CHAPITRE VI

Sommaire. ^ Examen comparatif des appareils de de Saussure, de Ducarla, de sir John Herscbei. — Nouveau récepteur solaire; ses applications. — Action de la chaleur solaire^ sur l'air conliné; moyen d'emmagasiner les pressions qui en résultent. — Élévation des eaux par le moyen du soleil; jets d'eau. ~> Autres effets de l'insolation ; ébullition de Teau. — Marmite solaire; cuisson des. viandes, des légumes. — Four solaire; cuisson du pain.— Distillation de l'eau-de-vie. ^ Cuisson des aliments à la vapeur. ^ Fusion des métaux.— Conséquences qui peuvent résulter de ces essais pour l'avenir de certaines contrées.

Si Ton compare entre eux les appareils de de Saussure et de Ducarla, on trouve que chacun d eux avait ses avantages et ses inconvénients. Ainsi, les caisses rectangulaires ou hémisphériques de de Saussure offraient bien à la chaleur incidente une large surface d admission ; mais elles laissaient échapper en grand nombre ceux des rayons calorifiques qui , n ayant pas rencontré de corps noirci sur leur passage, sortaient du verre à Tétat de chaleur brillante comme ils y étaiëht entrés. Quant à rhéliothermomètre , non -seulement il se refroidissait beaucoup plus par ses parois en bois que par les glaces parallèles , mais il présentait encore Tinconvénient de n*avoir qu'une assez faible surface d'insolation par rapport à son volume, en sorte que pour lui faire recueillir une portion notable de chaleur incidente, il fallait nécessairement lui donner de vastes dimensions.

Ducarla, de son côté, comprit la nécessité de mettre un corps noirci sous les caisses de verre superposées et de risoler aussi complètement que possible, afin d empêcher la chaleur de se perdre par les supports; mais il eut le

tort d attacher trop d'importance à la multiplicité des enveloppes de verre et de prendre pour une amélioration réelle une complication dont le résultat le plus clair était d'éparpiller les rayons de soleil avant leur arrivée sur le réservoir central. Cette erreur ne lui permit pas non plus de tirer parti de l'heureuse idée qu'il avait eue d'ajouter aux effets de l'insolation directe dans son appareil ceux d'une portion plus ou moins grande de chaleur réfléchie , puisque l'efScacité d'un des miroirs qu'il propose de joindre à cet appareil devait être à peu près neutralisée par les réflexions multiples des rayons incidents sur les diverses enveloppes de verre. Quant à l'autre miroir il était trop difficile à orienter pour qu'on pût s'en servir avec avantage dans la pratique.

11 y a lieu de s'étonner que ces premiers essais n'aient pas fixé davantage l'attention ni provoqué des recherches plus suivies sur un point aussi important. On ne voit, en effet, qu'en 1834, sir John Herschel profiter d'un séjour de quatre ans au cap de Bonne-Espérance pour étudier la question dans des cifconstances très-favorables, c'est-àdire sous un beau ciel et par un soleil des plus ardents. Encore le savant astronome se bome-t-il, comme on le verra plus loin, à placer une boîte noircie dans im héliothermomètre assez simple ; mais il ne cherche pas à accumuler sur la surface de chauffe une somme de chaleur plus grande que celle qui résulte de l'insolation directe et ne se préoccupe, comme Ducarla , que de supprimer les pertes de chaleur occasionnées par les supports.

Il est bon de rappeler cependant que là ne se bornèrent pas les tentatives de l'illustre observateur anglais, puisqu'il parvint à mesurer l'intensité calorifique de la radia-

tîon solaire an cap de Bonne-Espérance, alors que Pouillet résolvait avec la plus rigoureuse exactitude le même problème à Paris. Les déterminations numériques obtenues dans cette circonstiance par les deux savants physiciens , jointes à celle de l'équivalent mécanique de la chaleur, permirent enfin d'apprécier les trésors de force vive que le soleil envoie chaque jour à la terre. En même temps, les travaux de Melloni, MM. de Laprovostaye et Desains sur la transmission calorifique des corps réduits en lames minces, sur les pouvoirs réflecteurs des métaux, etc., faisaient entrevoir la possibilité d'emmagasiner à peu de frais les rayons du soleil. On ne devait guère tarder, par conséquent, à profiter d'aussi précieuses indications.

C'est en 1860 que j'ai commencé, pour ma part, à m'occuper de ce problème. J'ai dû songer d'abord à me procurer un récepteur solaire aussi satisfaisant que possible, c'est-à-dire susceptible d'emmagasiner rapidement les rayons de soleil sans être d'un volume ni d'un prix excessifs. Au début, je me servais dfe caisses en bois blanc de différentes formes, dont l'intérieur était noirci et dont la paroi vitrée se composait de trois glaces parallèles; mais j'ai bien vite constaté que ces héliothermomètres ne donnaient pas d'aussi bons résultats qu'une chaudière en cuivre noirci, placée sur un corps mauvais conducteur tel que le sable, la brique ou même le bois et recouverte de trois cloches de verre concentriques ; car je recueillais ainsi la presque totalité des rayons tombant sur la cloche extérieure, c'est-à-dire une somme de chaleur assez grande relativement au volume de l'appareil; de plus la substitution de parois de verre à celles de bois

permettait de mieux concentrer les rayons obscurs. Cependant je n'étais pas encore affranchi de la nécessité de donner à la chaudière de vastes dimensions en vue de lui ménager une surface d*insolation convenable. C'est alors que j ai profité de ce qu'un miroir de métal n'altère pas les propriétés de la chaleur solaire pour ajouter un réflecteur à l'appareil. Comme ce perfectionnement m'a permis de conseinrer à la chaudière et à son enveloppe des dimensions restreintes tout en laissant au réflecteur et par suite à la surface d'insolation une étendue en quelque sorte indéfinie, le but que j'avais en vue se trouvait à peu près atteint. L'expérience m'ayant appris en outre qu'avec un bon réflecteur une seule enveloppe de verre suffit, le récepteur solaire que j'ai fini par adopter se compose :

1" D'un miroir ou réflecteur cylindrique en plaqué d'argent ;

2^ D'une chaudière en cuivre noirci installée à son foyer sur un corps mauvais conducteur ;

3** D'une seule cloche de verre ou d'un châssis vitré recouvrant la chaudière, afin d'y retenir comme dans un piège les rayons du soleil et ceux que rassemble le réflecteur.

