INSTRUCTION POUR LEMPI.OI DU PYROHÈTRE SIEMENS
(pVnOIÊTaE tALOlUMÉTRIfiL'E;
Les figures 179 et 180 montrent le pyromètre; la figure 179 est une section verticale, la figure 180 une section horizontale de l'appareil. Il se compose d'un vase cylindrique en cuivre a qui peut contenir environ 500 centimètres cubes d'eau, efficacement protégé contre la radiation au moyen d'un double compartiment, dont l'un, le compartiment interne, est rempli de feutre. Un bon thermomètre à mercure b y est fixé et est pourvu, outre l'échelle usuelle, d'une petite échelle mobile c, graduée et numérotée par divisions de 50 degrés poar chaque degré de l'échelle du thermomètre. Avec chaque pyromètre on fournit en outre un certain nombre de petits cylindres de cuivre dont les dimensions sont calculées de telle sorte que la capacité calorifique de chacun soit égale à 1/50 de celle d'une pinte d'eau.
Pour faire usage du pyromètre, versez d'abord environ 500 centimètres cubes (pinte anglaise =0k,568)d'eaudans levase decuivrea; faites glisser l'échelle mobile de façon que son zéro corresponde au degré de la température de l'eau
indiqué par le thermomètre b; prenez ensuite un petit cylindre de cuivre d et exposez-le pendant environ deux minutes au courant d'air chaud dont vous voulez mesurer la température ; retirez vivement le cylindre lorsqu'il est suffisamment
FlG 180.
chauffé et jetez-le immédiatement dans l'eau contenue dans le vase en cuivre: il élèvera la température de l'eau d'autant de fois 1 degré que sa température contient de fois 50 degrés. On peut voir, au moyen de la petite échelle mobile, quelle est la température du cylindre, et si, à ce chiffre, on ajoute la température de l'eau avant l'expérience, on obtient la température exacte que Ton a cherchée.
Lorsqu'il s'agit de températures très élevées, on peut employer des cylindres de platine au lieu de cuivre.
Ces résultats n'ont encore rien d'absolu.
Ce sont des renseignements approximatifs qui cependant dans certains cas peuvent rendre des services.
M. Hirn a construit un thermomètre différentiel à air et Ta appliqué à la physique expérimentale industrielle. M. Hirn a, du reste, donné lui-même la description de cet instrument dans un Mémoire sur les propriétés optiques de la flamme des corps en combustion et sur la température du soleil (1).
Celte description a été donnée dans les Annales de chimie et de physique, t. XXX, 1873 ; elle établit la relation entre la température et la hauteur lue directement sur l'instrument décrit. Ces indications ont un certain intérêt scientifique, mais elles ne répondent pas encore à ce que demande l'industrie qui nous occupe*
Spectro-pyromètre de Jf. Crova. — L'étude spectrométrique des radiations lumineuses émises par les corps incandescents a conduit M. A. Crova à un nouveau mode de détermination des hautes températures, par l'analyse de la lumière qu'ils émettent.
Les considérations théoriques exposées dans des travaux récemment publics ont déjà permis de classer par ordre de températures croissantes, les diverses sources lumineuses soumises à l'analyse spectrométrique. Il est facile d'en déduire une méthode purement optique, pour la détermination des hautes températures.
* Prenant, en effet, dans les spectres continus de la lumière émise par deux sources incandescentes, l'une de température connue T, l'autre de température
(1) Voy. aussi Comptes rendus de l'Académie des sciences, 21 mars 1870 ; Bulletin de la Société industrielle de Mulhouse, septembre 1874.
HENRIVÀUX. — LE VERRE. 321
inconnue x> deux radiations simples, de longueurs d'onde très différentes ). et X', auxquelles nous rapporterons toutes nos mesures ; déterminons, au moyen d'un
spectrophotomètre, les rapports •=», et -7 des intensités des deux radiations X
dans les deux spectres.
» Le quotient de ces deux rapports représente le rapport des intensités de la radiation X' dans les deux spectres, lorsque le plus intense a été affaibli de manière à donner la même intensité à la radiation X dans les deux spectres considérés.
