L’ACIDE CARBONIQUE DE L’AIR

DOSAGES EXÉCDTF.S A 1)0110 DD BALLON (( I.E ZÉNITH » pendant la I'HEMIère ascension.

Le gaz acide carbonique, entrevu pour la première fois, par Van-IIelmont, au commencement du dix-septième siècle, étudié par Black en 1757, et plus tard par Lavoisier et Priestley, joue un rôle considérable à la surface du globe. Disons d’abord que sa présence dans l’atmosphère peut être manifestée très-facilement. Si, comme l’a fait le chimiste anglais Black, on expose à l’air de l’eau de chaux limpide et claire, on ne tarde pas à voir le liquide se couvrir d’une pellicule cristalline. C’est du carbonate de chaux qui a pris naissance, par l’union de l’acide carbonique contenu dans l’air, avec la chaux dissoute dans l’eau.

Thénard, en 1812, imagina une méthode d’analyse propre à déterminer exactement la proportion de l’acide carbonique existant dans l’atmosphère. Il faisait entrer de l’air dans un grand ballon, oh l’on avait préalablement fait le vide ; il y versait de l’eau de baryte qui absorbait l’acide carbonique en le précipitant à l’état de carbonate de baryte. Il était facile de déduire le poids de l’acide carbonique de celui du sel insoluble obtenu. Thénard a reconnu que 10, OUI) parties d’air en volume contiennent de 3,71 à 4,00 d'acide carbonique, ou, en d’autres termes, que 100 litres d’air renferment en moyenne 4 centimètres cubes de ce gaz.

Théodore de Saussure, entreprit des expériences analogues : il étudia à la surface du sol les variations de proportion de l’acide carbonique dans l’air, suivant les saisons, et ses dosages sont résumés par le tableau suivant :

10,000 parties d’air ont donné les quantités suivantes d’acide carbonique en volume :

51 janvier. . . tp

20 août. . . .

2 janvier. . .

21 juillet . . .

7 janvier. . .

15 jui’lct . . .

Moyenne d’hiver en a

olumc. .

4,79 d'été 7,13

Plus tard , M. Boussingault exécuta un remarquable travail sur le même sujet, et opéra de nombreux dosages d’acide carbonique atmosphérique à

l’aide d’une méthode devenue classique. Un certain volume d’air, dépouillé de la vapeur d’eau par son passage à travers de la ponce sulfurique, circule dans des tubes en U, remplis de pierre ponce imbibée d’une solution de potasse caustique. L’augmentation des poids de ces tubes, donne le poids d’acide carbonique qu’ils ont retenu. — M. Boussingault a trouvé que le volume d’acide carbonique contenu dans 10,000 parties d’air, était de 3,9 pendant le jour, et 4,2 pendant la nuit.

On sait que les proportions d’acide carbonique de l’air, sont soumises à des variations à la surface du sol ; suivant que l’on opère, par exemple, dans le voisinage des plantes à feuilles vertes, qui absorbent l’acide carbonique ; suivant que l’on exécute des dosages, pendant le jour, ou pendant la nuit, etc., ou obtient des résultats différents. On sait encore que bien des causes tendent à élever cette proportion, tandis que d’autres tendent à la diminuer.

M. Péligot a calculé que les 550 millions de quintaux métriques de houille que l’on brûle tous les ans en Europe, doivent produire environ 80 milliards de mètres cubes d’acide carbonique. Tous les êtres vivants contiennent dans leurs tissus du charbon qui, à leur mort, brûle lentement et fournit de l’acide carbonique ; pendant leur vie, ils produisent constamment encore de l’acide carbonique par leur respiration. — Les volcans, les sources thermales lancent constamment dans l’air des quantités énormes d’acide carbonique. U est vrai que ces phénomènes, comme l’a démontré M. Dumas, passent presque inaperçus tant est considérable la masse de l’atmosphère.

D’ailleurs, plusieurs causes, exercent une action inverse des précédentes, et tendent à faire disparaître une partie de l’acide carbonique contenu dans l’air.

L’eau des mers, des fleuves, renferment en grande abondance de l’acide carbonique, sans doute fournie par l’eau de pluie qui se dissout par sa chute au sein de l’atmosphère. Certaines roches naturelles s’emparent par leur décomposition de l’acide carbonique de l’air, et le fixent à l’état solide. Les végétaux enfin, sous l’influence de la lumière, absorbent l’acide carbonique, le décomposent, retiennent le carbone et exhalent l’oxygène. Les plantes purifient ainsi l’air vicié par les animaux.

