UN KILOGRAMME

Gharboa de bois

Coke pur

Coke doDDant o,i de cendre

Houille , 1*^'. qualité , donui 0,02 de cend.

Houille donnant 0,1

Houille donnant 0,2

Bois très sec de toute espèce

Bois contenant 0,2 d'eau

Tourbe bonne

Idem mauvaise

Alcool à 42°

Idem à 53»

produite

on lûlog.

de combastib.

kil.

Kitoet.

deeoor

bustibk

povr

1000 kile{.

deTafiear.

iâiT" 141,18

272,94 539,55 5oo,oo 888,88

Ces tableaux démontrent l'avantage qu'on trouve à se servir de charbon de terre , même dans les lieux où la cherté des transports rend ce charbon d'un prix assez élevé.

On opère la combustion du charbon en brûlant cette substance qu'on appelle carbone , et qui se transforme en gaz acide carbonique, lorsqu'elle absorbe l'oxigène de l'atmosphère. Le poids du charbon entre dans le gaz pour ^74 mil* lièmes, et le poids de l'oxigène pour 726 mil-

lièmes. Ajoutons que le poids du mètre cube de gaz acide carbonique , à la température moyenne de l'atmosphère et avec une pression barométrique de o'^%76, est de i'^^^«-,972.

Il résulte de là qu'un kilogramme de charbon exige, pour être entièrement brûlé, 2^^°^'y'j6 d oxigène , lequel se trouve dans une quantité d'air qui pèse i îi^^°^',6 1 , et qui occupe 9°^' *^"^ ,70 1 . Ces 9"** *'"^*,70 1 correspondant à la température zéroj forment 10 mètres cubes à la température de 10 7 degrés.

Dans les phénomènes habituels de combustion , tels qu'ils se produisent au sein des fourneaux, une quantité d'air qui surpasserait de beaucoup celle qu'exigerait une de'composition complète , doit passer sur le charbon* Les meilleurs appareils ont besoin d'une quantité d'air double de celle qui suffirait rigoureusement à la combustion. Ainsi , dans les appareils les plus parfaits , tels que les fourneaux fumivores, il faut au moins 20 mètres cubes d'air pour la combustion d'un simple kilogramme de charbon. Ges données sont utiles lorsqu'on veut déterminer la capacité et la forme des foyers , des fourneaux et des cheminées. Elles servent âe base aux calculs suivants.

Ulog.

Gaz acide carbonique, le mètre cube pèse . . 1,97a

Chaque kilogramme contient oxigène. 0,7^6

charbon. 0,274*

368 DTNAMIE.

Un kilogramne de carbone produit , en brur

lant, •^^-.mètres cubes d'adde carboniqnex:^ i kilçg.

Poids de Voxigène = ...,. a^^s ,65o

Poids de l'azote appartenant à cet oxigène. ^. 9^^:,g!9§ Poids égal au poids ci-dessus d!oxigè;ie et d*azote , représentant l'air non décomposé qui passe dans îë foufiieàuV '. \ . . .' .". . . . 12^,646 Poids total de carbone, 4'oxigène et d'axote. aô'^^'/igv

' ' Folkmes: ' . i ' '

Gazàiciidecai^oniqqe. '. ". i . . ■. . .-. »♦.. t™*^- *«,MIo Y^i^ltvne «le Tazote 4e V^vc dé,co^lp,<^.. . ... 7?^**^ %%r

Volume d'air non décomposé ,•..•» 9™'^ ?'f9?5

Volaipe Wtal , iiprè^ la combwtioo. .... 19™**! «•;465

Nous venons de voir que, pour brûler unld^ togramme de charbon ^\\ faut employeur à trèspeu près 3w> mètres Xîubes d'air atm^^phëïtquë; ce'qui^p^oduit.auf total i9"**%465de futné@v pesant ftô'^*^^, 292. Le mètre cube de fuméli produite de la sorte pèse i^^**8.^35o, tandis ^e le mètre cube d'air atinosphériqué pèse i^'^'aQJ. Ainsi la fumée, à 'la même température '^e-z^ que l'air atmosphârique, descendrait^ âu-iilfo de s^é lever.

