CALORIMÉTRIE

Lorsque le niveau du liquide ne varie plus, lorsque le gaz a pris la température du ballon, on ouvre un gros robinet, qui permet à Pair extérieur de rentrer dans le ballon, et Ton ferme aussitôt le robinet. L^air rentré dans le ballon agit comme un piston pendant un temps très court : Tair du ballon éprouve une compression adiabatique. A la fin de cette compression, la pression de Tair est égale à la pression atmosphérique.

Le gaz, qui s'est écliaufTé pendant la compression adiabatique, se refroidit; le niveau de Tacide sulfurique monte dans le tube manométrique et s^arrête au-dessous du niveau primitif.

On a ainsi tous les éléments nécessaires pour mesurer les variations de pression qui correspondent à une même varialion de volume, d^une part dans la transformation adiabatique, d'autre part dans la transformation isothermique. Le rapport de ces deux variations de pression donne, d'après le théorème de Reech, le rapport des deux chaleurs spécifiques de Tair.

L'expérience est délicate : il est à craindre que la chaleur dégagée par la compression du gaz puisse se communiquer au ballon de verre. C'est pour éviter cette cause d'erreur que Ton emploie un ballon sphérique de grandes dimensions.

A volume égal, la figure sphérique est celle qui offre la plus petite surface. Le volume de la sphère est proportionnel au cube du rajon; la surface de la sphère est proportionnelle au carré du rayon. En augmentant les dimensions du ballon, i'intluence perturbatrice de la surface devient moins sensible.

L'expérience de Clément et Desormes avait été interprétée en faisant intervenir une propriété indiquée dans le Chapitre précédent : le produit de la pression par le volume qu'occupe une masse gazeuse est proportionnel à la température absolue. Cette propriété n'est pas générale; elle peut s'appliquer à l'air

*>4 CIAPIYBE III.

MA? iskCKKi^ rtM:^U Usiis qu'il s^fful împossîble de l^étendre

Le tli'r«>nrfne de Re)^^h affranckil re^pêrience de Clémenl e t Desi>rm^s de cette c«>a*iitic»B et ^opprîme one difficulté.

Clrment et £»e>i[»rmeï ont tr>:*a\ê pour le rapport de la chaleur >|;frrcii3<:|ue de r^kir sou> prefsioD constante, à la chaleur r|»-cîtique de l'air >i:»u> ^«Mume cc*D>tant, le nombre i ,354»

Au lieu d'opérer par c^mpresMon. on peut opérer par détente : le> Conclurions restent les mêmes.

Gav-Lussac et Welter ont trouvé, en opérant par détente, pour le rapport des deux chaleurs spécifiques de Tair, le nombre i .S^j.

Ils ont opt'ré entre les pressions de 144 et 1460 millimètres de mercure, entre — 20 degrés et \o degrés : le rapport des deux chaleurs spécifiques est demeuré constant entre ces limites.

Masson, en suivant la méthode de Gay-Lussac et Welter, a trouvé un nombre plus élevé, 1,4196.

A. Cazin a repris ces expériences sur la détente des gaz : il a signalé une cause d'erreur.

Lorsque le gaz, primitivement comprimé, s'échappe dans Tatmosphère, il atteint la pression nécessaire à la cessation de Técoulement avec une vitesse acquise, qui produit une oscillation de part et d'autre de Torifice. L'amplitude des oscillalions décroît très rapidement, jusqu'à ce que la pression soit la même de part et d'autre.

La quantité de gaz qui reste dans le ballon, à la fin de Topération, dépend de la phase d'oscillation au moment de la fermeture du robinet. Les valeurs correspondantes du rapport des chaleurs spécifiques sont tantôt plus petites, tantôt plus grandes.

CALORIXÊTRIE. 05

Cazin a essavé de résoudre celte difficulté en mesurant la «lurée d'ouverture du robinet. II faisait un j^rand nombre d'e\.- |»ériences en partant d^un même excès initial de pression pour des durées d'ouverture du robinet différentes, et il mesurait «lans chaque cas l'excès final de pression.

Si l'on trace une courbe ayant pour abscisses les durées d'ouverture du robinet, et pour ordonnées le rapport des deux excès de pression, la courbe présente d'abord des sinuosités et devient ensuite régulière. Le point de la courbe où les sinuosités disparaissent servait à déterminer Texcès final de pression propre à calculer le rapport des deux chaleurs spécifiques.

Le Tableau suivant renferme, d'après les expériences de Cazin, le rapport de la chaleur spécifique sous pression constante à la chaleur spécifique sous volume con>tantpour différent* ;:az.

Air I , |i

0\ygène i , 1 1

Azote 1,(1

Hydroj^ène i , 4 1

Oxyde de carbone i , î i

Gaz ammoniac i ,3a8

Acide carbonique i ,291

Protoxyde d'azote 1 , iSj

Acide sulfureux i ,'?Xr?.

Ëthylène ' j^'7

Kther 1 ,079

Le rapport des deux chaleurs spécifiques est sensiblement le même pour les gaz difficilement liquéfiables; ce rapport diminue pour les gaz facilement liquéfiables.

A/ï Thei'm odrna m ifjue.

La tléteiile adiabaiîque des gaz permet de mesurer le rapport de^ deux chaleurs spécifiques, sans qu'il soit nécessaire de connaître la loi même de détente adiabatique, c'est-à-dire la relation qui existe entre la pression et le volume d'une niasse gazeuse qui éprouve une transformation, soit par détente, soit par compression, mais dans tous les cas sans variation de chaleur.

(H'tte loi a été donnée par Laplace.

Lorsqu'une masse gazeuse éprouve une transformation adiabatique, le produit de la pression par une puissance du volume éf^ale au rapport des deux chaleurs spécifiques est une quantité constante.

Cette loi n'est rigoureusement exacte que dans le cas où le gaz suit la loi de Mariotte : les coefficients de dilatation du gaz sous pression constante et sous volume constant sont alors égaux. Lorsque les gaz ne suivent pas la loi de Mariotte, la puissance du volume qui entre dans la loi de Laplace n^esl ])lus rigoureusement égale au rapport des deux chaleurs spécifiques du gaz : il faut faire une correction relative à l'inégalité des deux coefficients de dilatation du gaz.

Si l'on appelle, pour abréger, coefficient de détente la puissance à laquelle il faut élever le volume pour satisfaire à la loi de Laplace, le coefficient de détente à la température de la glace fondante est égal au rapport des deux chaleurs spéci-

CALORIMÊTRIE.

fiques du gaz, multiplié par le rapport du coefficient de dilatation sous volume constant au coefficient de dilatation sous pression constante.

La loi de transformation adiabatique peut se représenter par une courbe, comme on l'a fait pour la loi de transformalion isothermique ou de compressibilité à température constante, en prenant pour abscisses les volumes, pour ordonnée> les pressions.

Supposons que la masse de gaz occupe un volume égal à l'unité sous la pression de Tatmosphére. On peut calculer, d'après la loi de Laplace, les pressions exercées par le gaz, lorsque le volume du gaz devient 2 fois, 3 fois, . . . , 10 fois le volume primitif.

Afin de montrer la différence qui existe entre la transformation isothermique et la transformation adiabatique, on a mis en regard, dans le Tableau suivant, les pressions calculées dans les deux sortes de transformations. On a pris pour coefficient de détente le nombre i,4i< <iui se rapporte à Tair et Miiv gaz analogues.

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