinaison est de 35 degrés ^ dans le nrpport considérable de 45 à 3 1. Il a ùàt encore une remarque qui montre que Tinclinaison comprise entre 16 et 18, diffère peu du maximum absolu : c'est qu'en augmentant ou en diminuant d'un à deux degrés l'inclinaison des ailes , il n'en résulte qu'une très-faible différence d'efïet total , comparativement à cel,ui qu'il a donné oomn)e le plus avantageux.

Smeaton a mis également en expérience des ailes dont la surface, au lieu d'être plane, fut gauche , et de moins en moins inclinée , à proportion que le point de laile où l'on mesure cette inclinaison s'éloigne de l'axe : il n'a pas trouvé, que le résultat fût plus avantageux , qu'en employant des ailes planes.

Les constructeurs hollandais inclinent au contraire , de plus en plus la partie de leurs ailes à mesure que cette partie s'éloigne de l'axe.

Voici le tableau des inclinaisons des diverses parties des ailes sur le plan dans lequel s opère le mouvement de rotation : inclinaisons

35o &1MABIIF..

déterminées par les expériences dé Smeaton^ comme les plus avantageuses.

. Angle fait avec le plan du mouvement.... i8o 190 i8<> 160 130 7 70

de la longueur de la voile, en s'éloignant de Taxe.

Les meilleurs moulins de la Flandre fran* çaise, observés par Coulomb, donnent des résultats sensiblement analogues à ceux de Smeaton. Les inclinaisons des diverses parties de laile varient, cependant, depuis le point le plus .près du centre 9 jusqu'au point le plus éloigné, de 3o degrés jusqu'à i a degrés dans quelques moulins, et jusqu'à 6 dans quelques autres.

Smeaton a fait varier ensuite la largeur des ailes. 11 a trouvé que , pour obtenir le meilleur effet possible , il faut que l'aile large soit inc&née sous un angle plus grand : il a vu qu'une aile plus large à l'extrémité qu'au centre , vaut mieux qu'une aile rectangulaii^e : à surfaces égales, c'est la forme du trapèze, qui paraît la plus convenable.

Smeaton a reconnu qu'au delà d'une certaine limite , il était plutôt nuisible qu'utile d'accroître la surface des ailes , parce que l'air ne trouve plus assez d'espace pour s'échapper après les avoir frappées.

Smeaton a voulu connaître par l'expérience, le rapport de vitesse des ailes tournant libre*

ONZIÈME LEÇON. 35t

ment , sans produire aucun travail , et des ailes qin produisent un travail aussi grand que pos« sible. Le rapport de cette vitesse est généralement celui de 3 à 2 ; c'est-à-dire , que si des ailes libres font trois tours dans un temps donné, les ailes qui , dans ce temps, pourront produire le plus grand travail possible , ne feront que deux tours. Pour un même moulin *, le travail est généralement proportionnel à la vitesse du vent. Ainsi , quand la vitesse du* vent devient double 9 triple ou quadruple, les ailes' travail-* lent avec une vitesse pareillement double , triple quadruple , etc.

Enfin , dan$ un temps donné , le travail fait par un moulin est proportionnel au quarré de la vitesse du vent.

Les observations de Coulomb sur les moulins de la Flandre firançaise lui ont prouvé que sur plus de cinquante moulins disséminés aux environs de Lille , et placés dans la même exposition , TefFet utile est à peu près le même , quoique ces moulins présentent quelques différences de construction , et diffèrent un peu dans Finclinaison de Tarbre qui porte les ailes ^ et dans la disposition de ces ailes; ce qui prouve que ce genre de constructions doit étrC' fortapprocbé du maximum d'effet

Nous n'entrerons pas dans de plus grands détails au sujet des expériences qui peuvent

35^ DYJDfAMIE.

Élire connaître le rapport le plus avantageux entre la position et la .dimension des ailes de moulin ; nous nous contenterons de renvoyer , pour det objet , aux ouvrages des deux ingé* nieurs , français et anglais y que nous avons cités.

Voici d'après Coulomb ijueL est le travail annuel opéré par les moulins de la Flandre. Année moyenne , chdlque moulin à huile ^ en fabrique quatre centà tonnes. U trouve que ce travail correspond à celui de huit heures par jour .durant tous les jours- de Tannée y en produisant une force dé 34?^^ kilogrammes élevés à ua mètre par minute. Ce qui , en prenant pour unité dynamique 9 ou djrname (i) , un million de kilogrammes, ou mille tonneaux élevés à un mètre, donne pour travail journalier i6 | dynames, à quoi il. faut ajouter un sixième en sus pour les frottements.

Il faudrait une machine à vapeur de Watt , d'environ trois chevaux pour produire le même effet utile.

• Quand on applique la force du. vent à moudre du bled , on trouve qu'il £aiut la même force pour moudre i ooo kilogrammes de bled et pour Êdbrîquer 3 • tonnes d'huile : cette force égale 5 ^ dynames.

(i) Voyez an sujet du Dyname, la fifi de U XV*. leçon.

pi.vn. tfr LEÇON .

De là chaleur.

La chaleur passe, tantôt des corps étrangers ins notre corps, ce qui produit en nous la sen- Ltion du chaud ; et tantôt de notre corps dans îs corps extérieurs , ce qui produit en nous

sensation du froid. Cette transmission ne s'oère pas seulement entre le .corps humain et « corps étrangers; elle s'opère entre tous les ^rps de la nature ^ et cause des phénomènes une extrême importance pour l'industrie.