Grâce à cûs actions compensatrices, qui constituent une des plus belles harmonies de notre globe, la proportion de l’acide carbonique, dans l’air, reste à peu près constante à la surface du sol. Les analyses nombreuses exécutées à ce sujet le démontrent d’ailleurs. Voici la moyenne des résultats obtenus.

10,000 parties d’air renferment à la surface du sol en volume :

D’après M. Tli. de Saussure. . . . 4,15

— Thénard 4.00

— Verver 4,20

— M. Boussingault .... 4,00

— M. Truchut 4,09

— M. Ilenncbcrg 3.20

— M. Sehulzc 2,90

En présence de nombreux résultats concordants, il sera permis de mettre en doute les chiffres fournis par les deux derniers chimistes allemands, MM. lienneberg et Scliulze, qui paraissent beaucoup trop faibles. Ou peut admettre en toute certitude que 10,000 parties d’air, en volume, renferment environ à la surface du sol 4 parties d’acide carbonique.

Si l’atmosphère a été souvent analysé à la surface des continents ; si l’on connaît la composition des parties basses de l'Océan aérien au fond duquel nous vivons, on ne sait presque rien de sa constitution dans ses régions élevées. — L’air est un mélange, par conséquent, il y a lieu de se demander, si la proportion des gaz qui le constituent ne varient .

pas avec les altitudes; si les quantités d’humi- I

dite, d’acide carbonique, d’ammoniaque , d’acide nitrique qu'il renferme, ne vont pas en diminuant à mesure que l’on s’élève, au-dessus du niveau de la mer. De nombreux problèmes à résoudre, s’offrent ainsi au chimiste; pour en trouver les solutions , d’une façon précise , il faut qu’il opère scs dosages au sommet des montagnes, ou dans la nacelle des aérostats.

La détermination de la quantité d’acide carbonique contenu dans l’air, à différentes altitudes, a été déjà entreprise en 1873 , par M. P. Truchot', au som-

met du Puy-de-Dôme et du pic de Sancy. Ce savant chimiste a fait passer de l’air dans de l’eau de baryte préalablement titrée, a laissé déposer le carbonate formé, puis a titré de nouveau la liqueur limpide surnageante en en prélevant une certaine quantité à l’aide d’une pipette.

Les résultats obtenus par M. Truchot ont indiqué une diminution rapide d’acide carbonique avec l’altitude ; mais il nous a semblé qu’il y avait un intérêt réel à analyser l’air, loin de la terre, dans la nacelle de l’aérostat, là où l’on a abandonné complètement le sol, qui doit exercer une grande influence sur l’atmosphère qui en baigne la surface. 11 est probable que le massif d’une montagne influe sur l’air qui l’enveloppe, il est possible que cet air diffère sen-

1 Comptes rendus de l'Académie des sciences, t. LXX, p. 075.

siblement de celui qui se trouve à la même altitude au-dessus des plaines et loin de tout contact terrestre.

Ces motifs ont déterminé la Société française de navigation aérienne, à me confier le soin de doser l’acide carbonique de l’air, à différentes altitudes dans la nacelle du ballon le Zénith.

L’appareil habituellement employé pour ces dosages, et qui consiste comme nous l’avons vu précédemment à déterminer l’augmentation de poids, de tubes à potasse caustique, où a été retenu l’acide carbonique d’un certain volume d’air, ne pouvait être avantageusement employé en ballon. Nous avons eu recours à une disposition nouvelle dont M. Hervé-

Mangon nous a suggéré l’idée, d’après leprincipe de la méthodeque M. Rc- ; ; gnault a employée pour

les dosages de l’acide carbonique dégagé dans la respiration des animaux.