* Deux corps incandescents, ayant même pouvoir d'irradiation, ont même température, lorsque les intensités de toutes les radiations simples de leurs spectres continus sont entre elles dans un rapport constant, c'est-à-dire sont rigoureusement égales entre elles, lorsqu'on a affaibli le plus intense (au moyen de deux niçois), de manière à rendre égales les intensités de deux radiations quelconques, de même longueur d'onde, dans les deux spectres considérés.
> Prenant comme terme de comparaison la lumière d'une lampe modérateur, et 30 it 1000 sa température dans l'échelle optique, nécessairement arbitraire, des températures. Mesurant, au moyen d'un spectrophotomètre, le rapport des intensités de deux radiations, V dans le vert et X dans le rouge, prises dans la source de température inconnue et dans la flamme de la lampe. Le quotient de ces deux rapports sera un nombre supérieur ou inférieur à 1000, selon que la température de la source considérée sera supérieure ou inférieure à celle de la flamme de la lampe. Si la température de la source lumineuse varie d'une manière continue, les nombres obtenus constitueront une échelle optique arbitraire, dont le degré dépendra de la température de la flamme de la lampe et d'une certaine fonction des longueurs d'onde X et X;.
> On a établi la correspondance de cette échelle avec celle des températures d'un thermomètre à air dont le réservoir en porcelaine, porté à divers degrés d'incandescence, est pris comme source de radiations.
> La température de la flamme de la lampe s'obtient en élevant celle du thermomètre à air au degré où les deux spectres sont identiques dans toute leur étendue.
» La table étant ainsi dressée, il suffira d'une simple mesure spectrométrique pour mesurer exactement la température d'un corps incandescent ; je m'occupe de dresser une table de ce genre, en prenant comme radiations fixes celles dont les longueurs d'onde sont 676 et 523. Voici quelques nombres qui représentent, dans cette échelle arbitraire, les degrés optiques de diverses sources lumineuses :
Lame de platine chauffée au rouge dans une lampe à gaz 524
Lame de platine chauffée au rouge blanc par un chalumeau à gaz 810
Lampe modérateur alimentée par l'huile de colza 1000
Bougie stéarique 1162
Gaz de l'éclairage (bec d'Argand) 1373
LE VEItRE. SI
Lumière oxyhydrique (oxygène et gaz de
l'éclairage sur la chaux) 1806
Lumière électrique (60 éléments Bunsen). 3060
Lumière solaire 4049
» Le carbone, la chaux et le platine incandescents ont même pouvoir d'irra diation ; M. E. Becquerel a démontré, en effet, cette identité pour la porcelaine, le platine, le carbone et la magnésie.
» Celte nouvelle méthode permettra d'étendre l'échelle des températures au delà de celles que peut mesurer le thermomètre à air, et qui ne peuvent dépasser celle où la porcelaine commence à se ramollir. Au delà de celte limite, elle sera arbitraire, mais toujours comparable à elle-même et fournira des points de repère rigoureux ; on pourra l'étendre aux limites où la chaleur est assez forte pour vaporiser les corps les plus réfractaires ; on peut même espérer l'étendre au delà de ce point, en appliquant la méthode à la comparaison des intensités des radiations simples émises par les vapeurs incandescentes, pourvu que leur spectre ait plus d'une raie lumineuse.
» Cette méthode permettra de régler et de surveiller l'allure de la température dans les foyers industriels, en disposant à poste fixe un speclrophotomètre en face d'un regard pratiqué dans le fourneau. On obtiendra sa température en degrés centigrades, au moyen d'une table, tant qu'elle sera inférieure à celle du ramollissement de la porcelaine. Au delà de ce point, il faudra se borner à la mesure des degrés optiques de température, jusqu'à ce que le développement de la thermodynamique permette d'établir une relation mathématique entre l'émission lumineuse, à une température donnée et la force vive du mouvement calorifique correspondant. »
MM. Tremeschini et Lion se servent de la chaleur rayonnante pour évaluer la température d'un fourneau; leur système est décrit dans les brevets anglais (1878, n° 2708). Un tube recourbé en argile réfractaire est placé dans le four et son extrémité ouverte laisse entrer l'air chaud, qui passe ensuite dans un appendice tubulaire en cuivre, placé contre un thermomètre métallique sensible, qu'on peut éloigner ou rapprocher à volonté ; quand le thermomètre se maintient à une température déterminée, l'écartement est proportionnel au carré de la température.
