DÉBITS DES LIQUIDES

conjugués pour aller porter la plume écrivante au contact du cylindre.

Dans la figure 117, on aperçoit seulement l'extrémité de la plume, au moment où elle trace u;ie courbe sur le cylindre. Avec cette disposition , les frottements sont très-réduits , car les poulies d'aluminium tournent avec une extrême facilité et le glissement sur l'eau est aussi très-facile.

Pour que le style soit conduit en ligne parfaitement droite, il faut prendre certaines précautions : quand les parois des canaux et celles des flotteurs sont toutes deux mouillées par l'eau, il se manifeste, en vertu de la capillarité, une tendance à un déplacement latéral qui fait coller les curseurs contre les parois des canaux. On supprime cette tendance en passant les curseurs sur la flamme d'une bougie, afin de les enduire de noir de fumée; dès lors, ils ne sont plus mouillés par l'eau, et comme l'eau mouille, au contraire, les parois des canaux, les curseurs se trouvent maintenus, par une répulsion liée à la capillarité même, dans l'axe des canaux sur lesquels ils glissent. Grâce à cette précaution, le style obéit, sans saccades, au changement de niveau de l'eau dans le vase où se trouve le flotteur et fournit des courbes tout à fait satisfaisantes.

Du rhéographe, appareil îsiscriptetir des débits.

Dans beaucoup d'expériences il est avantageux d'avoir la mesure des phases d'un écoulement. Un grand nombre d'appareils peuvent donner cette mesure ; les uns sont fondés sur le principe de la balance, les autres sur celui des aréomètres. Voici une disposition que l'on peut employer en certains cas.

La figure 118 représente le pluviomètre inscripteur d'Hervé Mangon. On fait arriver l'eau de la pluie dans l'entonnoir P qui la conduit dans un vase C, où son niveau s'élève graduellement, entraînant avec lui le flotteur F. Celui-ci est relié par-dessus la roue N à un contre-poids qui descend du même mouvement dont le liquide s'élève; ce curseur porte un style inscripteur; on voit sur le papier la trace de sa descente saccadée.

Cette disposition produit un tracé renversé, puisque la ligne s'abaisse à mesure que le niveau de l'eau s'élève ; en outre, l'origine de la courbe se trouve à droite du papier. Ce retourne-

ment complet permet de lire le tracé dans sa position régulière en retournant la feuille sur laquelle il est écrit.

On voit en haut et à gauche du papier, un tracelet I qui laisse une ligne horizontale : c'est le zéro de la graduation; il se trouve

Fig. 118. Pluviomètre inscripteur d'Hervé Mangon.

en bas de la figure quand on a retourné le papier. Enfin le mouvement d'horlogerie H est réglé pour une marche très-lente, afin de fournir des tracés de très-longue durée.

Cette disposition remplit toutes les conditions d'un bon pluviomètre, mais ne saurait s'appliquer à l'inscription de l'écoulement des liquides de l'organisme. En effet, dans le pluviomètre de

DÉBITS DES LIQUIDES. 221 Mangon, l'eau elle-même pénètre dans l'appareil, c'est elle qui soulève le flotteur ; or il ne serait pas possible de laisser entrer dans un appareil de ce genre du sang ou de l'urine dont on voudrait obtenir la courbe d'écoulement. C'est pour cela que j'ai donné à l'instrument nommé rhéographe, une disposition qui sépare le liquide dont on veut inscrire le mouvement de celui qui porte le flotteur.

L'appareil se compose de deux cylindres contenant chacun un flotteur et communiquant largement par un tube de caoutchouc. Les deux flotteurs sont guidés à peu près comme celui de la figure 116, mais avec deux fils, afin d'éviter les mouvements de rotation qu'ils pourraient prendre sans cela. On introduit dans les cylindres une certaine quantité de liquide, afin que les flotteurs surnagent. L'un d'eux porte une plaque couverte du papier sur lequel se fera le tracé. C'est par l'ascension du flotteur que cette plaque s'élèvera en frottant contre le style traceur qui sera, pendant ce temps, porté, d'un mouvement uniforme, de droite à gauche. De sorte que le tracé sera renversé comme dans le pluviomètre de Mangon. Toute la différence c'est que dans la disposition que j'ai adoptée, c'est le style qui reçoit le mouvement de translation latérale, tandis que le papier se meut suivant la verticale.