A mesure que la matière augmente de cha- 5ur, elle augmente aussi de volume; lorsqu'elle iminue de chaleur, elle diminue pareillement e i^olume. Cette observation donne le moyen e mesurer la chaleur avec des instruments. Les >rps d'une forme bien déterminée varient de imension d'une mapière qu'il est facilq de meirer et qu'on rend sensible à la vue : tels sont ;s thermomètres, dont nous parlerons bientôt, xaminons comment on a pu rendre cette me- .ire universelle pour la chaleur des corps.

Afin de faire passer un kilogramme d'eau , de 1 température de la glace- fondante à celle de

354 DTNAMIE.

l'eau bouillante, il faut une quantité de chaleur que nous prendrons pour base de toutes les mesures. Nous appellerons iherme la centième partie de cette quantité. Nous divisons en cent degrés les états de chaleur ou de température de l'eau

qui possède, pour chaque kilogramme, i, a, 3

loo thermes, ou parties de chaleur (i).

Voici , inaintenant, pour chaque degré d'augmentation de chaleur, quel est l'allongement d'un prisme ou d'un cylindre dont la longueur est représentée par le nombre i.ooo.ooo»

Acier non trempé ïo»79

Acier trempé jaune , recuit à 65**. i2,4o

Argent de coupelle. 19^10

Argent au titre de Paris 19*09

Cuivre. . *7>'7

Cuivre jaune 18,78

Étain des Indes i993S

Étain de Cornouailles 21,73

Fer doux forgé ia,2o

Fer rond passé à la filière i2,55

Afercwrc (en volume) '84, 77

Or de départ. . . . ; 14^67

Or au titre de Paris, non recuit. . i5,5îi

Idem. recuit. . i5, 14

Platine ( selon Borda ) 8,57

Plomb a8,48

Flintglass anglais 8,12

(i) 80 anciens degrés de chaleur égalent les 100 nonveaiR degrés. Nous n'emploierons jamais les anciens degrés.

Verre de France, avec plomb. . . ^^,7'-»

Tube de verre sans plomb 8,97 •

Glace de Saint-Gobain 8,90

On voit par cette table la grande dilatation }u'éprouve le mercure et la faible dilatation ju'éprouve le verre. C'est sur ces deux propriétés opposées du mercure et du verre qu'est ondée la construction du thermomètre.

Qu'on imagine un tube parfaitement cylindrijue et terminé d'un bout par une sphère creuse l'un diamètre beaucoup plus grand que le dianètre du tube. Supposons, par exemple^ que le liamètre de la sphère soit égal à dix fois le liamètre du tube : le volume de la sphère sera 56 f fois aussi considérable que celui d'un cylindre ayant même diamètre que le tube et même longueur que le diamètre de la sphère. Par conséquent , les augmentations de volume d'une masse de mercure qui remplirait exactement la boule sphérique, s'élèveront, dans le tube , à une hauteur 66 ^ fois plus considérable que ne ferait le mercure occupant dans ce*tube une hauteur égale au diamètre de la sphère. C'est par ce moyen qu'on rend sensible à la vue simple la dilatation du mercure pour chaque degré centésimal. On marque sur une planchette , dans laquelle le tube et la boule de mercure sont encastrés , des divisions qui correspondent aux différents degrés de température, depuis

356 DYNAMIÉ.

zéro jusqu'à loo degrés et au delà de ces limites. Le tube et la boule du thermomètre, étant composés d'une substance qui se dilate par la chaleur et qui diminue de volume par le fifoid, cette variation influe sur l'étendue des espaces parcourus par le mercure , lorsque la température augmente ou diminue. On obvie à cet inconvénient par la manière dont on exécute et dont on gradue les thermomètres.

Lorsqu'on fait passer les différents corps , que nous avons énumérés dans le tableau précédent, par tous les degrés de chaleur qu'il nous est possible de produire, on remarque qu'un certain nombre de substances suivent une marche à peu près proportionnelle. Tels sont le mercure, le verre et les métaux en général, excepté l'acier trempé. Cependant il faut observer que chaque corps solide ne se dilate point également pour un même nombre de degrés pris à partir de différents points sur l'échelle du thermomètre.

Par conséquent , il n'est pas exact de dire que la dilatation des corps est précisément proportionnelle aux degrés de chaleur que ces corps éprouvent; elle devient plus considérable, à mesure que la température s'élève. Ainsi, la dilatation des métaux est plus grande de 200 à 3oo degrés, que de 100 à 200 degrés. Cet accroissement devient particulièrement remarquable,

DOUZIÈME LBÇON. 357

lorsqu'on approche dn degré où les corps entrent en fusion. Néanmoins , dans la pratique des arts , et pour des variations de chaleur qui ne soient pas très*étendues , on peut , sans er^ reqr sensible , admettre que la variation du vo« lume des corps est proportionnelle au nombre de degrés de chateur qu'ils acquièrent ou qu'ils perdent.

Le mercure est peut-être le liquide qui présente les moindres divergences dans ses dilata*" tions , par exemple , entre un et cent degrés. Sous ce point de vue , le thermomètre à mer«cure est un des meilleurs instruments qu'on puisse employer.

La dilatation de Teau y entre zéro et cent de<grés , est loin de présenter cette uniformité qui caractérise la dilatation du mercure. C'est ce que démontre ce petit tableau tiré de Thompson :

DtGRis