M. Mac Donald relie un tube en métal ou en porcelaine rempli d'azote sec avec un manomètre de Bourdon, qui est muni d'un échelle indiquant les températures ; cet appareil est décrit dans les brevets anglais (1877, n° 1716).
M. W. Maier, d'Ulm, a construit un pyromètre qui se compose d'un tube en fer dans l'axe duquel se meut aisément un arbre. Autour de cet arbre est enroulée une spirale métallique, dont une extrémité est fixée au tube et l'autre à Farbre. En s'échauffant ou en se refroidissant, celte spirale s'enroule ou se déroule et détermine ainsi un mouvement de rotation de l'arbre qui est rendu visible sur un cadran au moyen d'une aiguille sans aucune transmission. Le métal employé dans le pyromètre Maier ne subit aucun allongement permanent jusqu'à 450 degrés ; mais, si même cet allongement se produisait, le pyromètre se réglerait encore très aisément. M. Fischer est cependant d'avis que les
HENRIVÀUX. — LE VERRE. 323
spirales métalliques ne donnent pas des résultats satisfaisants pour l'estimation des températures élevées.
Le pyromètre de MM. Zabel et Cio, à Quedlinburg, est basé sur la différence entre les dilatations de deux métaux. Dans une enveloppe fermée a, vissée dans la tubulure b> se trouve un tube c, qui est en laiton ou en cuivre pour les températures élevées, jusqu'à 900 degrés ; ce tube est fixé dans la tubulure et porte à son extrémité supérieure la plaque d'appui d'un système de levier. Dans le tube c se trouve un second tube d, de même métal, qui porte à son extrémité inférieure un tube en acier e et est relié à son extrémité supérieure avec le levier. Ce tube e est vissé à sa partie inférieure sur le tube de laiton c. Quand on plonge la partie inférieure de l'instrument dans le liquide ou dans le gaz du foyer dont on veut mesurer la température, les tubes c et d s'échauffent et se dilatent également, parce qu'ils sont formés du même métal; mais le tube d'acier e se dilate moins et cette différence de dilatation est transmise par le levier à l'aiguille, qui indique la température sur le cadran.
Afin que l'air chaud puisse circuler et sortir des tubes pour les échauffer uniformément, la tubulure b est munie de deux ouvertures à chacune desquelles est fixé un appareil filtrant f, formé de deux tamis en fil métallique avec une éponge entre les deux, afin que l'instrument puisse également être employé dans les endroits humides ou renfermant de la poussière. Le réglage du cadran a lieu au moyen du disque g9 après avoir dévissé les pièces f.
Un autre pyromètre a été imaginé par MM. Steinle et Hartung, à Quedlinburg. Une enveloppe a porte à son extrémité supérieure une boite 6, contenant le cadran, et est reliée à son extrémité inférieure en u avec le tube perforé e; ce dernier supporte sur une partie supérieure, guidée en A; dans l'enveloppe a, le mécanisme de l'aiguille, qui est relié avec le barreau de graphite g par le tube perforé d. Dès que la longueur du tube l varie par suite de l'influence de la température extérieure, le barreau de graphite est mis en mouvement et en même temps aussi l'aiguille, par l'intermédiaire du tube d. La longueur de l'enveloppe a peut variera volonté sans exercer aucune influence sur l'aiguille, tandis que les tubes e et d sont toujours à la même température et consenent aussi la même longueur, parce qu'ils sont perforés et entourés d'une couche d'air épaisse. Pour régler l'appareil, on desserre la vis s et on fait tourner l'aiguille au moyen d'une clef. M. Fischer a comparé le pyromètre électrique au graphite avec le pyromètre électrique de Siemens et le calorimètre Fischer, et, pour les basses températures, avec un thermomètre normal à mercure de Geissler, rempli d'azote. Les appareils étaient placés côte à côte dans un fourneau spécialement disposé à cet effet. Il est résulté de ces expériences que les indications du pyromètre au graphite concordent avec celles fournies par le pyromètre Siemens, le calorimètre Fischer et le thermomètre à mercure jusqu'à 450 degrés; mais qu'au delà de ce point, le pyromètre au graphite indique des températures trop élevées.
