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Idées des physiciens et des ehimistes sur la vapHur. il 7 3 r^rit ans. Déiinitioa de la Tapeur, dans VEncyclofédie. — SypoLiftse it* it.*s^it

Ayant de décrire les machines à vapeur, a\aat d'essayer de dérouler devant les veux du lecteur les conséquences de cette merveilleuse et puis-ante application des lois de la physique, je voudrais lui donner une idée précise de ce qu'est la vapeur ellemême, de la manière dont elle se produit, des circonstances qu'on observe dans sa [formation, des lois en6n qui président aux variations de sa force élastique. SaAS celte étude préalable, nous ne pour-

o2 LA VAPEUR.

rions nous faire qu'une idée confuse des machines^ du jeu de leurs organes ; nous ne saurions comprendre les progrès apportés depuis l'origine à leurs dispositions, ni enfin, à plus forte raison, concevoir les progrès que dans l'avenir elles peuvent recevoir encote du génie des inventeurs.

Je sais que cette façon de procéder, conforme à la logique et au bon* sens, n'est pas du goût de tout le monde, que certains* lecteurs la trouveront dogmatique et ennuyeuse, et qu'il pourrait sembler plus amusant d'aborder tout de suite les effets sans s'attarder à en connaître les causes'. Les esprits curieux et sérieux, j'en suis convaincu, ne seront pas de cet avis-là.

Il n'y a pas si longtemps qu'on le pourrait croire, qu'on sait avec netteté ce qu'est la vapeur. Oa a utilisé ses propriétés mécaniques avant de la connaître. La raison en est bien simple : les découvertes toutes modernes des physiciens et des chimistes sur les gaz n'avaiont pas encore appris qu'il y a des différences essentielles entre les substances qui affectent l'état gazeux ou aériforme. Aussi croyait-on que la vapeur était, soit de l'eau que l'aclion du feu change en air, soit de l'air ou tout autre fluide subtil qui était primitivement renfermé dans l'eau. V Encyclopédie de d'Alembert et Diderot définit ainsi le mot vapeur : « C'est l'assemblage d'une infinité de petites bulles d'eau ou d'autres

QIJ'EST-CB QUE LA VAPEIU? 35

matières liquides, remplies d'air raréfié par la chaleur et élevées par leur légèreté jusqu'à une certaine hauteur dans l'atmosphère ; après quoi elles retombent, soit en pluie, soit en rosée, soit en neige, etc. » C'était, comme on voit, confondre la vapeur proprement dile, toujours invisible, avec les nuées visibles, comme le prouvent d'ailleurs les lignes suivantes : « Les masses de cet assemblage, qui flottent dans l'air, sont ce qu'on appelle nuages, »

Voici comment s'exprime sur le môme sujet Bossut, qui écrivait en 1775, c'est-à-dire quatrevingts ans après rinvention de la machine à vapeur ; « Le feu fait sortir de l'eau, en forme de vapeur, un fluide Irès-léger, très-subtil, très-élastique, capable de faire équilibre à des poids consiiîérables... Cette vapeur n'est pas de l'air qui se dégage de l'eau, comme quelques personnes pourroient le penser. » Il cite alors, pour appuyer cette manière de voir, une expérience de Désagn tiers qu'il est superflu de reproduire, et il ajoute en manière de conclusion : « Il paroît que la vapeur est un fluide particulier, mêlé dans l'eau, ou si l'on veut, la partie la plus subtile de l'eau, que le feu met en action, et qui perd subitement sa vertu expansive, jusqu'à n'occuper qu'un volume presque infiniment petit, quand on la refroidit d'une manière quelconque. »

L'idée que la vapeur n'est autre que l'onn elle-

LA VAPtUn.

même, transformée en gaz par Faction de la chaleur, n'était pas claire encore à cette époque ; on le voit par les passages que je viens de transcrire. Mais aujourd'hui, aucun doute n'existe plus sut* les circonstances de cette transformation, que nous allons étudier rapidement d'après toutes les données de la science.

L'eau se réduit spontanément en vapeur u loule tenipératuie. — Evaporation à la surface. — Ebullition de l'eau ou vaporisaliDn interne ; l'eau chante. — Constance de la température pendant l'ébullilion.

L'eau, comme tous les liquides, se réduit spontanément en vapeur à toute température. En exposant à Tair libre, dans un vase ouvert, imperméable, une certaine quantité d'eau, on voit peu à peu celleci diminuer et finalement disparaître, et cette disparition qu'on ne peut attribuer à l'absorption du vase ne s'explique que par le passage graduel du liquide à l'état aériforme ou gazeux.