L'aspect général de l'appareil varie d'ailleurs avec la nature des applications à réaliser.

Comme on voit, le récepteur solaire dont je viens de donner une idée, difiFère à certains égards de ceux qui Font précédé. Il se distingue principalement des appareils de de Saussure et de Ducarla en ce que le réflecteur en est la pièce importante et que l'enceinte* de verre n'a que Tépaisseur d'une vitre ou plutôt d'une glace. De plus, le réservoir métallique noirci qui fait défaut dand les caisses

superposées de de Saussure, et qui, selon Ducarla, doit être un corps massif d'une assez grande densité, est dans mon appareil, comme dans celui de sir John Herschel, un vase creux destiné à contenir de Teau, de Tair ou toute autre substance. La surface d'insolation directe est d'ailleurs relativement plus grande dans ce nouveau récepteur que dans Théliothermomètre , et la concentration de la chaleur obscure s'y fait pour le moins aussi bien. Enfin , et c'est là le point capital sur lequel on me permettra d'insister^ ce dernier appareil ne peut recueillir une somme considérable de rayons incidents sans prendre beaucoup d'étendue, tandis que l'emploi d'un réflecteur métallique m'a permis de conserver au réservoir central des dimensions ordinaires sans nuire à l'intensité de la chaleur recueillie. Si l'on observe qu'au point de vue des applications, il importe moins de produire des températures élevées dans des corps d'un poids et d'une capacité calorifique assez faibles que d'accumuler beaucoup de rayons sur une surface de chauffe donnée , on reconnaîtra sans peine qu'une telle amélioration était indispensable pour rendre pratiques les récepteurs solaires. Je dois dire enfin que, sauf Théliothermomètre, tous les appareils dont je viens de parler m'étaient inconnus lorsque j'ai réalisé le mien, en sorte que les données actuelles de la physique ont suffi pour me conduire directement au but.

Mes premières expériences ont eu pour objet l'action de la chaleur solaire sur l'air confiné. Gomme l'appareil qui m'a servi dans cette circonstance est facile à construire, je vais en donner la description complète, et même indiquer les différentes recherches auxquelles on peut l'employer.

Cet appareil consiste en un vase cylindrique A de ferblanc très fort, à la partie supérieure duquel est soudée une chaudière ea cuivre B noircie en dedans, et qu*il est utile de recouvrir en dehors d'une couche de noir de fumée déposée à la lampe. La capacité de la chaudière doit être aussi bien que celle du vase en ferblanc de trois ou quatre litres au moins. Ce dernier vase porte à sa partie inférieure deux ouvertures C et D fermées , la première par un robinet qu'un nœud de raccord relie soit à

Fig.i6,

un tuyau d*ascensîon, soit à un bec de jet d'eau; la seconde par un bouchon à vis qui permet d'introduire de Teau dans l'appareil.

Une couronne en bois Ë fixée à la base de la chaudière supporte deux cloches en verre mince ayant pour effet de Uvrer passage aux rayons solaires el de s'opposer à leur

sortie, dès que le cuivre noirci les a transformés en chaleur obscure. Enfin, un réflecteur cylindrique en ferblanc dont la ligne focale se trouve au centre de la chaudière en échauffe la partie qui reste dans lombre. Pour accroître leffet de ce réflecteur on peut lui raccorder à angle droit une seconde lame cylindrique percée de manière à entourer la base de la cloche extérieure , ou lui adjoindre un miroir conique formant collerette autour de cette même base.

Veut-on maintenant faire travailler la chaleur emmagasinée par l'appareil? Il suffit pour cela d emplir d'eau le vase en ferblanc, de laisser l'air confiné dans la chaudière à la température et à la pression ordinaires, puis d'exposer au soleil l'appareil muni de ses cloches de verre et de son réflecteur. Le gaz confiné s'échauffe alors très-vite, et, comme il ne peut, à cause de sa faible conductibilité, transmettre à l'eau la chaleur qu'il reçoit , il tend de plus en plus à se dilater. L'eau subit donc un accroissement de pression en vertu duquel elle monte dans le tuyau d'ascension^ soit pour y atteindre une hauteur capable de faire équilibre au ressort de l'air confiné, soit pour jaillir à l'extrémité libre du tuyau quand il est trop court. De là, par conséquent, un certain travail engendré par la chaleur solaire.

Remarquons toutefois que, si la paroi de cuivre était en contact avec l'eau, les choses se passeraient autrement. Car, la chaleur incidente se propageant alors aussi bien dans l'eau que dans l'air confiné, la physique nous apprend que le liquide en absorberait beaucoup plus que le gaz pour s'échauffer au môme degré que lui. L'élévation de température serait donc tràs-lenle d'un côté comme de

l'autre, en sorle que TefTet dont je viens de parler se ferait attendre assez longtemps. G*e6t pour œtte raison que le vase destiné à contenir le liquide doit être formé d*une matière peu conductrice. J'ai cru devoir adopter le ferblanc à cause de sa conductibilité beaucoup moindre que celle du cuivre et de la facilité avec laquelle on le travaille; mais le bois eut été préférable.