Le pyromètre de MM. Steinle et Hartung est gradué par comparaison avec un thermomètre à mercure, sans égard à l'augmentation du coefficient de dilatation du fer et du graphite aux températures élevées ; de là provient sans doute que l'écart entre les indications des deux appareils est d'autant plus considérable
que la température est plus forte. Ce défaut peut être évité en établissant la graduation avec soin et, comme on peut aisément la régler avant chaque observalion, cet instrument se recommande pour beaucoup d'usages spéciaux, à cause de sa facilité de maniement. Le pyromèlre Siemens l'emporte sur le précédant pour l'exactitude, mais il est très coûteux. Quant au calorimètre Fischer, il four-
If
Fis. 181. Fie. 18!.
lit des résultats exacts et est d'un prix modique ; seulement son maniement demande un peu plus d'habileté que celui du pyromèlre au graphite (i).
L'emploi d'un cylindre en platine est préférable à celui d'un cylindre en fer, qui doit être souvent nettoyé et pesé, mais les avantages qu'on en retire ne correspondent pas tout à fait a l'augmentation qui en résulte dans le prix de l'appareil.
(I) Voy. lu Bulletin de PInduiMa de Belgique.
Pyromètre électrique Le ChateUer. — Cet appareil est basé sur le principe suivant :
Si dans une enceinte chauffée on plonge un couple thermo-électrique, il se développe un courant dont l'intensité est d'autant plus grande que la température est plus élevée.
Le couple est formé de platine et platine-rhodié ; il est relié à un galvanomètre d'Arsonval, dont le déplacement, sous l'influence du courant, est amplifié par projection dans un rayon lumineux sur une échelle graduée. On peut ainsi facilement lire les indications du pyrométre et suivre la marche du foyer.
Cet appareil permet de prendre des températures périodiquement aux différentes phases du travail d'un four avec des erreurs ne dépassant pas 25 degrés centigrades.
Malheureusement il n'est pas assez robuste pour être mis entre les mains des ouvriers. De plus, il ne peut servir à suivre d'une façon continue les variations de température d'un four.
Si en effet on cherche à réaliser un pyromètre assez robuste pour servir à un usage continuel sans se détériorer, on est, dès l'abord, arrêté par la désorganisation rapide de tous les corps aux températures élevées qui sont aujourd'hui obtenues dans un grand nombre de foyers industriels.
Un seul intermédiaire peut transmettre à l'observateur l'état calorifique d'un foyer sans éprouver d'altération; c'est la matière vibrante, l'éther.
L'emploi des radiations des corps incandescents pour l'estimation de leur température n'est pas une idée neuve; de tout temps l'ouvrier qui conduit la marche de son four à simple vue a fait usage de ces radiations dont il apprécie soit l'intensité absolue et totale, soit les intensités relatives qui se manifestent par des variations de nuance. L'utilisation de ces radiations s'impose pour tout pyromètre que l'on veut assez robuste pour le confier à des ouvriers; il faut simplement chercher à remplacer l'œil comme appareil de mesure par un instrument qui soit plus précis tout en restant assez simple.
De nombreuses tentatives ont été faites pour améliorer le mode d'observation qui utilise les variations de couleur des corps chauffés.
Par l'interposition, entre l'œil de l'observateur et le c^rps chaud d'un verre de cobalt qui absorbe les radiations moyennes du spectre, on exagère l'amplitude des changements de coloration. On obtient mieux encore ce résultat dans la lunette de MM. Nouël et Mesuré, qui permet, grâce à la combinaison d'une lame de quartz avec deux prismes de Nicol, d'éteindre à volonté une région quelconque du spectre.
Mais aucun de ces procédés ne peut donner des mesures absolues de températures; ils servent seulement à constater soit l'invariabilité, soit le sens de variation d'une température et cela avec une précision assez faible, 50 degrés à peine.
