COMMENT ON PEUT FAIM BOUILLIR UN LIQUIDE EN LE REFROIDISSANT

U n*est pas indispensable qu un liquide se trouve à côté un foyer incandescent pour qu'il bouille. II y a deux condi- >ns nécessaires et suffisantes pour 1 ebullition; c'est que la mpérature du liquide soit inférieure à celle des corps envionanls, et que la pression exercée à sa surface libre soit férieure ou au plus égale à la force élastique maxima que Mfiède sa vapeur à la température considérée. En effet, au- Hir de chaque petite bulle d'air que contient le liquide, la ipeur tend à so former dès que la chaleur sensible des corps nsins l'atteint , et elle est gênée dans sa formation par la ression qu'exerce sur la bulle d'air le liquide environnant : itte pression résulte de l'action de la pesanteur sur les cou> bes comprises entre la bulle et la surface, et de la résisince de l'air ou du gaz situé au-dessus de cette surface, 'état des molécules liquides sous la double influence de la Pilleur et de la pression est comparable à celui d'un ressort ndo : si l'obstacle qui le retient offre une limite de résisfnce, on le renversera par une tension graduellement croistQte, et le ressort se débandera subitement. Semblablement s molécules sont graduellement échauffées par les corps ians, tant que leur température est inférieure à celle de ces tps, et il arrive un moment où elles se séparent en surmonit la résistance extérieure ; elles possèdent donc à ce mo- ^t une force élastique au moins égale à cette résistance. Ce raisonnement nous montre que T ebullition n'est pas ijours opérée sous une pression constante et à une tempéture invariable, comme dans les cas que nous avons traités Mja'à présent. Voici quelques exemples ;

Mettons un petit ballon de verre contenant de Téther en communication avec un grand réservoir, à Taide d'un tuyau de plomb (fig. 74). Ce réservoir est fermé par un robinet, et on a enlevé lair qu'il contenait avec la pompe pneumatique. Ouvrons le robinet, et nous verrons bientôt Téther bouillir avec autant d'activité que si nous avions posé le ballon siu* le feu. Si nous avons un thermomètre dans le liquide, nous

Fig. là. — ÉbuUition dans lo vide.

verrons en même temps que la température a baissé de plU' sieurs degrés. Enfin, quand Tébullition aura duré quelque temps, elle cessera tout à fait.

Cette observation confirme la justesse de nos raisonne'

monts. Avant l'ouverture du robinet de communication 1'^

tlier était à la température ordinaire, et sa surface était pre**

sée par l'atmosphère. Après l'ouverture, l'air qui était daDS

Je ballon s'est précipité AîxïvsVq. v4.%wnq\\! vide ; sa pression

ÉVAPORATION ET ÉBULLITIO.N. 239

li devenue très-faible, si le réservoir a de grandes dimenkms. Les molécules d'éther ont donc pris Tétat de vapeur à 1 surface du liquide, parce qu'elles ont cessé d*ctre compriûées par latmosphère. La vaporisation étant un travail intéieur produit, il y a eu disparition d'une quantité de chaleur ensible équivalente au travail, et par conséquent la lempéraure de Téther non vaporisé s'est abaissée. A partir de ce moîent,le liquide s'est trouvé plus froid que les parois du ballon ^ que les corps environnants, et ceux-ci ont sans cesse agi sur li, comme s'ils eussent été des sources de chaleur : l'ébuUion a donc pu continuer tant que la pression est restée assez ible. Mais la vapeur s' accumulant peu à peu dans le réser- >ir formait avec l'air qui s'y trouvait un mélange dont la 'cssion allait sans cesse en croissant ; cette pression produisit à la surface de l'éther liquide une résistance qui croissait issi, et bientôt elle a été assez grande pour arrêter l'ébullion. C'est en ce moment que cette résistance était égale à la •rce élastique maxima que possède la vapeui* d'éthcr à la 'nipéi*aliu*e du ballon.