Ainsi , pour faire fonctionner lappareil dans de bonnes conditions , il faut que le vase en ferblanc soit à peine • rempli d'eau. Comme l'air confiné doit être aussi froid que possible , il est bon de préparer l'appareil à l'ombre, d'agiter l'eau de manière à mouiller jusqu'à l'intérieur de la chaudière et d'ouvrir le robinet par intervalle afin de laisser rentrer l'air si la pression n'est pas la même au dedans qu'en dehors. Cela fait, on ajuste le tuyau d'ascensionj, et le réflecteur : on recouvre la chaudière des cloclies de verre, et l'on place le plus rapidement possible l'appareil au soleil dans un endroit bien exposé. L'air confiné s'échaufiant immédiatement, l'eau s'élève dans le tuyau d'ascension avec une vitesse très-appréciable. Si Ton veut accroître cette vitesse et produire un jet assez vigoureux , on ferme le robinet et on laisse chauffer l'appareil de dix à quinze minutes, mais ce qu'on gagne de la sorte en vitesse se trouve perdu pour le rendement. Dès que l'air confiné touche à sa limite d'expansion et que l'écoulement s'arrête, on ferme le robinet : on enlève cloches et réflecteur, puis on agite l'appareil à l'ombre afin d'en refroidir l'air par un contact plus intime ^avec l'eau qui reste. Après quoi, on place l'appareil au repos, toujours à l'ombre, on relâche un peu le nœud de raccord de manière à pouvoir incliner le tube horizontalement et en

plonger lextrémité libre dans un vase plein d'eau : enfin, on ouvre le robinet. La pression atmosphérique force alors le liquide à se précipiter du vase dans lappareil qui se remplit d autant mieux que le refroidissement de lair y a été plus parfait. On referme ensuite le robinet, on replace le réflecteur et les cloches; puis, on substitue l'orifice de jet d'eau au tuyau d'ascension et l'on expose l'appareil au soleil pendant un quart d'heure environ avant de laisser jaillir le liquide.

On peut aussi transformer l'appareil en aspirateur. Il suffit pour cela de le mettre vide au soleil, en laissant le robinet ouvert et le bouchon à vis fermé. L'air qu'il contient se raréfie alors en s'échauffant : après dix minutes d'insolation on ferme le robinet; on adapte le tube de manière à ce que son extrémité libre plonge dans un vase plein d'eau placé au-dessous de l'appareil ; puis , on laisse celui-ci se refroidir à l'ombre. Au bout de quelques instants, on ouvre le robinet et l'on voit monter l'eau dans le tube jusqu'à ce qu'elle ait réduit l'air de la chaudière à son volume normal.

Au lieu de couvrir tout en commençant la chaudière de ses cloches, il n'est pas inutile de constater que, par un temps calme, le travail produit est déjà notable même quand la paroi noircie reste à nu, et qu'il s'accroît par degrés à mesure qu'on préserve cette paroi du refroidissement en lui superposant les cloches l'une après l'autre.

Enfin, lorsqu'on veut emmagasiner la pression qui se développe dans l'appareil, on en fait arriver l'eau dans un vase clos renfermant de l'air, et le gaz comprimé par l'irruption du liquide conserve son ressort jusqu'à ce qu'on lui laisse la Uberté de se détendre.

Il faut d'ailleurs se garde/ de mastiquer les cloches sur leur support, parce qu'il y à double avantage à laisser les couches d'air qu'elles interceptent en communication directe avec l'atmosphère. En effet, la vapeur d'eau que ces couches d'air contiennent pourrait, en s'échauffânt avec elles dans une enceinte bien close, sinon faire éclater les cloches, du moins les arracher de la couronne. De plus, lors même que cette vapeur resterait, comme on le remarque au début de chaque expérience , attachée sous forme de gouttelettes aux parties les plus froides du verre, elle s'opposerait fortement à la transmission de la chaleur incidente. Il faudrait donc, tout en fixant les cloches sur leur support , avoir la précaution de dessécher les couches d'air interceptées. Mais, le moyen le plus simple de se débarrasser de cette vapeur gênante est de lui ménager à la base des cloches une issue dans l'atmosphère, où elle se dissout aussitôt que la température du verre atteint un degré convenable.

De tous les appareils que j'ai fait construire sur le modèle précédent, le plus grand avait un réservoir à air de dix litres et un tuyau d'ascension formé de tubes en verre d'un mètre de long et d'un centimètre de diamètre intérieur. Il m'a donné en 1861, au soleil d'Alençon, les résultats suivants :

L'eau du vase en ferblanc, refoulée par l'air confiné s'est élevée vers le milieu du jour, dans le tuyau d'ascension, à la hauteur de six mètres au-dessus de son niveau primitif, avec une vitesse de cinq à six millimètres par seconde. La colonne liquide montait instantanément dès que les rayons solaires tombaient sur les cloches, soit directement, soit par réflexion : elle s'arrêtait dès qu'une

ombre venait à se projeter sur 1 appareil et le moindre nuage passant sur le soleil la rendait stationnaire ou la faisait baisser. Le vent lui imprimait des oscillations sans paraître nuire à TéchaufTement de la chaudière. Le mouvement ascensionnel de Teau commençait dès le lever du soleil et se produisait encore au moment de son coucher. Par ua temps calme, la colonne soulevée était de deux mètres avant que le réservoir fût couvert de ses cloches.

En réduisant à deux mètres la longueur du tuyau d*élévation, le débit de l'appareil a été de deux litres et 1 écoulement durait dix mmutes. Lorsque cet écoulement venait à cesser, le jet d'eau fonctionnait encore et rendait de deux à trois litres. Ce jet d'eau fournissait de cinq à six litres quand on le faisait jouer seul, et sa hauteur initiale dépassait deux mètres.