M. Crova a réalisé, sur le même principe, un spectrophotomètre qui semblait devoir comporter une sensibilité plus grande, mais la complication
extrême de son fonctionnement a rendu impossible son usage dans les usines.
Dans son nouveau pyromètre, M. Le Chatelier utilise, pour l'estimation des températures, la mesure de l'intensité absolue d'une radiation déterminée émise par le corps incandescent. Cette idée n'est pas nouvelle, elle a été mise en avant par Becquerel, Violle; mais aucun de ces savants n'en a tenté la réalisation. M. Crova, qui a songé à le faire, a été arrêté par une difficulté qui a peut être, en théorie, une importance, mais qui dans la pratique ne peut jouer qu'un rôle secondaire, à savoir : les différences de pouvoir émissif. Il est bien certain que l'intensité des radiations émises par un corps incandescent ne dépend pas seulement de sa température, mais aussi de la nature particulière de ce corps, de l'état de sa surface ; elle ne sera pas la même à température égale pour un morceau de fer et un morceau de brique.
Mais la variation du pouvoir émissif avec la température est tellement rapide (il varie pour les radiations rouges dans le rapport de 1 à 10.000 dans l'intervalle des températures de 700 à 1.700 degrés) qu'en négligeant les différences de pouvoir émissif des divers corps, il n'en résulte généralement qu'une erreur assez faible sur l'estimation des températures.
Il est même un cas qui se présente fréquemment en pratique, dans lequel, à température égale, tous les corps se comportent rigoureusement comme s'ils avaient le même pouvoir émissif : c'est celui où ils sont renfermés dans une enceinte qui soit en équilibre de température avec eux.
Cette condition est réalisée dans un grand nombre de foyers industriels, fours à réverbères par exemple. Kirchoff a démontré que dans ce cas la somme des radiations émises, transmises et réfléchies ou diffuses est indépendante de la nature du corps considéré et ne dépend que de la température.
Les corps dits : noirs, c'est-à-dire dont le pouvoir de diffusion et de transmission sont rigoureusement nuls ont, à température égale, le même éclat dans une enceinte chaude ou froide. Pour les autres corps, l'éclat dépend de la température de l'enceinte : un morceau de platine chauffé dans un tube de porcelaine, c'est-à-dire dans une enceinte chaude avec laquelle il est en équilibre, a un éclat plus grand que lorsqu'il est chauffé à la même température dans la flamme d'un brûleur Bunsen, condition qui répond, en raison de la transparence de la flamme, à celle de l'enceinte froide. Mais la différence de l'intensité n'est pas très grande; j'ai trouvé pour le platine et l'argile cuits, qui se comportent sensiblement de la même façon, les résultats suivants :
Aapport des intensités Différence de température Température. a température égale. à intensité égale.
L'erreur commise sur la mesure des températures, en admettant que les corps considérés ci-dessus sont rigoureusement noirs, c'est-à-dire possèdent le pouvoir émissif maximum, serait donc de 100 degrés environ. On peut très
ÏIENRIVAUX. — LE VERRE.
aisément se rendre compte de la différence d'éclat d'un corps dans une enceinte chaude ou froide et, par suite, de la valeur de son pouvoir émissif réel en en prenant un fragment fendillé ou perforé et le chauffant dans une large flamme d'un brûleur Bunsen. La surface externe est beaucoup moins lumineuse que les surfaces internes des cavités dont la température cependant ne peut, en aucun cas, être supérieure à celle de la surface.
Le photomètre (fig. 183) que M. Le Chatelier a adopté pour la construction de son nouveau pyromètre, est celui de M. Cornu, qui permet de comparer l'image réelle du corps incandescent et celle de la flamme d'une petite lampe à
rffi
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^"Miroir lOîjecuf O I
Oculaire
Fig. 183.
essence de pétrole. Les intensités sont ramenées à l'égalité par l'interposition d'un certain nombre de verres nuance fumée et ensuite par l'ouverture variable d'un diaphragme dit œil-de-chat placé entre l'objectif. Un verre rouge placé devant l'oculaire permet de ne faire porter la comparaison que sur des radiations sensiblement monochromatiques, conditions essentielles pour obtenir des mesures précises d'intensité lumineuse.
