LE DÉPLACEMENT DE L'ÉQUILIBRE

Supposons que nous ayons, en présence de l'eau, de la vapeur d'eau à 100 degrés, à une pression inférieure à. 76 centimètres. Cette vapeur n'est pas saturée* Étant à une pression moindre, elle renferme moins d'énergie utile que le même poids de vapeur d'eau saturée à 100 degrés : donc, moins d'énergie utile que le même poids d'eau à 100 degrés. Le changement d'état ne pouvant se faire que dans le sens de la destruction d'énergie utile, ne sera possible que de l'eau à la vapeur. Dans une atmosphère de vapeur non saturée, la vaporisation est donc seule possible, non la condensation.

Supposons, au contraire, que la vapeur ait pu être amenée et maintenue à une pression supérieure à 76 centimètres, toujours à 100 degrés. La vapeur est sursaturante. L'atmosphère, débarrassée de poussières, contient très fréquemment de la vapeur d'eau à une dose qui peut atteindre huit fois celle qui correspondrait à la saturation : la condensation ne se produit pourtant pas jusqu'à ce que des particules solides, ou encore des corpuscules électriques, viennent fournir des noyaux autour desquels des gouttelettes se forment. Comme la vapeur sursaturante, plus comprimée, contient plus d'énergie utile que la vapeur simplement saturée, et, par suite, plus que le liquide, c'est seulement dans le sens de la condensation que pourra se faire le changement d'état : jamais on ne verra le liquide passer directement à l'état de vapeur sursaturante.

A une même température, des variations de la pression suffisent donc pour changer le sens du phénomène. A une pression inférieure à la pression de saturation, le seul phénomène possible est la vaporisation;

à une pression supérieure, c'est la condensation. Dans un cas, c'est le phénomène dégageant de la chaleur qui est possible; dans l'autre, celui qui en absorbe. Dans les deux cas, le phénomène qui se produit est celui dans lequel l'énergie se dégrade, dans lequel l'énergie utile se détruit. Le retard à l'ébullition, si bien étudié par Gernez, le retard à la condensation, étudié par le physicien et météorologiste anglais Aitken, prennent fin par des changements d'états physiques inverses l'un de l'autre, mais qui se ressemblent en ce que tous deux comportent dégradation d'énergie.

Nous rattachons ainsi, dans un cas particulier, au principe de la dégradation de l'énergie, la grande loi du déplacement de l'équilibre, énoncée sous sa forme générale par M. Le Chatelier. Lorsqu'il y a équilibre entre plusieurs * substances chimiques prises sous divers états physiques, une augmentation de la pression provoque un changement qui diminue le volume : une diminution de la pression provoque, au contraire, une augmentation de volume. Sous cette forme, la proposition avait été énoncée, pour le cas d'un changement d'état physique, par Robin.

Dans le cas particulier de la vaporisation, nous voyons clairement qu'une augmentation de pression augmente l'énergie utile : une telle augmentation ne peut provenir que d'un travail effectué par la pression du dehors contre le système qui a dû, ainsi, diminuer de volume. Une diminution de pression diminue l'énergie utile d'une masse gazeuse, et l'équivalent de cette diminution se retrouve en travail effectué au dehors, ce qui implique une augmentation de volume du système.

Le principe n'est applicable qu'à un système en équilibre véritable, où les transformations réciproques des diverses phases de la matière sont également possibles, et — il faut ajouter — à un système en équilibre

stable. S'il était possible de réaliser un système où la pression d'équilibre allât croissant avec le volume, le moindre écart à l'équilibre irait s'exagérant, et le système serait instable : les corps explosifs en pourraient fournir des exemples.

De la règle de Robin, on doit rapprocher la règle de Moutier qui est un cas particulier de la loi du déplacement de l'équilibre par la température.

A une température plus élevée que celle où, pour la même pression, il y équilibré, le seul phénomène possible est celui des deux qui absorbe de la chaleur; à une température plus basse, celui qui en dégage. Comme pour le déplacement de l'équilibre par la pression, Ton pourrait, dans le cas général, rattacher le principe à la notion même d'équilibre stable, et vérifier que, toujours, le phénomène régi par la loi du déplacement de l'équilibre est celui qui entraine dégradation d'énergie.