Si nous refroidissons le réservoir, en appliquant sur sa paris des linges très-froids, ou en l'entourant de glace, nous Errons l'ébuUition recommencer dans le ballon. En voici la lison : la vapeur d'éther contenue dans le réservoir s'est en artie condensée par le refroidissement, et la pression a di- ^nué dans l'intérieur de l'appareil. Elle a doue cessé de ûre obstacle à la formation des bulles de vapeur dans le quide du ballon. A mesure que de nouvelles vapeurs se déagent, elles se rendent dans le réservoir, se condensent, et âNillitioli peut continuer. On opère alors une véritable dis- 'Uation sans foyer apparent de chaleur, et il n'y a pas de difàrence essentielle entre ce phénomène et celui que nous (^ons observé dans l'alambic. Cette distillation peut d'ailleurs tre effectuée avec une température d'ébalUtiow cowsU»Iq.%

il suffit que la pression reste invariable dans Tappareil. Ainsi se trouve expliqué ce fait, qui peut paraître singulier quand on se contente de l'énoncer, qu'on peut faire bouillir un liquide en le refroidissant.

On fait très-simplement rcxpérience avec l'eau de la manière suivante, sans qu'on ait besoin d'instruments de physique (fig. 75).

On fait bouillir de l'eau dans un ballon à long col, en le plaçant pendantjquelque temps sur le feu, de sorte que la

vapeur chasse complètement l'air du ballon. On ferme alors le col avec un bouchon àe liège, on retire le ballon du feu et on retourne en plongeant le col dans l'eau, ce qui rend la rentrée de l'air par les interstices du bouchon tout à fait impossible. Voilà donc le ballon soumis au refroidissement, tant que sa température est supérieure à celle des corps environnants.

La vapeur qui surmonte le liquide se condense en partie, et il n'en reste qu'une quantité suffisante pour que sa pression empêche la formation des bulles de vapeur.

Pour produire l'ébullition, on n'a qu'à verser de l'eau froide au sommet du ballon ; la vapeur se condensant alors rapidement, il y a une diminution brusque de pression, comme si on faisait Je vide au-dessus du liquide, et les bulles apparaissent dans toute Ja masse. QuandYaççîiTeÀ ^xc^mV^ température

Fig. 7.-). — ÉbuUition de Teau ]»ar le rurroidib!>cment.

ÉVAPORATION ET ÉBULLITIUN. 241

'dinaire, on peut encore faire bouillir l'eau qu'il contient en lettant un morceau de glace au sommet ou en versant un eu d'éther qui, en s'évaporant, refroidit la paroi autant que i glace. L'abaissement de la pression intérieure détermine ébuUition comme précédemment.

En résumé, la vaporisation d'un liquide s'effectue dans les irconstances suivantes : i" par évaporation dans le vide ou ans un gaz, jusqu'à ce que la vapeur formée à la surface ait ine certaine force élastique maxima dépendant de la tempeature ; 2" par ébullition à une température constante, lors- [ue la pression est elle-même constante, et que cette tempéature est inférieure à celle des corps environnants ; 3** par ibullition dans le vide ou dans une atmosphère artificielle de |az', dont la pression est inférieure à la force élastique maxima le la vapeur qui est relative à la température du liquide.

Tous les liquides ne sont pas susceptibles d'être transformés en vapeur par ébullition. On peut bien faire bouillir le neréure à 360 degrés ; mais les métaux difficilement fusibles, «b que l'or, le platine, exigeraient pour bouillir des tempc- 'atures excessivement élevées que nous ne savons pas attein- 're. Tout ce que nous pouvons constater pour les corps de ce jenre, c'est leur volatilité à de très-hautes températures. En- % plusieurs liquides sont décomposables par la chaleur; par conséquent leur vaporisation est très-difficile et leur distilla- »n souvent impossible. C'est alors surtout qu'on a recours à * ilistillation dans le vide, parce qu'elle permet d'opérer à de •■wMisses températures auxquelles la décomposition n'a pas 'i^tt. On utilise fréquemment cette méthode en cliimie.