Le pouvoir absorbant de chacun des verres est mesuré au moyen d'un diaphragme « œil de chat » en visant une même source lumineuse avec ou sans l'interposition du verre foncé. Les intensités lumineuses sont rapportées à celles de la partie brillante de la flamme d'une lampe étalon à acétate d'amyle.
Le tube porte-mèche de cette lampe a 5 millimètres; la hauteur totale de la flamme 25 millimètres et on observe la portion située à 10 millimètres de hauteur. L'éclat de cette flamme diffère d'ailleurs très peu de celui de la flamme d'une bougie de l'étoile ou d'une lampe à essence de pétrole brûlant à l'air libre.
La réalisation de cet appareil a présenté une sérieuse difficulté provenant de l'impossibilité de trouver dans le commerce des verres absorbants foncés qui n'altèrent pas la nuance des radiations rouges recueillies.
Ce n'est que grâce à l'extrême obligeance de M. L. Appert, l'habile fabricant de cristaux et d'émaux, de Clichy-Levallois, que cette difficulté a pu être vaincue.
La graduation de l'instrument, a été obtenue en mesurant l'intensité lumineuse d'une petite sphère de palladium fondue sur la soudure d'un couple thermo-électrique. Une opération a été faite en chauffant cette masse de palladium dans un tube de porcelaine et une seconde en la chauffant à l'air libre dans la flamme d'un brûleur Bunsen.
La première graduation s'applique à tous les corps renfermés dans une enceinte de température uniforme ; la seconde aux corps placés à l'air libre, pourvu que leur pouvoir émissif soit voisin de celui du palladium (platine, argile). Pour des corps de pouvoir émissif très faible, comme l'argent, ou de pouvoir émissif très fort, comme la chaux, l'oxyde de fer, il faudrait une graduation différente.
Voici les résultats obtenus dans la lumière rouge, en prenant comme unité d'intensité lumineuse, la flamme d'une lampe à l'acétate d'amyle.
Ces nombres, qui ne doivent être pris que comme une première approximation, ont été déterminés en partant des deux points fixes :
Fusion de l'or . 10i5°
Fusion du palladium 1500°
Intensités.
Températures.
Enceinte chaude.
Enceinte froide*
Il résulte d'expériences faites aux usines du Creusot qu'il est facile, avec ce pyromètre, d'obtenir des mesures de température concordant à 10 degrés près. C'est là une précision largement suffisante pour les besoins industriels. Cet appareil semble donc convenir parfaitement lorsqu'il s'agit de régler d'une façon empirique la marche d'une opération métallurgique, céramique ou toute autre semblable; ses indications restent absolument comparables entre elles. Mais il convient moins bien pour déterminer la température véritable d'un corps : il ne donne que celle de sa surface, qui sera généralement plus faible que celle de l'intérieur, mais parfois aussi plus élevée, comme dans le cas d'un jet d'acier qui, en s'écoulant à l'air libre, brûle superficiellement.
Lunette pyrométrique de MM. Mesuré et Nouël. — La détermination courante de la température des corps incandescents s'obtient en général par l'appréciation de leur nuance lumineuse en appliquant l'échelle de Pou il 1 et. Le procédé est rapide, mais il manque de précision; l'observation obtenue
HESItlVAUX. — LE VERRE. 3Î9
est variable pour divers observateurs ou pour le même observateur opérant à divers intervalles de temps ou dans des ateliers différemment éclairés.
La lunette pyrométrique de MM. Mesuré et Nouêl écarte ces inconvénients en ramenant la détermination des nuances lumineuses à l'observation rapide d'un phénomène comparable à lui-même en toutes circonstances et susceptible d'être mesuré.
Cet instrument comprend essentiellement : un polariseur et un analyseur, dont le réglage à l'extinction donne le zéro de la graduation du cercle divisé.
Ce cercle, divisé en degrés, est mobile devant un index fixe. Entre les deux niçois est situé un quartz d'épaisseur convenable, taillé perpendiculairement à l'axe.
Une lonpe vise l'ouverture garnie d'une glace parallèle ou d'un verre diffusant légèrement dépoli.