Le réflecteur en (erblanc avait près d'un demi-mètre carré d'ouverture : aussi, malgré la diminution d'éclat qu'il subissait à la longue, amenait-il assez rapidement la température de la chaudière à 150**, comme on pouvait s'en assurer en adossant à la paroi de cuivre un thermomètre à boule noircie placé tantôt du côté du réflecteur, tantôt du côbé du soleil. Quant à l'eau, elle restait froide : ce qui toutefois n'empêchait pas la vapeur de se former et d'ajouter sa pression à celle de l'air échauffe , car l'appareil ne fonctionnait jamais aussi bien que lorsqu'on avait pris soin de mouiller avant l'expérience l'intérieur de la chaudière. En revanche, les causes de déperdition de travail ne faisaient pas défaut. La chaudière n'était pas suffisamment isolée ; une partie de sa chaleur passait dans l'eau par la paroi de ferblanc; l'air confiné lui-même

devait se dissoudre en assez grande proportion dans le liquide. Enfin , l'appareil accusait par des déformations visibles la puissance des pressions intérieures qu'il avait à subir.

Quoi qu'il en soit, un travail d'environ quatre kilogrammètres effectué en dix minutes par un volume d'air de dix litres dans des circonstances peu favorables ; une pression de plus d'une demi-atmosphère recueillie sans autres frais que ceux d'installation de l'appareil ; enfin , la production d'une température assez élevée sur une surface de chauffe dont l'étendue est en quelque sorte illimitée , étaient des faits de nature à m'encourager dans mes recherches. Mais le peu de temps dont je pouvais disposer et les inconvénients d'un climat qui n'était guère propice à de semblables essais ne m'ont pas toujours permis de remplir cette tâche au gré de mes désirs.

Je dirai seulement qu'un autre appareil de mêmes dimensions que le précédent, mais construit avec beaucoup plus de soin et muni d'un réflecteur en plaqué d'argent d'un demi-mètre carré d'ouverture , donnait au bout de vingt minutes d'insolation un jet d'eau dont la durée était d'une demi-heure et la hauteur initiale de 3™,50 à 4".

Le volume d'air employé dans les essais que je viens de mentionner n'étant pas très-considérable , il y a lieu de se demander si l'édiauffement d'une grande masse gazeuse serait assez rapide pour donner, toutes choses égales d'ailleurs , des résultats en rapport avec cette masse. Bien qu'en pareil cas l'affirmation ait pour elle la vraisemblance, je me garderai de rien avancer à. cet égard, n'ayant pas eu l'occasion de vérifier ce fait. Dans les

appareils que j ai successivement employés, Tair confiné n avait pas toujours le même volume ; je n*ai cependant jamais constaté de différence appréciable dans la vitesse d^échauffement de la masse gazeuse. Mais , comme je n'opérais que sur des volumes d'air variant de deux à dix litres , je ne pouvais rien conclure de là. Le seul fait expérimental qu'il m ait été possible de recueillir sur réchauffement d'une grande masse gazeuse est le suivant. A l'usine à gaz d'Alger, dans les premiers temps de son installation, le travail du gaz échauffé par le soleil était tel que les gazomètres s'élevaient durant le jour de manière à paraître pleins, pour s'affaisser par l'effet du refroidissement aux approches de la nuit : en sorte qu'il a fallu le charger d'un grand poids pour éviter le retour d'une pareille déception. Ce fait tendrait à prouver que là chaleur se propageait assez vite dans toute l'étendue de la masse gazeuse : il est, au reste, d'un bon augure pour les applications mécaniques de la chaleur solaire,* puisque les réservoirs métalliques où le soleil produisait d'aussi curieux effets étaient simplement exposés à l'air libre.

Le calcul du travail engendré par réchauffement d'une grande masse gazeuse fournit d'ailleurs des résultats qui mériteraient à eux seuls d'être contrôlés par Texpérience. Ainsi, en admettant seulement que la capacité de la chaudière en cuivre soit d'un mètre cube , que l'élévation de température de l'air confiné soit de 1 W et qu'enfin la section du tuyau d'ascension soit d'un décimètre carré, on trouve que la colonne liquidé soulevée par la dilatation du gaz est de 6"*, 50; que le travail correspondant est de de 217 ^«"-,01 qu'en réduisant à 2"* la hauteur du tuyau

d asœnsion ce même travail est d'environ 420 *»■»• .

II faudrait évidemment, pour les essais en grand, substituer aux cloches de verre des châssis vitrés, mais Texpérience prouve que la concentration de la chaleur solaire ne se trouve pas sensiblement diminuée par ce changement. On peut même se contenter, comme je lai déjà dit, d'une seule enceinte vitrée à la condition de donner au verre une épaisseur suffisante. J'indiquerai plus loin le parti qu'il y aurait à tirer dans les contrées méridionales des faits que je viens de signaler. Je me borne, pour le moment, à dire qu'en vue de ces mêmes applications j'ai cherché s'il ne serait pas possible de remplacer instantanément l'air échauffé de l'appareil décrit plus haut par de l'air froid capable d'agir à son tour, mais que le résultat de mes recherches a été complètement négatif. En effet, après avoir substitué aux cloches de verre d'autres cloches percées à leur sommet de manière à laisser passer une longue cheminée qui communiquait au moyen d'un robinet avec le haut de la chaudière, j'ai vu qu'il suffisait d'ouvrir ensemble ce robinet et le bouchon à vis pour obtenir un tirage très-sensible, mais que, les deux ouvertures étant brusquement refermées, l'air confiné ne conservait presque plus de ressort : d'où il fallait conclure qu'il ne s'était que bien imparfaitement renouvelé.

