FORME

Afin de mieux faire juger des résultats qu'il est permis d espérer de lemploi des liquides plus volatils que Teau, je me borne à citer la table précédente due aux savantes recherches de M. Regnault, et dans laquelle 0^J6 de mercure représentent une atmosphère.

On pourrait craindre que la nécessité de diriger constamment le réflecteur vers le soleil fut un grave inconvénient dans la pratique ; mais une telle crainte serait mal fondée. Car, dans mes expériences, .la position du miroir avait à peine besoin d*ètre changée de demi-heure en demiheure, bien que, pour des raisons d'économie, ce miroir ne fut pas d'un emploi très-commode, puisqu'il fallait l'in* cliner de &çon à faire tomber obliquement les rayons réfléchis sur la chaudière, tandis que celle-ci restait verticale. Il sera d'ailleurs toujours facile d'approprier la forme et la disposition des récepteurs solaires aux exigences du climat comme aux besoins de l'industrie. Admettons par exemple qu'on veuille employer une chaudière cylindrique et un miroir cylindro-parabolique. Pour simplifier en chaque lieu le mouvement d'orientation de l'appareil il suffira de maintenir l'axe de la chaudière dans une direction parallèle à l'axe terrestre. Car, de cette façon, le miroir ayant pour ligne focale l'axe même de la chaudière, n'aura besoin de tourner, comme le soleil, que d'un angle de 15 degrés par heure ; et, à défaut d'un homme, rien n'empêchera d'employer quelque mécanisme analogue à celui de tourne-broche pour en régler le mouvement. L'effet de cette disparition serait assez avantageux dans le voisinage de l'équateur, car l'axe de la chaudière y serait à peu près horizontal • Au reste, on pourrait également dans ces contrées laisser la chaudière verticale à la condi^

tk>& de réchauffer avec un réflecteur conique formant collerette autour de sa base. On voit par là que Torientation des récepteurs solaires suivant les heures du jour ou les époques de Tannée ne saurait offrir aucune difficulté. Je passe donc à d*autres considérations.

Je n ai parlé jusqu*ici que de lapplication des récepteurs solaires aux machines à vapeur ou à des machines à air n^exigeant pas de grandes élévations de température. Mais on sait que Tindustrie sans cesse en quête d'améliorations nouvelles essaie depuis quelque temps de remplacer les vapeurs, dont la condensation entraine une perte énorme de travail^ par d'autres agents, tels que Tair^chaud, Tammoniaque, etc. Les appareils que Ton a conçus et mis à exécution dans ce dessem sont déjà nombreux, et semblent appelés à un grand avenir. Tous ayant sur la madiine à vapeur l'avantage de convertir en travail une plus grande partie de la chaleur développée par le combustible, il importe d'examiner s'il ne serait pas possible de les diaufier au moyen de la chaleur solaire et de réaliser de la sorte dans certaines contrées une économie plus grande encore.

En première ligne, par ordre d'ancienneté, vient la machine à air diaud. Bresson en 1821, Ericsson, en 18&2, puis MM. Franchot, Lemoine, Pascal, Belou, Laubereau, lui ont successivement apporté de notables perfectionnements. Sans entrer ici dans le détail des appareils imaginés par iXB divers inventeurs, je dirai quelques mots de l'ingénieuse machine de M. Laubereau, parce qu elle m'a paru susceptible de fonctionner au soleil dans d'excellentes conditions.

L'organe principal de cette machine est un grand cylin-

dre tertical renfermant de Tair confiné. La base inférieure du cylindre est chauffée au charbon on au gaz ; la base supérieure est munie d un double fond où circule de Teau destinée à la refroidir. Un écran ayant la forme d'un piston rempli de plâtre monte et descend librement dans le cylindre et, suivant qu*il s'applique sur la base inférieure ou sur la base supérieure de ce dernier, Tair confiné se rrfroidit ou s'échauffe. Le grand cylindre communique par un tuyau avec la partie inférieure d'un corps de pompe vertical, ouvert par le haut et dans lequel se meut le piston moteur. Ce piston monte quand l'air confiné s'échauffe, et redescend par l'effet de son poids et de la pression atmosphéçi<]ue quand le gaz se refroidit. Les pièces accesMÛres de 1 appar^l ont pour but de régler la marche du piéton moteur et de l'écran et de mettre en mouvement une petite pompe destinée à renouveler l'eau dans le double fond du grand cylindre. Tel est, en principe, la machine de M. Laubereau. Userait trop long d'entrer ici dans le ' détail des dispositions ingénieuses qui permettent à l'air confiné de se refroidir et de s'échaufier rapidement. Ahis ce qu'il importe de faire remarquer^ c'est qu'un récepteur sdiaire s'adapterait à la machine sans exiger, pour ainsi dire, aucune modification. Il y a plus, ce récepteur permettrait d'intervertir les rôles pour les bases du grand cylindre, c'est-à-dire de chauffer la base supérieure^ tandis que le courant d'eau froide serait dirigé sur la base inférieure, ce qui parait devoir être plus avantageux. Quant à la provision de chaleur exigée par la machine pour fonctionner dans de bonnes conditions, une surface d'insolation restreinte pourrait facilement la fournir ; c'est là par eonséquent un essai qui vaudrait la peine d*ètre tenté.