Le volume des gaz s'accroît de -^ pour cha* que degré de température. Demandons-nous quel est le nombre de degrés nécessaire pour que la fumée ait la même pesanteur spécifique que l'air atmosphérique? Par une. simple proportion nous trouvons qu'il suffît delever la température de la fumée à 1 1^,47 au-dessus de

DOUZIÈME LEÇON. SÔg^

la température de l'air atmosphérique; cette différence servirait seulement pour mettre la fumée en équilibre avec l'air atmosphérique , sans qu'elle eût à monter ni à descendre : il faut donc qu'elle ait acquis cette différence. Toijte la quantité de chaleur supérieure à ce degré de température servira pour rendre la fumée plus légère ; et , par conséquent , pour la faire monter dans le tuyau , avec une force motrice donnée par la différence des pesanteurs spécifiques de l'air et de la fumée.

On a voulu déterminer par le calcul la vitesse de la fumée dans les tuyaux de cheminée ., en n'ayant égard qu'à la différence de pre3sion de l'atmosphère y aux deux extrémités de la cheminée; on n'est parvenu qu'à des r^i^ats bien éloignés de la vérité.

Nous conseillons a^^x personnes qui voudront traiter à fond ce sujet, de faire des expériei^ce^ directes pour mesurer la vitesse du n^ouvemenjt ascensioimel de la fumée, au moyen d'un, pat(k anémomètre qu'elles disposeront à l'entré^ 4fi tuyau de cheminée, etd'ua autr^ qa'eUe^.étaJ|pi(iront au sommet de cç même tuyau. ^ i .;,

Observons, en pa&sant;, que l'air ^tpo^pl^rique non décomposé, qui s 93 mêle à la ùp»è4, en modifie beaucoup l'asc^ps^oa. 1 •..\ ..

L'on emploie pour les machines à v^p^upr^ le bois , la tourbe et le chaxhiw de te^re. Si:l!Qp

T. m. — Dynam. 47

3^0 DYNAMJE.

fait usage du bois , il convient qu il soit très-sed S'il est réduit en charbon , son emploi est encore plus avantageux ; il ne donne aucune fumée qui puisse diminuer leffet de la combustion. La houille carbonisée ou coke jouit d*un avantage analogue. ,

Quand la chaleur agit sur un liquide, les molécules de la couche liquide adhérente à la paroi qui la sépare du feu, se dilatent les premières. Leur pesanteur spécifique dimiijue et, par cet effet , elles s'élèvent vers la surface du fluide. Une seconde couche remplace la première, et s'élève ensuite de ta même manière en globules imperceptibles , à mesure que ces globules viennent d'être échauffés : voilà comment la chaleur se répand dans les liquides. Il y a bien aussi communication immédiate de la. chaleur d'une couche à une autre , indépendamment du mouvement insensible que nous venons d'indiquer ; mais cette communication est peu considérable. Aussi l'expérience démontre qu'il est beaucoup plus avantageux d'échauffer une masse liquide en faisant passer la chateuî par la partie inférieure ; de même qu'il est plus avantagent , pour le refroidissement , de la refroidir par la partie supérieure. Par conséquent, pour échauffer la masse d'eau qui doit servii* aux machines à vapeur, il faut que la chaleur agisse principalement sur le fond des chau*

lières. Plus est considérable la surface du <>nd , mise en contact avec la chaleur , plus est ^pide réchauffement et par suite la vaporisa- -ion. Toutes choses égales d'ailleurs, les meileures chaudières seront donc celles qui auront le plus de base pour leur hauteur.

Lorsque la chaleur est très-grande et quelle pénètre non-seulement la couche inférieure, mais les couches supérieures, les molécules d'eau de la couche la plus basse se transforment en bulles de vapeur qui augmentent de volume à mesure que ces bulles s'approchent de là surface du liquide.

Dès que 1 ebuUition commence dans un liquide libre y la température y devient stationnaire, et toute la chaleur extérieure qui pénètre dans ce liquide est employée pour en vaporiser une partie de plus en plus grande. Cette chaleur , absorbée par le liquide pour devenir vapeur, est très-considérable , quoique la vapeur immédiatement formée ne présente pas une plus grande élévation de température que le liquide même qui la fournit II est facile de s'en assurer an moyen d'un thermomètre alternativement plongé dans le liquide et dans la vapeur.

On a démontré par l'expérience, qu'il faut 65o unités de chaleur ou thermes pour réduire an vapeur chaque kilogramme d'eau à zéro.