Le champ d'observations qui s'ouvrait devant moi était assez vaste pour me permettre de diriger mes recherches sur plusieurs points différents. En même temps que j'étudiais l'effet des rayons solaires sur l'air confiné, je m'occupais du projet d'utiliser cette source précieuse de chaleur au profit des besoins ordinaires de la vie.

On a vu que les alchimistes se servaient déjà de miroirs d acier poli pour concentrer les rayons du soleil dans des vases de verre renfermant certaines liqueurs, et que Tchirnhausen, en plaçant au foyer de son grand réflecteur un vase de terre contenant de l'eau, parvint à faire bouillir le liquide en plein air et même à le vaporiser complètement dans un temps assez court. De Saussure avait également eu l'idée de profiter de la concentration des rayons solaires sous des vitres parallèles, pour opérer quelques décoctions ou distillations n'exigeant pas un degré de chaleur fort supérieur à celui de l'eau bouillante; mais il ne mit pas ce projet à exécution. Ce serait d'ailleurs une erreur de croire que dès l'instant qu'on pouvait réaliser dans l'héliothermomètre une température de 160**, il était fecile d'obtenir au soleil, dans des conditions essentiellement pratiques, l'ébuUition de l'eau, la distillation de Talcool,... etc. J'ai déjà dit qu'on ne doit pas s'en rapporter uniquement aux indications du thermomètre, quand il s'agit de conclure à la possibilité de certains effets calorifiques : je le répète encore, afin de prévenir toute méprise à cet égard. Ainsi, un héliothermomètre dont la paroi vitrée a, par exemple, un décimètre carré de surface, peut accuser une température fort supérieure à 100® dans son enceinte noircie, et néanmoins dix heures d'insolation ne suffiront pas pour lui faire amener à l'ébuUition un décimètre cube d'eau prise à la température ordinaire, tant ce liquide exige de chaleur pour bouillir et surtout pour se vaporiser! Ce furent peutêtre des considérations de ce genre qui empêchèrent de Saussure de poursuivre ses essais. Cependant, comme il savait par expérience que l'intensité de la radiation solaire

est très-grande à la cime des montagnes et que 1 air raréfié n'y sufHt qu'à peine pour entretenir la combustion, s'il avait pu se procurer un appareil commode pour faire bouillir l'eau et faire fondre la glace au soleil , il n'eût pas manqué de s'en servir lors de ses dernières excursions dans les Alpes. Qu'on en juge par ce passage du compterendu de sa seconde ascension au sommet du Mont- Blanc !

« L'esprit de vin brûla très-bien, dit-il, mais il fallut une demi-heure pour faire bouillir l'eau, tandis qu'au bord de la mer il ne fallait que 12 ou 13 minutes, quoique la chaleur (de l'air) dût y être de 12 degrés plus grande. A Genève, il faut 15 ou 16 minutes.

« J'avais fait porter un réchaud et du charbon pour le cas où la lampe viendrait à se déranger, je ne m'en servis pas pour mon expérience ; mais nous en fimes continuellement usage pour faire fondre la neige et avoir ainsi de de l'eau, dont nous étions extrêmement avides. On était obligé d'animer continuellement le charbon par le moyen du soufflet, sans quoi il s'éteignait au moment même. »

Les expériences de de Saussure furent reprises de 1834 à 1838 au cap de Bonne-Espérance par sir John Herschel. Le savant astronome ne fît que simplifier un peu l'héliothermomètre, l'enfouir dans le sable et en agrandir la paroi vitrée ; mais en recueillant à l'aide de cet instrument les rayons d'un soleil presque vertical au moment du solstice d'hiver, c'est-à-dire pendant l'été de ces contrées, il obtint, comme on va le voir, d'assez curieux résultats.

ce Lorsque la chaleur envoyée par le soleil se trouve confinée, retenue et contrainte par là de s'ajouter à elle-

même, la température s élève d'une manière vraiment remarquable. Ainsi, une petite boîte en acajou, noircie en dedans, fut fermée par une vitre coupée de grandeu?* convenable, mais ajustée sans mastic, et on l'exposa simplement au soleil de manière que les rayons vinssent tomber d'aplomb sur la vitre : un thermomètre placé dans la boite indiqua :

Le 23 novembre 1837. . . . 65^ cent.

Le 24 — — . . . 63% 66% 67% etc.

« On accumula du sable tout autour de la boîte, pour empêcher le contact de lair froid ; on vit alors la température s'élever :

Le 3 décembre 1867, à.

SV

Enfin, quand cette boîte, avec le thermomètre qu'elle contenait, fut placée sous un châssis en bois bien garni de sable sur les côtés , et fermé aussi par une feuille de verre à vitres (ce qui fait en tout deux cloisons vitrées), la température atteignit :

Le 3 décembre 1867, à 1 h. 30 m.

el cela pendant que la brise soufflait sur l'endroit où se trouvait exposé l'appareil. On répéta Texpérience de la même façon, le 5 décembre, et l'on observa :

<c Voyant ces températures dépasser le point d ebuUition de l*eau, on s amusa à faire quelques expériences avec des œufs, des fruits, de la viande, etc.... qu on exposa au soleil de la même façon , le 21 décembre et les jours suivants, et tout cela se trouva parfaitement cuit au bout d'un temps qui ne fut pas très-long ; les œufs étaient durs, et le dedans en était friable. On prépara aussi une fois une assez forte étuvée de viande et de légumes, dont les assistants se régalèrent non sans lui trouver un goût excellent. Que Ton augmente le nombre des châssis enveloppants, qu'on les fasse en cuivre noirci à l'intérieur, qu'on les isole les uns des autres par des supports en charbon de bois, qu'on ait soin de tamponner le vase extérieur avec du coton, et que de plus on l'enfouisse dans du sable sec, et je ne doute pas qu'on arrive à une température voisine de l'ignition, et cela, comme on voit, sans recourir à l'emploi de lentilles. »

(Résultats des observations astronomiques faites au cap de Bonne-Espérance.)