Une autre machine qui semble devoir se prêter à mer* veiile aux applications mécaniques de la clialeur solaire, c*est le moteur à ammoniaque de M. Frot. Cet habile ingénieur a eu ridée de remplacer Teau des chaudières à vapeur par une dissolution de gaz ammoniaque, et d*utiliser la pression qui se développe dans la masse liquide dès qu*on vient à lechauffer. On sait qu un litre d*ean à 15* dissout 743 litres de gaz ammoniac, et que si Ion porte le liquide à rébullition, le gaz tend à se dégager en exerçant sur les parois des vases clos oii on le renferme une près* sion qui s'accroît rapidement avec la température. Cette pression est de 7 atmosphères et demie à 100*, et de 10 atmosphères à 120*. De plus, tandis que la ciialeur latente de vaporisation de Teau à 100* est de 537 calories, celle de l'ammoniaque n est que de 126 calories. On conçoit donc que la machine de M. Frot réalise une grande économie de combustible et fournisse à bon marché une force motrice considérable. Si Ton ajoute à cela que I appareil se met immédiatement en marche dès qu on allume le feu sous la chaudière, et que l'ammoniaque, en saponifiant les huiles et les graisses, fournit une sorte d enduit qoi s oppose aux fuites, il est difficile de ne pas fonder de grandes espérances sur lavenir de ce nouveau moteur, et de ne pas reconnaître en même temps qu'il parait très* propre à fonctionner au soleil.

Je n'aurais rien à ajouter à ce qui précède, si, pendant que je rassemblais les matériaux de cet ouvrage, les résultats obtenus en Amérique par un illustre ingénieur, engagé comme moi dans la voie des applications mécaniques de la chaleur solaire, n'étaient venus corroborer les miens.

Vers la fin de 1868, un journal des États-Unis a[^)ortaît

la nouvelle qii^Ericsson venait d'inventer des machines à vapeur et à air chaud mues par le soleil. Du reste, aucun détail sur les appareils imaginés par le grand ingénieur, dont la science déplore en ce moment la perte. Une lettre d'Ëricsson aux nombreux amis qu'il comptait en Suède n'est pas plus explicite à cet égard. Néanmoins^ faute de meilleurs renseignements, je vais en reproduire une traduction que j'ai lieu de croire fidèle. Ericsson, dans cet écrit, ne rend pas suffisamment justice aux travaux de sir John Herschel et de Pouillet, car ses essais, comme les miens, ont pour but de réaliser des phénomènes que les nombres obtenus par les deux éminents physiciens permettaient de prévoir. Mais, à cela près, sa lettre mérite d'être signalée comme renfermant des résultats utiles à recueillir. Qu'on en juge plutôt.

« Les expériences Ixen connues de sir John Herschel et de M. Pouillet, malgré tout l'intérêt qu'elles offrent, ne sont pas assez satisfaisantes, parce qu'elles ne s'étendent qu'à des températures peu élevées. Elles montrent seulement quel poids de glace le soleil est capable de fondre dans un temps déterminé, ou quel degré de dialeur il peut donner à l'eau sans lui faire atteindre néanmoins son point d'ébuUition. L'objet de mes recherches et de mes expériences a été de découvrir quelle est la somme de chaleur qui se dégage dans les hautes températures produites par la concentration des rayons solaires sur une surface restreinte, et quels sont les meilleurs moyens d'amener une telle concentration.

« Pendant le cours de cette année, j'ai construit trois machines en vue d'obtenir une force motrice, et je les ai nommées macliines solaires. Une de ces machines est mise

en mouvement par la vapeur que produit la concentration des rayons calorifiques ; les autres sont mues par la force expansive de lair atmosphérique directement échauffé par la chaleur concentrée.

« La place me manque pour une description de ces machines et des appareils que j ai construits dans le dessein de concentrer la chaleur rayonnante et de produire la haute température nécessaire; je suis donc obligé de limiter mon exposé à la partie principale du sujet, c*est-à* dire à la force motrice elle-même.