Quant à la manière de séparer le liquide déversé de celui qui remplit l'appareU, elle consiste en ce qu'on reçoit ce liquide dans une éprouvelte flottante placée dans le cylindre qui communique avec celui où se trouve le flotteur.

En changeant le volant du rouage d'horlogerie qui entraîne le style, ou en se servant pour cet entraînement d'un axe plus ou moins rapide, on règle l'appareil, suivant la manière ordinaire pour des écoulements vîtes ou lents.

D'autres fois, je me suis servi d'un style qui s'élève ou s'abaisse directement suivant les changements du niveau du liquide et j'écrivais les tracés sur un cylindre tournant.

Un autre instrument de petit volume a été employé à l'observatoire de Montsouris; il est connu sous le nom d'udomètre de Bréguet, figure 119. Un cylindre P recevant l'eau de la pluie par un tube souterrain contient un flotteur qui, au moyen d'une crémaillère, actionne une roue dentée qui porte un colimaçon. Sur ce dernier repose l'aiguille inscrivante ; quand celle-ci est élevée au sommet de sa course, elle retombe et est en position pour inscrire une courbe nouvelle.

Quel que soit le procédé qu'on préfère, qu'on se serve du flotteur ou de l'éprouvette plongeante, cette méthode suppose l'emploi d'un cylindre qui tourne avec plus ou moins de vitesse sui-

Fig. 119. Udographe de Bréguet.

vaut la durée de l'expérience. La disposition la plus simple consiste à placer sur l'axe du cylindre une poulie de grand diamètre qu'une courroie sans fm relie à un moteur d'une vitesse convenable. Suivant la durée de l'expérience, on prend, pour actionner la poulie, un moteur qui fasse un tour en un jour, en une heure, en une minute, etc. ^

Courbes des débits du cœur.

Le mode d'inscription qui vient d'être indiqué est susceptible de nombreuses applications en physiologie. Je l'ai employé avec succès pour étudier les variations du débit du cœur qui se produisent sous l'influence des changements de la température ambiante, des pressions que le sang doit vaincre, ou de l'action de certaines substances sur le cœur.

1. J'ai d'abord essayé de faire construire un rouage capable de fournir un très-grand nombre de vitesses différentes, mais, au lieu de cet appareil unique, il m'a semblé bien plus commode d'employer des moteurs différents selon le besoin.

Le problème était celui-ci : il est bien démontré que la chaleur accélère les mouvements du cœur et que le froid les ralentit ; on peut se convaincre de la réalité de ce fait en faisant circuler, à travers un cœur isolé, du sang dont on élève ou dont on abaisse la température. Mais les systoles accélérées par la chaleur envoient chacune moins de sang que les systoles ralenties par le froid. Le changement de fréquence des impulsions cardiaques estil plus ou moins compensé, au point de vue du débit total, par le changement de volume des ondées que le cœur envoie? C'est ce qu'il fallait déterminer.

D'anciennes expériences, dans lesquelles j'avais mesuré le débit cardiaque, d'après le temps nécessaire pour remplir une éprouvette d'une capacité de I/IO de litre, m'avaient montré que, sous l'influence d'un certain degré d'échauffement, le cœur augmente son débit, c'est-à-dire son travail, tandis qu'un échauffement plus fort fait diminuer ce débit. Mais cette méthode grossière ne permet pas de saisir l'instant ni le degré de température où le travail cesse d'augmenter et commence à diminuer. Le mode d'inscription au moyen de l'éprouvette flottante donne la courbe de ce phénomène et fournit tous les renseignements voulus ; il démontre clairement que, par l'élévation de la température, le cœur précipite ses battements et produit une plus grande somme de travail, jusqu'à un certain degré à partir duquel, tout en accélérant de plus en plus son rhythme, le cœur fait de moins en moins de travail, c'est-à-dire envoie dans les artères des ondées de plus en plus petites. Cette conclusion ressort de l'examen des figures 120 et 121.