Sir John Herschel ne semble pas avoir essayé d'obtenir au soleil l'ébuUition d'un volume d'eau, même très-faible ; mais, en rendant compte des expériences précédentes, M. Babinet a fait observer qu'on aurait dû depuis longtemps s'occuper de cette question.

tt II est étonnant, dit le savant académicien, que dans les pays à ciel très-serein, comme l'Egypte, l'Arabie, la Perse, où le combustible est très-rare, on n'ait pas songé à utiliser les rayons du soleil concentrés sous des vitres ou par des verres où des miroirs ardents. Avec une lentiUe de deux ou trois décimètres de diamètre, fût-elle même mal travaillée, on fait bouillir de l'eau au soleil

presque instantanément. Un pareil verre ardent s achèterait au poids et ne coûterait guère plus qu un pareil poids de ritre : au reste, avec quelques châssis vitrés, on voit qu on ferait , vers midi , un vrai four à cuire le pain et la viande avec le soleil des tropiques. Avant son expérience en grand, sir John Herschel 8*était assuré qu'un thermomètre placé dans la même localité se soutenait pendant des heures entières à un degré supérieur à ce qu'il fallait pour cuire de la viande avec des assaisonnements. »

A Tépoque où M. Babinet appelait ainsi lattention publique sur ces importantes questions, mes expériences au soleil d'Alençon et de Rennes m avaient permis depuis deux ans de les résoudre au moyen d'appareils trèssimples, et le plaisir de me trouver ainsi en conformité de vues avec le savant physicien n'a pas été ma moindre récompense. Je dois dire cependant, que, loin de partager la prédilection que semble avoir M. Babinet pour les lentilles de verre, je les ai constamment exclues de nies appareils. Comme je l'ai déjà dit, ces instruments sont très-propres à produire de hautes températures tant qu'on se borne à opérer sur des parcelles de matière; mais, dès qu'il s'agit d'échauffer à un degré convenable des corps volumineux et d'une assez grande capacité calorifique, les lentilles de verre ne suffisent plus, parce qu'elles ne préservent pas ces corps du refroidissement et qu'elles consomment en pure perte, à cause de leur épaisseur, une portion notable de chaleur incidente. Je n'en citerai d'autres preuves que les expériences de Rumfor. Quant aux résultats obtenus à l'aide d'un réflecteur et d'une chaudière noircie, protégée contre le refroidissement par une simple paroi vitrée, on jugera d'après le résumé que je vais en donner, s'ils

peuvent ou non soutenir sous tous les rapports la concurrence avec ceux que fourniraient même de fortes lentilles.

J ai commencé par &ire diauffer de Teau en assez faible quantité dans un vase de cuivre noirci en dehors. Je plaçais le vase sous trois cloches de verre concentriques, et j'y projetais la chaleur au moyen d'un réflecteur en ferblanc fermé de deux lames cylindriques soudées à angle droit. L*unede ces lames était verticale, Tautre horizontale : celle-ci portait le vase en cuivre et les cloches de verre. Le liquide mettait assez longtemps pour atteindre 100^. Encore Tabondance des gouttelettes de vapeur con^ densée qui se déposaient sur les cloches empêchait-eUe de le voir bouiUir. Afin de m'assurer qu*on pouvait réaliser de la sorte des températures même supérieures au point d'ébuUition de Teau, j ai remplacé le liquide par un bâton de souffre et j'ai fondu ce corps sans difficulté. Seulement les cloches perdaient encore dans ce cas de leur transparence en se couvrant de vapeurs sulfureuses condensées. Mais si Ion enlevait rapidement ces cloches on trouvait le soufre en fusion et par conséquent à la température dell6^

En installant sur le même réflecteur une chaudière en cuivre ayant la forme d'un dé à coudre, et en la recouvrant de trois cloches de verre concentriques, je me suis procuré sans plus de frais un four portatif où les fruits, les pommes de terre, la viande et )e pain cuisaient parfaitement. La croûte du pain était dure et caramélisée comme au four ordinaire. Une chaudière en fer battu pouvait d'ailleurs remplir l'office de la chaudière en cuivre sans en présenter les inconvénients au point de vue hygiénique.

De tous les résultats que je viens de signaler, celui qui par son importance méritait le plus de fixer rattentiou était sans contredit TébuUition de l'eau. L énorme capacité calorifique du liquide rendait le problème assez difficile à résoudre dans des conditions pratiques : aussi n*ai-je rien négligé pour arriver à une solution dont Tinduslrie put tirer parti ; et, comme personne à ma connaissance n'avait abordé la question avant moi, peut-être aurai-je le mérite d'être parvenu le premier, sous ce rapport, à des résultats satisfaisants.

Comme je l'ai déjà dit, lorqu'on place au foyer d'un réflecteur, sous des cloches de verre concentriques, un vase rempli d'eau , les vapeurs qui se dégagent du liquide viennent se condenser sur le verre, ce qui est très-nuisible à l'absorption de la chaleur incîtloriLe* Pour obvier à cet

inconvénient, j'ai percé les cloches de verre à leur sommet

et je les ai fait traverser par le col d'une bouteîfle en

cuivre destinée à servir de chaudière. Les cloches étaient assujéties par des écrous au col de la bouteille : de plus, elles rq>osaient sur une couronne en ferblanc soudée à la base de celle-ci. Enfin, la chaudière était noircie en éehors, et le fond en était beaucoup plus creux que dans les bouteilles ordinaires afin de diminuer l'épaisseur du liquide à vaporiser. Grâce à ces premières modifications j'ai pu avec un réflecteur en ferblanc d'un quart de mètre carré d'ouverture faire bouillir en une heure quinze minutes un demi-litre d'eau à la température initiale de 15*. L'emploi d'un réflecteur en plaqué d'argent dont l'ouverture était d'un demi mètre carré, m'a permis de simplifier encore l'appareil tout en lui donnant de plus

Fig. Mi,

grandes dimensions, et de hâter en même temps l'ébullitkm du liquide.