« Conséquemment, je vous dirai que, d après mes expériences, lorsque les machines à vapeur et à air chaud sont à la température nécessaire, l'action du soleil sur une surface de 10 pieds au carré (9 "4*, 2899) est capable de vaporiser 489 pouces cubes (8 "*•, 013243) d eau par heure au moyen de mes appareils de concentration.

» On ne peut trop apprécier l'importance de ce résultai en considérant qu'une telle vaporisation dénote un flux de chaleur capable d'élever 35,000 livres à 1 pied de haut en une minute ; ce qui est plus que l'équivalent du chevalvapeur.

» Cette preuve expérimentale de la puissance calorifique du soleil est d'une plus grande valeur que l'application d'aucime autre vérité physique, quelle qu'elle soit.

» Si l'on réfléchit que la distance moyenne du soleil à la terre est 21 ,444 fois plus grande que le rayon du soleil, on trouve, en faisant le carré de ce nombre, qu'un seul pied carré de la suiface du soleil écliauffe 45,984 pieds carrés sur la terre, ou, en d'autres termes, qu'à égaUté de sur&ce, le soleil envoie 45,984 fois plus de chaleur que la terre n'en reçoit.

» De €6 résultat expérimental, on peut conclure avec certitude qu*un carré de 10 pieds de côté à la sur&ce du soleil produit assez de chaleur pour faire mouvoir une machine à vapeur de la force de 45,984 chevaux, ce qui équivaut à une consommation de charbon de plus de 100,000 livres par heure. Mais, dans ce calcul, on n'évalue pas assez haut la vraie somme de chaleur émise par le soleil. Plus de la mmtié de cette somme se perd dans le trajet des rayons calorifiques à travers lalmosphère et dans les appareils de concentration. La dialeur solaire émise par une surface de 100 pieds carrés correspond donc à la combustion de plus de 200,000 livres de charbon par heure. L'intensité d'un phénomène calorifique qui se traduit par une pareille consommation de houille dépasse Fimagination. On peut encore moins se figurer la nature et la masse de la matière en ignition, si Ton songe qu'une chaleur aussi intense est répartie sur toute la surface d un globe dont le diamètre excède cent fois celui de la terre. Je n*ai pas le dessein de vous soumettre mes réflexions sur Fessence de cet astre merveilleux ; sa richesse très-suffisanté (malgré le grand éloignement) comme source de force motrice, et le parti que nous pouvons en tirer feront seuls l'objet de ce court exposé.

» Ce que j'ai dit de mes expériences, et les résultats qu elles ont fournis, prouvent que, sans donner une étendue trop grande aux appareils de concentration, on peut se procurer assez de force pour atteindre aes buts pratiques. Le calcul que je viens de finir pour évaluer l'effet mécanique de la chaleur solaire tombant sur les toits de Philadelphie, montre qu'avec cette chaleur on peut mettre en mouvement plus de cinq mille machines à vapeur de la

force de 20 chevaux chacune. Une qualité précieuse de ta nouvelle force motrice, c'est qu^dn peut la recueillir sans occuper d'espace utile Et, puisqu'il est question d espace, je ne puis résister au désir de vous faire connaître, par le calcul, la quantité de force qu'on peut recu^Uir en couvrant un mille suédois d'appareils de concentration et de machines solaires.

» Admettons qu'on empbie la moitié de la surface en bâtiments, chemins, etc. Il reste alors 18^000 X 36^000 3= 648,000,000 pieds carrés de sur&ce sur lesquels on peut concentrer la chaleur rayonnante. Et, puisque mes expériences avec tes appareils de concentration démontrent que 100 pieds carrés sont plus que suffisants pour produire une force d'un cheval, il s'ensuit qu'on peut mettre en mouvement 64,800 machines à vapeur de la force de 100 chevaux diacune à l'aide de la chaleur rayonnée par le soleil sur un mille suédois carré. Archimède, après l'achèvement d'un calcul sur la force du levier, disait qu'il pourrait soulever le monde. Moi, je prétends que la concentration de la chaleur rayonnante du soleil produirait une force capable d'arrêter la terre dans sa marche.