La figure 120 correspond à cinq séries d'expériences faites avec des cœurs de tortues soumis à une circulation artificielle de sang de bœuf. La température ambiante était d'environ 32° centigrades. Le cœur était placé dans un flacon plein d'air et mis en communication avec un tambour à levier. De cette façon, les changements de volume du cœur s'inscrivaient*; leur amplitude correspondait au volume de chaque ondée ventriculaire. La figure 121 représente, sous les mêmes numéros d'ordre que dans la figure 120, les courbes du travail ou débit du cœur; chaque expérience dure 5 minutes et demie.

1 . Voir, pour le mode d'inscription des changements de volume des organes, chap. m.

Courbes de la miction.

Une importante application de l'inscription d'un débit peut être faite en médecine ; elle est relative au diagnostic de certaines aiïections des voies urinaires. L'observation directe montre que, dans certains cas d'atonie des parois vésicales, vers la fin de la miction, l'urine est expulsée avec une grande faiblesse. La mesure graphique du débit de la miction fournira des renseignements bien plus précieux que l'observation seule. Il n'est pas douteux que cette méthode n'apporte de nouveaux éléments de diagnostic, en montrant, par une courbe fidèle, si la lenteur de l'émission se produit au début ou à la fin de l'émission des urines, ou si elle porte sur toute sa durée.

Courbe d'un écoulement continu obtenue d'après, des mensurations discontinues.

Si l'écoulement d'un liquide est très-peu abondant et ne se fait que goutte à goutte, comme cela arrive pour la plupart des sécrélions, les variations sont trop faibles pour produire une action sensible sur le flotteur ou sur l'éprouvette ; le mode d'inscription devra donc être différent. C'est au moyen du compte-gouttes à signal que cette inscription devra se produire.

On a vu page 163 que chaque goutte qui se détache d'un ajutage d'écoulement tombe sur une palette et y produit un choc capable de provoquer un signal transmis par l'air à un appareil inscripteur. Dans la disposition que nous avons indiquée et figurée, on comparait deux écoulements simultanés, d'après le rapprochement des signaux que chacun d'eux produisait selon la fréquence des gouttes tombées. Ce mode d'estimation des débits, quoique bien supérieur à ce que ferait constater l'observation comparative des deux écoulements, n'est pas encore suffisamment précis. Il est assez difficile, en effet, de comparer la fréquence des gouttes tombées en un temps donné ; cela nécessite une numération lente et fastidieuse. Aussi, est-il préférable de transformer le compte-gouttes à signal en un appareil qui trace la courbe de la fréquence des gouttes tombées.

Nous avons indiqué déjà des solutions analogues; il suffit de se reporter aux procédés d'inscription des espaces parcourus à chaque instant d'après un nombre de tours de roues*, on y trouvera une disposition d'appareil qui se prête également bien à tracer la courbe de fréquence d'une série de signaux provoqués par un phénomène quelconque, la chute de gouttes liquides par exemple.

Le jeu de l'échappement de l'odographe suppose la dépense d'une certaine force motrice ; comme la chute d'une goutte de liquide serait incapable de développer une force suffisante, c'est à l'électricité qu'on recourra pour la produire. Chaque goutte qui tombe n'aura qu'à provoquer la rupture d'un circuit de pile de relais chargé d'actionner, à l'aide d'un électro-aimant, l'échappement du rouage.

Quant à la chute de chaque goutte, on pourra toujours lui donner la force nécessaire pour rompre le courant, en la faisant tomber de plus ou moins haut, c'est-à-dire, sans changer la position de l'ajutage d'écoulement, en abaissant plus ou moins le niveau où se trouve la palette sur laquelle chaque goutte vient tomber.