Notre appareil, représenté fig. 1, tel qu’il a été disposé à bord du Zénith, consiste en deux tubes de verre, fermés à la lampe à leur partie inférieure , et munis d’un bouchon à leur partie supérieure. Leur hauteur est de 0'“,38, leur diamètre de 0 m ,03 ; tous deux sont fixés à une planchette de boisC, qui permet de les manier commodément. Ces tubes sont remplis de pierre ponce lavée et calcinée, imbibée d’une solution concentrée de potasse caustique, préalablement précipitée par le chlorure de baryum, et parfaitement exemple d’acide carbonique. L’air extérieur appelé à l’aide d’un aspirateur à retournement, mis en communication avec le tube E, était prélevé à G mètres audessous de la nacelle, à l’extrémité d’un mince tuyau formé par des tubes à gaz reliés à l’aide de caoutchouc au tube A. L’air extérieur traversait d’abord un tube en U, représenté sur notre figure eu R, et rempli de coton destiné à arrêter les parcelles de sable servant de lest, qui eussent pu introduire de l’acide carbonique étranger à l’air, par l’apport de petits fragments de carbonate de chaux. Il arrivait à la partie inférieure du premier tube à potasse, qu’il traversait de bas en haut, et s’engageait de la même manière, dans le second tube. En circulant dans ces deux tubes , l’air était absolument dé-

Fig. 1 — Appareil de MM. Hervé-Mangon et Gaston Tissnndier pour doser l'acide carbonique rte l’air, tel qu’il était disposé à bord du ballon le Zénith.

A. Entrée de l’air extérieur. — B Tube à coton destiné à arrêter les poussières. — C. Tubes remplis de pierre ponce imbibée de potasse exempte de carbonate. — D. Flacon renlermant de l’eau de baryte. — E. Tube communiquant avec aspirateur à retournement.

pouillé de l’acide carbonique qu’il contenait. A la sortie, il passait dans un flacon laveur D, qui est resté limpide pendant toute la durée des expériences.

L'aspirateur, que nous n’avons pas représenté sur notre figure, contenait 22 litres d’eau additionnée du tiers de son volume d’alcool qui avait pour butd’empêclier la congélation du liquide par le froid. Sans cette précaution nous n’eussions pas réussi à exécuter nos expériences, car l’eau destinée à humecter lu surface de la boule de notre thermomètre mouillé, n’a pas tardé à se congeler sous l’influence de — 4 °.

Notre première expérience a été commencée le 23 mars à 8 h. 43 ni. du soir à l’altitude de 890 mètres au-dessus du ni ■ veau de la mer. Elle a duré jusqu’à 10 h.

7 m. Dans cet espace de temps nous avons fait passer dans nos premiers tubes 110 litres d’air, en retournant cinq fois l’aspirateur. L’aérostat est resté sensiblement sur l’horizontale; sa hauteur n’a varié que de 1 00 mètres environ.

Notre deuxième expérience a été faite le 24 mars, de 3 h. 35 à 4 h. 30 du matin.

Pendant tout ce temps l'aérostat a plané à l’altitude de 1,000 mètres. La pression barométrique est restée presque absolument constante. Par suite de quelques dispositions à donner à notre appareil , nous n’avons lait passer dans nos seconds tubes que 60 litres d'air.

Les tubes à potasse, après ces expériences qui se sont exécutées dans les conditions les plus favorables, ont été rapportés à terre, parfaitement intacts, grâce à un emballage minutieux. Les 'deux tubes fixés à la planchette de bois C, étaient introduits dans une petite caisse de bois, garnie de ouate. Une fois le couvercle fermé, ils se trouvaient introduits de coton de toutes parts, et ils ont pu supporter sans inconvénients les secousses de la descente.

M. Ilervé-Mangon et moi, nous avons déterminé la proportion d'acide carbonique absorbé dans chaque expérience, en séparant le gaz de la façon suivante :

Chaque tube à pierre ponce potassique a été muni successivement, à sa partie supérieure, d’un entonnoir A (fig. 2), où l’on a introduit de l’acide sulfurique étendu d'eau. Ce liquide décomposait le carbonate de potasso formé; l’acide carbonique isolé était

chassé à travers un tube à dégagement dans une longue éprouvette de verre graduée D , remplie de mercure et retournée sur une cuve à mercure C.