» En Angleterre, on commence à calculer l'époque où la houille fera défaut, bien que les mines de ce combustible soient, pour ainsi dire, d'exploitation récente. QuelqucB milliers d'années, gouttes dans l'océan du temps, épuiseront les mines de charbon de l'Europe, si, dans cet intervalle, on n'a recours à l'assistance du soleil. Il est bien vrai que les rayons solaires n'arrivent pas toujours jusqu'à la surface du sol ; mais quand s'ouvrira le grand magasin donnant le chaufiage gratuit, sans dépenses de transport; l'ingâaieur prudent saura bien approvisionner le magasin

de réserve pour les jours nuageux. Remarquons en même temps qu'une grande partie de la surface de la terre est éclairée par un soleil toujours radieux. La sphère d'activité de la madiine solaire est aussi grande que la puissance dynamique en est considérable.

» Avant de terminer cette relation incomplète, permettez-moi de vous demander qui peut prévoir Tinfluence qu'une force motrice inépuisable est capable d'exercer sur la civilisation I comme sur l'étendue des ressources que la terre offre au genre humain

« Vous n'apprendrez assurément pas sans plaisir que d'autres appareils de concentration pour les machines à vapeur, exécutés avec plus de précision qu'auparavant, donnent mieux que la vaporisation de 489 pouces cubes d'eau par heure et par surface de 100 pieds carrés. J'écris celte lettre ayant devant moi une machine solaire qui bat 150 coups à la minute : le but en est de mesurer la contenance cubique de la vapeur produite. Les expériences de vaporisation sont déjà tout à fait réalisées : ainsi, l'appareil n'est plus seulement à l'état de projet. C'est maintenant une vérité pratique que, dans l'avenir, on tiendra pour un des auxiliaires les plus indispensables de l'humanité. »

Dans cette lettre on pcMirrait, sans inconvénient, supprimer les passages relatifs à la puissance dynamique du soleil, car il y a longtemps que Pouillet a publié à ce propos des calculs beaucoup plus exacts que ceux d'Ëricsson. Le point essentiel à noter ici, c'est la vaporisation en une heure d'environ 8 litres d'eau pour une surface d'insolation de 9 "4, 28. Comme un litre d'eau exige à peu près &37 calories pour se réduire en vapeur, la quantité de chaleur recueillie dans cette dirconstance est 9,28 X 537

= 4303« ; ce qui fait 4303 : 60 == 71 • , 7 à la minute. II en résulte qu*£ricsson a recueilli 71,7 : 9,28 = 7%7 par minute et par mètre carré. Si Ton tient compte des circonstances favorables où il opérait, on verra que ce résultat s'écarte si peu des miens (puisqu'à Tours j'ai obtenu entre 6 et 7 calories par minute et par urètre carré}, que les appareils de concentration dont il s'est servi n'*étaient pas, comme il le reconnidt, du reste, lui-même, construits avec toute la précision désirable.

Rien dans la lettre d*Ëricsson ne peut nous éclairer sur la puissance des machines solaires qu'il a créées, en sorte qu on ne sait si elles avaient réellenieut une surface d'iusolation de 9 mètres carrés, ou sHl ne donne ce nombre que comme l'équivalent du cheval-vapeur. Selon toute probabilité, ce n'étaient encore là que des machines d essai semblables aux miennes. Mais, pour n'avoir reçu d'application que sur une petite échelle, la solution du problème n'en était pas moins complète.

Ericsson déclare d'ailleurs n'avoir construit ses machines que dans le courant de l'année oii il écrit sa lettre, c'est-à-dire en 1868. Or, si l'on veut bien se rappeler que dès l'année 1866 j'avais déjà deux petites machines à vapeur fonctionnant au soleil de. Tours, on me contesterd d'autant moins le mérite d'avoir devancé l'illustre ingénieur américain que je n'ai jamais fait mystère à personne de mes expériences. Au reste, quand une application nouvelle est près d'éclore, il est bien rare que deux ou plusieurs personnes n'en aient pas l'idée presque en même temps : comme on l'a déjà dit plus d'une fois, il semble que cette idée soit dans l'air. Je dois ajouter qu'un brevet d'un an pris le 4 mars 1861 pour mon récepteur

solaire assure à la France la priorité de ce genre d'essais. Si, par ordre de dates, Ericsson n^est pas le premier inventeur des machines solaires à vapeur, ou même à air chaud, on ne peut nier que, grâce au triple ascendant de son génie, de sa fortune et d'une longue expérience, il n'eût puissamment contribué aux progrès de cette nouvelle branche d application. Sa mort, regrettable à plus d'un titre, Test donc particulièrement au point de vue des essais qui ont couronné sa longue et belle carrière. Espérons^ du moins, que son illustre exemple sera suivi dans sa patrie adoptive, et que l'Amérique saura dignement soutenir la concurrence avec l'Europe relativement aux applications de la chaleur solaire, comme elle Ta déjà fait pour tant d'autres inventions.