Enfin, dans certains cas où l'écoulement est un peu plus abondant, mais où il doit être inscrit pendant un temps très-prolongé, il est avantageux de se servir d'un appareil que les météorologistes ont employé pour mesurer les quantités de pluie tombées. Je veux parler d'un double auget à bascule dont chaque moitié se présente tour à tour devant l'orifice d'écoulement, et se déverse quand elle est remplie. Chaque oscillation dudit appareil exprime l'écoulement d'une certaine quantité de liquide: celle qui est nécessaire à provoquer le mouvement de bascule et que l'expérience a déterminée préalablement. Or, chaque oscillation provoque, en rompant un circuit électrique, l'échappement d'une dent du rouage écrivant. Il va de soi que, suivant l'importance du débit qu'on veut étudier, on doit employer des godets basculants de capacités plus ou moins grandes.

Les divers appareils dont on vient de voir la description fournissent le moyen d'inscrire les débits de liquide, quelle que soit leur ténuité ou leur abondance, c'est-à-dire dans tous les cas qui peuvent se présenter.

L Voyez la description de l'odographe, p. 184.

Courbe des vitesses d'écoulement.

Il faut nous arrêter un instant sur un autre mode d'inscription du mouvement des liquides qui semble très-différent au premier al)ord de celui qui vient d'être exposé, et qui pourtant est en réalité du même ordre, je veux parler de la courbe des vitesses.

Dans les expériences faites au moyen de l'odographe sur la translation des véhicules, la courbe des espaces parcourus s'inscrit sous l'influence d'échappements intermittents ; on vient de voir que celle des quantités de liquide versées s'inscrit avec le même appareil. Le transport plus rapide d'un véhicule, l'écoulement plus rapide d'un liquide sécrété, s'accompagneront tous deux du même effet : l'accélération de la marche du style inscripteur; ces deux actes s'exprimeront tous deux, dans le tracé, par l'ascension plus rapide de la courbe. Ceci posé, voyons quel parti on peut tirer de ces modes d'inscription ; ce que nous dirons de l'un s'appliquera également bien à l'autre.

La courbe des volumes versés à chaque instant fournit des renseignements complets sur la manière dont un écoulement s'est produit :

1° Elle donne la mesure de la quantité versée à tout instant, depuis le commencement de l'expérience, d'après la hauteur atteinte par le tracé à telle ou telle division du temps. Du moment où l'on connaît la quantité de liquide qui correspond à chaque degré de l'axe des ordonnées : goutte, centimètre cube ou litre, il suffit de compter les degrés parcourus dans le sens vertical pour avoir la mesure du liquide versé.

2° Elle fournit, par une construction géométrique très-simple, l'indication de la vitesse moyenne de l'écoulement. En effet, si l'on joint par une droite l'origine et la fm de la courbe tracée, l'intersection de cette ligne avec celle qui correspond à l'unité de temps exprimera la vitesse cherchée, car elle fournira le rapport du volume écoulé à l'unité du temps. On voit, au premier coup d'œil, que plus cette droite qui joint l'origine à la fin de la courbe s'approchera de la verticalité, plus elle exprimera un écoulement rapide.

3» Enfin, la courbe des volumes écoulés fera connaître, à cha- '

VITESSE d'un Écoulement. . 229

que instant, la vitesse d'écoulement, d'après l'inclinaison qu'elle présente au point observé. Pour chaque point, en effet, comme pour la courbe des vitesses moyennes, la vitesse exprimée sera d'autant plus grande que la ligne tracée s'approchera davantage de la verticalité. On comparera avec précision la vitesse de l'écoulement en deux points quelconques de la courbe, en menant des tangentes à cette courbe en ces deux points, puis en mesurant l'angle que ces tangentes font avec l'axe des abscisses.

La courbe des vitesses d'une variation quelconque présente certains avantages :

P Elle occupe sur le papier un espace beaucoup moindre que celle qui totalise dans le déplacement du style les espaces successivement parcourus, les volumes de liquide successivement versés, etc.

2° Elle fournit, sous une autre forme, les mêmes renseignements que la courbe des espaces, puisque les aires contenues entre cette courbe et les deux axes coordonnés expriment des totaux. Mais pour obtenir la courbe des vitesses, il faut faire une construction géométrique fort simple, mais assez longue; ou bien, si l'on veut tracer directement cette courbe, il faut recourir à des appareils spéciaux un peu compliqués. (Voir Technique, ch'-^D. 11.)