A cet effet, je me suis servi du générateur solaire dont la figure ci-jointe représente la coupe. La chaudière, toujours en cuivre, affectait la forme d*une bouteille arrondie par le bas : le fond de cette bouteille était fixé par une vis à un disque en bois; le col traversait la douille d'une cloche en verre, bien transparente mais im peu plus épaisse que les vitres ordinaires. Cette cloche formait à eUe seule la paroi vitrée : ses bords entraient librement et sans y être mastiqués dans une rainure du disque, tandis que sa douille était fixée au col de la chaudière par un éerou de cuivre. Enfin, la chaudière était noircie en dehors et die avait plus d un litre de capacité.

Ce nouveau générateur amenait eh quarante-cinq mi-, nutes un litre d*eau à Tébullition , le liquide étant pris à la température de 15^. De plus, en laissant la chaudière vide, j'ai vu le thermomètre y monter rapidement vers le milieu du jour et finir par accuser au hmt de vingt minutes d'insolation la température de 200**. Les soudures se sont alors fondues et 1 etain s'est mis à couler, en sorte qu'il a fallu réparer l'appareil.

Cependant, cet appareil n'était encore ni d'une construction assez simple, ni d'une forme assez commode pour devenir usuel. D'ailleurs les dilatations de la chaudière faisaient souvent éclater la paroi vitrée. Il était donc indispensable de recourir à une autre combinaison. C'est alors que j'ai fini par en trouver une des plus simples et qui, en raison de sa simplicité même, aurait dû s'offrir à moi tout d'abord.

J'ai pris un bpcal en verre dont la paroi latérale n'était guère plus épaisse qu'une*Vitre et dans lequel je pouvais &cilement introduire un vase cylindrique en cuivre ou en

fer battu dont les bords s appuyaient sur ceux du bocal ; puis, j'ai mis sur le tout un couvercle en verre, et cette espèce de marmite solaire m'a fourni d'aussi bons résultais que l'appareil précédent; car, étant placée au foyer du réflecteur en plaqué d'argent, elle faisait bouillir en une heure et demie trois litres d'eau à la température initiale de 15*.

Comme cette nouvelle chaudière était d'une forme assez commode, je m'en suis servi pour différents essais.

Elle m'a permis, par exemple, de confectionner au soldil un excellent pot au feu , formé d'un kilogramme de bœuf et d'un assortiment de légumes. Au bout de quatre Iteures d'insolation, le tout s'est trouvé parfaitement cuit, malgré le passage de quelques nuages sur le soleil ; et le consommé a été d aulant meilleur que réchauflement de la marmite s'était produit avec une grande régularité.

Voici pour plus de clarté la figure de Tappareil mis en expérience :

a est le bocal en verre; h est le vase métallique noirci , dont les bords reposent sur les siens; c est le couvercle en verre; enfin, d est le réflecteur en plaqué d*argent. Comme je lai déjà dit, ce réflecteur est cylindrique : sa hauteur est de cinquante centimètres, sa base est un arc de cercle dont la corde a un mètre. Il est incliné de manière à concentrer les rayons du soleil sur la marmite, et Ton juge, sans difficulté, que celle-ci est bien au foyer par la lueur qui se forme sur la paroi noirae.

Pour transformer cette même marmite en un four, il m'a suffi de couvrir la chaudière d*un disque de fer battu placé sous le couvercle en verre. J ai pu de cette façon fidre cuire en moins de tvois heures un kilogramme de pain. Ce pain ne présentait aucune différence avec celui que donnent les fours de boulangerie.

Enfin , en remplaçant les deux couvercles par un chapiteau d alambic à tête de Maure s adaptant exactement à la chaudière, je me suis procuré, sans plus de frais, un appareil très-propre à la distillation de Talcool au soleil. Le chapiteau ayant 'été mis en communication avec un serpentin plongé daçs un courant d*eau froide, tandis que le vase métallique, contenant deux litres de vin, était placé dans le bocal, au foyer du réflecteur, j*ai recueilli Talcool au bout de quarante minutes d'insolation. Comme lappareil s'échauffait lentement et d'une manière continue, cet alcool était très-concentré et possédait un arâme des plus agréables.

Voici la disposition que j'ai cru devoir adopter comme étant la plus favorable à l'action de moii réflecteur:

a est la chaudière ou cucurbite contenant le vin ; é est le chapiteau à tête de Maure; c, le serpentin où se con-

- iâ4 -

dense la vapeur d'alcool; d^ le robinet par où tombe l'eau destinée à refroidir le serpentin ; e^ l'orifice de sortie

Fig. 20.

pour ce même liquide ; /", le vase qui reçoit l'alcool condensé; enfin g-, le réflecteur.

La cuisson de la viande telle que sir John Herschel l'avait obtenue au cap de Bonne-Espérance n'exigeant pas, à beaucoup près, la même somme de chaleur que la vaporisation d'un égal poids d'eau, j'ai soupçonné que mon réflecteur en plaqué d'argent suffirait pour rôtir la viande à l'air libre. C'est, en effet, ce que l'expérience est venue confirmer. En installant devant ce réflecteur une broche garnie d'une pièce de bœufj de veau ou de mouton, j'obtenais en moins de trois heures un rôti de très -bonne apparence, et dont la cuisson ne laissait rien à désirer. 'Malheureusement il n'en était pas de même du goût que

ces viandes avaient contracté, malgré leur fraîcbeur ; l08 rayons chimiques de la lumière solaire semblaient y avoir déterminé comme un commencement de fermentation putride; les rôtis dans la préparation desquels entrait le beurre contractaient, dans les mêmes circonstances, un goût insupportable. Il est donc nécessaire d'éliminer en pareil cas les rayons chimiques, et Ton y parvient en plaçant devant la rôtissoire une vitre jaune ou rouge.