La pression atmosphérique s'oppose à la vapo-

37a DYNAMIE.

risatîon des liquides. Plus cette pression est considérable, plus il faut de chaleur pour que l'eau passe à Tétat de vapeur. Aiusi , dans le fond des mines, elle n'y passe qua une température supérieure à 100 degrés; tandis que sur les hautes montagnes, elle se réduit en vapeur à une température inférieure à 100 degrés.

Les gaz ou fluides analogues à l'air s'échauffent comme les liquides, en formant des courants chauds qui montent , et des courants froids qui descendent pour remplacer ceux-ci. La communication directe de k chalem* est plus grande entre les molécules des gaz qu'entre les molécules des liquides.

Quand on compare les quantités -de chaleur nécessaires pour élever d'un même de^ de température l'eau et différents gaz, on ibnne le tableau suivant : '^

Cbaleur spécifique.

Eau 1,0000

Vapeur d'eau 0,8470

Air atmosphérique 0,2669

Gaz h3ndrogène 5, 2956

Acide carbonique 0,3210

Oxigène o,256i

Azote 0,2754

Oxide d'azote 0,2569

Gaz oléfiant 0,4^07

Oxide de carbone 0,2884

A mesure que les gaz sont échauffés , ils se dilatent proportionnellement à l'élévation de

DOUZIÈME LEÇON. SyS

leur tempéra tura Pour chaque degré de température et sous une pression constante y ils augmentent en volume de i divisé par 266367 , ou 0,00375 de leur volume, à la température de zéro. C'est à M. Gay-Lussac qu'on doit la démonstration de cette belle fM*opriété des fluides élastiques, entre o et loo®. MM. Petit et Dulong l'ont ensuite étendue à des températures plus élevées.

On regarde comme un fait d'expérience , quç le temps nécessaire pour convertir an vapem^ une quantité d'eau fîroide, est cinq à six fois aussi considérable que le temps nécessaire pour sunener cette eau à la température de l'ébulUtion. ; Un mètre cube d'eau, mesuré au maximum de condensation^ c'est-à-dire, à peu près à 3^89, converti en vapeuar sous la pression de 76 caitimètres de mercure, occupe un espace de I ôgô"**- '***-,4-

D'après cette donnée, on voit qu'un mètre cube de vapeur, sous *la pression de 76 centimètres et à la température de Teau bouillaate, doit peser i.oookilogrsunmes divisés par 1 .696,49 ou 589 grammes.

Suivant une expérience de M. Gay-Lussac , de l'eau refroidie, à 19^^ au-dessous de zéro^ produit dans le vide une vapeur, qui &iit équilibre à une colonne de mercure haute de i'^%353. A la température de la glace fondante, la vapeur &it équilibre à une colonne de meroire

374 DYNAMIE.

haute de 5"'" ,059. C'est la limite de la quantmte de vapeur qui peut se former dans le vicl«, produite au-dessus d'une quantité quelconqi?e d'eau , à la température de la glace fondante. Il y a donc un rapport nécessaire entre la tension de la vapeur et sa température.

Lorsque , par un moyen quelconque , on fait occuper un plus grand espace , à telle quantité donnée de vapeur, on remarque que cette vapeur est refroidie par elle-même.

Toutes les fois qu'on met en contact avec (te la vapeur un corps solide ou liquide plus froid que cette vapeur , il tend à la condenser.

Lorsqu'on fait entrer de nouvelle vapeur dans un espace limité, la température de cette vapeur s'élève. La tension de la vapeur augmeidte jusqu'à un certain terme, au delà duquel une portion de la vapeur se réduit en liquide, et la tension reste constante.

Lorsqu'on met de la 'vapeur en contact avec un corps d'une température moins élevée , si cette vapeur avait atteint le maximum de tension que comportait sa température, elle se refroidit , une portion de vapeur se réduit en liquide, jusqu'à ce que la vapeur restante ait pris la tension due à sa nouvelle température.

Nous allons présenter les résultats obtenus par les physiciens qui ont fait des expériences sur la force de la vapeur à divers degrés de

bOUZlÈME LEÇON. 3j5

température, et sur le degré de chaleur nécessaire pour produire cette force.

En Angleterre et en France , Watt , Southern et Dalton , BétanCourt , Gay-Lussac , Dulong et Petit , CléiHent et Desormes , et Christian , ont Êiit des expériences sur la force de la vapeur à différentes températures.

Les expériences de MM. Southern , Clément et Desormes , et Christian présentent Une concordance remarquable que nous allons faire connaître par le tableau suivant :