Le tube à potasse B, retenu par une pince, incliné environ à 45°, comme le représentclafigure 2, était à moitié entouré d’une feuille métallique, qui permettait de le chauffer à l’aide d’un bec Bunsen. On arrivait ainsi à faire bouillir le liquide, et à chasser les dernières traces de gaz dans l’éprouvette graduée. Après avoir recueilli dans l'éprouvette D, les gaz (air et acide carbonique) contenus dans les deux tubes à potasse, ayant servi à la première expérience on a déterminé le volume de l’acide carbonique, en l’absorbant par une solution concentrée de potasse caustique. Les corrections de pression, de température, ont été calculées très-exactement ; les lectures des divisions de l’éprouvette graduée, comme celle du baromètre et du thermomètre , placées dans son voisinage, ont été faites à l’aide du cathétomètre. L'expérience a été recommencée de la même façon pour les tubes à potasse de la deuxième expérience. Voici les résultats de nos dosages :

Volume d'acide carbonique contenu dans 100 DO d air

Altitude. à 0* et à 760 imllim

800 à 890 mètres. . » & . . . . 2,40

1,000 mètres. 3,00

Fig. 2. — Extraction de l’acide carboniqu-, . recueilli dans les tubes de MM. Ilervé-Mangon et Gaston Tissaudier.

A Entonnoir au moyen duquel on introduit de l’eau additionné d’acide sulfurique duns le tube B. C. Cuve à mesure, où s’engage le tube de dégagement. — D. Tube gradué destiné à recueillir l’acide carbonique 5 l’état gazeux.

La différence entre ces deux chiffres, est dans les limites de variation des expériences exécutées à terre. Ces résultats semblent indiquer que la proportion d’acide carbonique contenu dans l’air, décroît avec l’altitude. Mais nous devons faire observer que pour obtenir des conclusions certaines, il est indispensable de faire des dosages à des hauteurs plus considérables dans des ascensions exécutées dans les hautes régions de l'atmosphère. Nous espérons pouvoir compléter prochainement nos premières déterminations et fournir des faits positifs, sur les variations de la quantité d’acide carbonique contenu dans l’air à différentes altitudes.

Nous ajouterons enfin que la méthode d’analyse, employée par nous à bord du Zénith, a été précédemment étudiée à la surface du sol, et que nous avons déterminé par de nombreuses opérations préparatoires les conditions du fonctionnement de l'appareil.

Caston Tissandier.

P. S. L'article qui précède était composé et mis en pages, avant l’épouvantable catastrophe du Zénith, lors de son ascension à grande hauteur. Au milieu de notre douleur, nous n’avons ni la force ni le courage d’y rien changer, avant le tirage de la livraison. G. T.

CHRONIQUE

le baromètre A la campagne. — Pour les Parisiens en général, il n’y a que trois espèces de baromètres:

le baromètre à mercure, le baromètre à boyau et le chat. Au village, tout est baromètre.

Parmi les oiseaux de basse-cour, les pigeons sont à peu près les meilleurs indicateurs du temps. Quand ils se posent sur la couverture d'une grange, en présentant le jabot au levant, soyez assuré qu’il pleuvra le lendemain, s’il ne pleut pas déjà pendant la nuit. S’ils rentrent tard au colombier, s’ils vont butiner au loin dans la plaine, signe de beau temps. S’ils regagnent le logis de bonne heure, s’ils picorent aux environs de la ferme, pluie imminente.

Les pronostics des poules ne sont pas moins certains: quand elles se roulent dans la poussière, en hérissant leurs plumes, signe d'orage prochain. Même prophétie de la part des canards quand ils se mettent à plonger, à battre des ailes et à se poursuivre joyeusement sur la mare. Si, par un temps magnifique, le cultivateur voit sa vache lécher les murs de son étable, qu’il se hâte de rentrer son fourrage. La vache lèche le salpêtre que l’humidité de l’atmosphère fait suinter delà muraille ; pluie pour le lendemain. Encore de la pluie silos abeilles rentrent longtemps avant le coucher du soleil et avec un inaigre butin. Toujours de la pluie lorsque les corbeaux sont éveillés de bonne heure et qu’ils crient plus qu’à L’ordinaire. Quand au contraire, les pierrots sont matineux et babillards, c’est du beau temps pour l'après-midi. Les hirondelles volentelles en rasant la terre, l’orage n’est pas loin ; disparaisscnl-clles dans les nuages, vous pouvez vous 'mettre en route. Quand le rossignol chante clair toute la nuit on peut compter sur un beau lendemain. C’est tout le contraire quand les grenouilles entament leur concerts, quand les chouettes houloulcnt et quand les bergeronnettes sautillent ! le long des fossés. Ce no sont pas seulement les animaux ; et les oiseaux qui indiquent les changements de temps aux habitants des campagnes. Si le malin, la lame de la faux , reste sèche, bon signe ; si elle prend de l'humidité, se