Je me suis pareillement assuré de la possibilité de fiûre cuire rapidement au soleil les légumes, les grains, ejb>. A cet effet je plaçais au foyer du réflecteur uq vasjd clos renfermant de Teau; puis, quand le liquide entrait en cShullition, je faisais communiquer, à Taide d*un tuyau, la partie supérieure du vase avec le fond d un second vase renfermant les légumes, et ceux-ci ne mettaient quun temps assez court pour cuire à la vapeur.

Il me restait à vérifier expérimentalement que les efifet» d'un grand réflecteur sont en raison de son étendue. J'ai fait construire, en conséquence, un miroir cylindro-parabolique de près de 5 mètres de long sur 0'°,50 de hauteur» Il avait, par conséquent, une ouverture cinq fois plus grande que celle du miroir d'un demi -mètre carré qui m'avait précédemment servi. Son foyer, dont la longMfdur était pareillement de 50 centimètres, avait de 8 à 10 ce^timètres de largeur : ce qui était d'une précifûon sufUsaote pour les applications. En installant à ce foyer une mar*^ mite solaire de même forme que celle de la %ure 20, mais d'uiae plus grande contenance, j'ai pu faire bou^ir en trente-cinq minutes cinq litres d'eau pris à la température initiale de 10°. Ainsi ^ le grand réflecteur mettait cinq fois moins de temps que le petit pour amener un litre

d*eau à rébullition. J'ajouterai que cette expérience a eu lieu vers la fin de février et le commencement de mars. 1869, le plus souvent entre neuf et dix heures du matin.

Ce même réflecteur mettait en quelques secondes le feu soit à un tas de copeaux, soit à une planche de bois quelconque. Il ma servi également à fondre les métaux. Je plaçais à son foyer un grand vase de verre, après y avoir introduit une plaque métallique du poids d un kilogramme environ. En recouvrant le vase de son couvercle de verre, j*ai vu Fétain fondre en deux minutes, le plomb en cinq, le zinc en six. Mais il ne ma pas été possible de fondre du laiton. Néanmoins , comme le point de fusion de Tétain est 235*, celui du plomb 335®, et celui du zinc entre 450 et 500 d^résj on voit qu avec un réflecteur d*une étendue convenable il est facile d'obtenir vite au soleil des températures élevées.

Observons d'ailleurs que, pour obtenir des effets de cette nature, les miroirs sphériques ou en forme de paraboloïde de révolution doivent être préférés aux miroirs cylindriques, puisque le foyer des premiers est un point, tandis que celui des seconds est une droite, et qu'on utilise rarement toute la longueur de cette ligae.

II est bon de remarquer enfin que si la ligne focale d'un . miroir cylindrique conserve sa longueur quel que soit Tangle sous lequel les rayons du soleil rencontrent ses génératrices, elle n'a pas toujours la même intensité. En efiet, cette intensité atteint son maximum, toutes choses é^dbë d^aiUeurs, quand l'angle dont il s'agit est droit, ou que le fidsoeau lumineux reçu par le miroir a pour section droite l'ouverture même de ce miroir. Dans tout autre cas

la ligne focale perd de sa force; mais il est rare qu'on s'afiranckis^e de cet inconvénient et qu'on puisse installer le miroir d'une façon à la fois avantageuse et commode. Aussi les expériences diverses qu'on vient de mentionner ne donnent -elles pas la. mesure exacte des résultats qu'il eût été possible d'obtenir avec des réflecteurs bien orientés.

Il y aurait beaucoup d'autres essais à tenter en vue d'utiliser la chaleur solaire dans les contrées où elle abonde : mais nous ne nous sommes pas proposé de les énumérer tous. Notre unique but était d'appeler l'attention sur une source calorifique dont la richesse a été trop longtemps méconnue, et dont ne savent encore profiter ni les pays les plus favorisés du soleil, ni les autres parties du globe où le ciel reste pur. Combien de temps cet état de choses durera-t-il encore, nous ne saurions le prévoir. Mais notre conviction profonde est qu'il disparaîtra quelque jour pour faire place aux conquêtes de l'industrie. Et, cette conviction, ce n'est qu'en voyant les effets produits par le soleil, l'hiver comme Tété, dans des appareils d'un prix médiocre, que nous l'avons acquise. Il était même difficile à cette vue , pourquoi n'en ferait-on pas l'aveu, de se mettre en garde contre l'enthousiasme, et de ne pas oublier un peu le présent pour ne songer qu'aux promesses de l'avenir. Des résultats aussi décisife pouvaient-ils donc être longtemps méconnus? N'était-ce pas une moisson toute prête à recueillir pour les pays favorisés du soleil et même pour des plaines que la neige recouvre^une partie de l'année? Enfin sur quelle autre source de chaleur compter à la cime des montagnes et dans les hautes régions de l'atmosphère où l'air trop

raréfié ne sufiBt plus à la combustion? Tout présageait

donc à ces applications nouvelles un rapide essor En

ôera-t-il réellement ainsi : nous n^osons respérer, n ayant garde d oublier que toute innovation sérieuse esC lente à mûrir et lente à se propager. Laissons donc au temps le soin d*accompIir ce progrès, et passons à Tun des points les plus essentiels de la question qui nous occupe, c^està-dire aux applications mécaniques de la chaleur solaire.