J. JAMIN. - POINT CRITIQUE
8UB LE POm GBITiaUE DES ftAI LiaUÉriABLES;
Pab m. J. JAMIN.
L'attention ayant été ramenée sur la liquéfaction des gaz, je me propose de développer ici les réflexions que ce sujet m'a suggérées.
Le remarquable travail publié par M. Andrews en 1870 (*) a démontré que, pour liquéfier l'acide carbonique, il faut emplover des pressions croissant jusqu'à 78*'" quand la température s'élève jusqu'à 3 1**. A cette limite, le phénomène change; on voit bien encore une diminution rapide de volume, et l'on remarque des stries ondoyantes et mouvantes comme dans un mélange de deux liquides différents en densité; mais il n'y a plus de liquéfaction, quelle que soit la pression exercée. En résumé, en deçà de 3i**, le gaz est liquéfiable ; au delà^ il ne Test plus : c'est le point critique.
Ces faits sont incontestables et la notion du point critique a rendu de grartîds services; mais elle est inexpliquée et, peut-être, inexactement interprétée. Je crois que les gaz sont liquéfiables à toute température quand la pression est suffisante, mais qu'une circonstance inaperçue a empêché de le voir. Pour le faire comprendre, reprenons les expériences de Cagniard-Latour.
On a rempli jusqu'à la moitié ou aux deux tiers un tube de verre épais avec de l'eau sous la seule pression de sa vapeur; on a fermé à la lampe et on a chauffé jusqu'à 3oo** ou 4<>o°. D'après les lois connues, la quantité de vapeur superposée au liquide augmente très rapidement, sa densité croît dans le même rapport que son poids sans limite connue. D'autre part, la portion demeurée liquide éprouve une dilatation croissante qui finit par dépasser celle des gaz (Thilorier); il est clair que, par l'effet de ces variations inverses, on finit par atteindre une température limite où liquide et vapeur ont le même poids sous le môme volume.
A ce moment, ils ne sont plus séparés; la vapeur ne se réfugie
( ' ) Annales de Chimie et de Physique, 4" série, t. XXI, p. 208.
/. de Phys., a* série, t. II. (Septembre i883.) j'i
pas dans le haut, le liquide ne tombe pas dans le bas; on voit tout d'abord le ménisque disparaître, la surface de séparation cesser d'être distincte (Drion), puis la masse entière se mêler avec des stries ondoyantes et mouvantes qui accusent un mélange de densités différentes, et enfin le tout prendre un état homogène qu'on suppose gazeux. On a atteint le point critique, qu'on peut définir la température oà un liquide et sa vapeur saturée ont la même densité. Mais la loi générale de la vaporisation n'en est pas pour cela brusquement interrompue : le liquide continue d'être à son point d'ébuUition et à sa tension maxima; s'il n'est plus visible, c'est qu'il s'est mêlé au gaz dans lequel il nage, à cause de l'égalisation des densités, et, quand la température continue d'augmenter, la tension continue de croître en restant maxima jusqu'à l'entière volatilisation du liquide; après quoi, mais après quoi seulement, l'espace cesse d'être saturé, la pression d'être limitée : il n'y a plus qu'une vapeur sèche, qu'un gaz éloigné de son point de liquéfaction.
Il faut se rendre bien compte de cet état très particulier du liquide pendant qu'il est ainsi invisible et qu'il nage dans sa vapeur. En général, une vapeur saturée se distingue du bquide générateur par deux conditions : sa densité moindre et sa chaleur latente; ici les densités sont égales, comme on vient de le voir, el la chaleur latente est nulle, puisque le volume ne change point et qu'il n'y a aucun travail d'expansion. De là vient que dans les expériences de Cagniard-Latour on voit si brusquement le liquide renaître ou disparaître par les moindres abaissements ou élévations de température. En résumé, au point critique, rien ne différencie le liquide de sa vapeur, ni la tension, ni la densité, ni la chaleur de constitution, ni l'aspect, ni aucune propriété qui les puisse distinguer.
Si, au lieu de l'expérience de Cagniard-Latour, on suit, dans leur détail, celles de M. Andrews, on peut les résumer comme il suit. Quand on comprime graduellement un gaz conOné dans un espace clos :
1° Sa pression augmente jusqu'à une limite fixe, la tension maxima; si l'on essaye de la dépasser, le gaz se condense; c esi le point de liquéfaction^ c'est le point d^ébullition sous celt(' pression ;