Aux températures ordinaires, la transformation de l'eau en vapeur n'a lieu qu'à la surface; aucune bulle gazeuse ne se dégage de la masse interne ; on reconnaît seulement que le phénomène est d'autant plus rapide, que la surface liquide est relativement plus étendue, et que la température est elle-même

yi LA VArEUR.

plus élevée. Mais il faut ajouter que celle rapidilë

dépend encore, et de l'état hygrométrique de l'air

ambiant etdelaprcb

sion atmospliLiique

pendant la durée de

i1|||| ■■■^ 1 etpericnce

Pour le moment ne faisons varier que la temptralure

Mettons sui le feu le vase contenanl 1 eau et écliauffons-la ainsi progressivement. Si le foyer estsufQsammenl actif, on verra bientôt la vapeur se former non-seulement à la surface du vase, d'où elle s'écliappe sous forme de nuages qui s'élèvent et se dissipent dans l'air, mais encore au sein du liquide môme. Sur le fond et sur les parois inférieures du vase, celles qui sont en contact direct avec les charbons ardents, des bulles gazeuses apparaissent, se détachent, puis s'élèvent en forme de cônes jusqu'aux couches supérieures de l'eau. Ces premières bulles de vapeur diminuent de volume en s'élevant et disparaissent avant d'avoir atteint le

Fig 10 — Prem ère pi as

COx\llltxNT SE FOKME LA VAl'iilit. 37

niveau supérieur du liquide. On entend alors un bruissement particulier causé précisément par la condensation de toutes ces bulles, ou mieux par le mouvement brusque de l'eau qui se précipite dans chacun des petits vides occasionnés par la condensation. C'est ce qu'on exprime communément en disant que l'eau chante.

En ce moment l'eau ne bout pas encore ; en d'autres termes, la surface liquide extérieure reste calme, unie et horizontale. L'agitation provenant de la formation active de la vapeur est restreinte aux couches intérieures ; elle n'atteint pas encore les couches les plus élevées. C'est que l'élévation de température n'est pas uniforme ; mais les courants provoqués dans la masse par l'ascension de l'eau la plus chaude et dès lors la plus légère, la chaleur abandonnée par les bulles qui se condensent sans interruption vont bientôt rendre le phénomène général. Les b'jlles de vapeur qui, tout à l'heure, disparaissaient avant d'atteindre la surface, montent jusqu'à celle-pi,et en crevant, rompent l'équilibre: le bouillonnement se manifeste dans la masse entière. Le phénomène de Tébullition est maintenonl complet.

La transformation de l'eau en vapeur par l'ébullition, et celle qu'on observe, sans qu'il y ait ébullition, à une température quelconque, sont deux phénomènes différents, qu'il ne faut point confondre,

et qu'on dislingue en réservant le nom de vaporisation au premier et au second celui d'évaporation, La différence essentielle est celle-ci. L'évaporation, nous l'avons déjà dit, se fait par la surface libre du liquide; et elle a lieu, plus ou moins rapide il est vrai, à toule température, et quelle que soit la pression extérieure de Tatmosphère. La vaporisation se fait à une (empérature qui reste constante, dès que Tébullition a commencé, bien que cette température dépende elle même de la pression atmospliérique.

Voilà une condition caractéristique de l'ébuUition. Supposons, par exemple, que dans l'expérience Irès-simple que nous venons de décrire, nous ayons, dès l'origine, plongé un thermomètre dans Teau. A mesure que celle ci s'est échauffée, nous aurions pu voir monter progressivement le niveau du mercure dans le tube, jusqu'à ce que, Tébullition ayant commencé, ce même niveau, parvenu an maximum d'élévation, fût devenu stationnaire. Il eut marqué 100«, dans l'hypothèse où le baromètre, à ce même instant, eût indiqué lui-même la pression atmosphérique de 700 millimètres.

Alors, quelle que soit l'intensité du feu, tant que l'eau du vase bout, tant que la vaporisation dure, vous verrez cette température de iOO"* persister. En activant le foyer, vous rendrez l'ébuUi-

COMMENT SE HmME LA YAPEIR. 31»

tion plus rapide, c'est-à-dire la transformation de l'eau en vapeur plus prompte ; mais vous ne parviendrez pas à échauffer Teau davantage , non plus que la vapeur qui s'en échappe. La chaleur fournie est tout entière occupée à cette opération du passage de Feau de Fétat liquide l\ Tétat gazeux.