Si on examine avec ce polarimètre spécial un corps incandescent, les proportions des divers rayons simples qu'il émet variant avec la température, il s'ensuivra que pour une rotation donnée de l'analyseur, la teinte composée obtenue sera variable avec celte température et que le passage d'une teinte à une autre se fera pour un angle variable suivant la nuance lumineuse du corps incandescent.
11 suffit d'observer le corps incandescent à travers cette lunette et de faire tourner lentement l'oculaire dans le sens de la graduation de son cercle. On trouve bientôt une position variant entre 20 degrés et 90 degrés, où la teinte
perçue passe rapidement du vert au rouge; cette transition s'opère vers un point de la graduation qui diffère suivant la nuance lumineuse (et par suite la température) du corps incandescent.
Le passage du vert au rouge se produit par une rotation assez faible de l'analyseur; entre ces deux couleurs franches on observe aisément une autre teinte dite de passage, d'une nuance s citron sale, i
C'est celte teinte de passage qu'il faut observer; c'est à ce point qu'on arrête la rotation de l'analyseur. Au chiffre donné sur le cercle par l'obser-
330 HENRIVAUX. — LE VERRE.
vation de cette teinte sensible correspond la température du corps incandescent.
Les degrés d'angle observés par cette teinte do passage correspondent en degrés centigrades aux chiffres ci-dessous :
40° du cercle donnent 900° centigrades, correspondant au rouge cerise.
46* — 1000° — — au rouge clair.
52° — M 00° — — au rouge orangé foncé.
57° — 1200° — — * au rouge orangé clair.
62° — 1300° — — au rouge blanc.
Il peut arriver, dans certains cas, que l'appareil reçoive quelques rayons de lumière blanche diffuse en même temps que les rayons du corps incandescent dont on veut apprécier la température, et les résultats sont alors légèrement faussés. On obvie à cet inconvénient en prolongeant la lunette par un tube noirci à l'intérieur et fermé à son extrémité par une glace parallèle.
Pour la détermination des températures inférieures à 900 degrés, qui sont difficiles à apprécier à cause de la faible quantité de lumière émise, on adapte une lunette de plus grand diamètre.
Nous ferons la remarque suivante concernant l'emploi de la lunette pyrométrique. Il est souvent nécessaire d'observer la température de métaux qui, pendant leur fusion, émettent des vapeurs colorées rouges, vertes, etc., lesquelles viennent troubler l'observation de la teinte de passage.
Il en est de môme pour l'observation dans un four chauffé directement par le contact des flammes. Dans ces divers cas on adopte le dispositif suivant (fig. 186).
Il suffit de plonger dans le bain métallique ou dans le foyer du tube de fer ou de poterie fermé à un bout et de regarder par le trou ouvert à l'autre extrémité de ce tube. On a alors tout le temps et on évite l'influence des colorations de la flamme.
Le but que Ton doit se proposer dans l'emploi de la lunette pyrométrique est moins de mesurer la température réelle que de pouvoir suivre par des observations comparables entre elle les variations de température d'un corps ou d'un foyer, ou encore de déterminer un point de repère pour la température qui convient à une opération industrielle et de pouvoir toujours retrouver ce point et le reproduire lors d'une nouvelle opération.
A ce point de vue la lunette pyrométrique, qui est d'un emploi facile, peut rendre de grands services.
Pyromèlre actinométrique Latarche. — Pour arriver à une évaluation exacte des températures, M. Latarche a pensé que le moyen le plus simple serait de relever, sous un angle déterminé, le degré actinométrique, c'est-àdire l'écart entre deux thermomètres convenablement disposés, dont l'onl marque une température fixe qui sert de base aux mesures, et l'autre une^ température variable avec l'élévation de la température à mesurer.
HESIUYACX. — LE VERRE. 331
Prenons par exemple un thermomètre à boule argonlée et un autre à boule noircie, dont l'ensemble constitue l'actinomètre ordinaire, et exposons-les simultanément dans des conditions identiques au rayonnement d'un foyer de chaleur intense, tel que l'intérieur d'un four à poterie, en observant toutefois un éloignement suffisant pour assurer leur conservation. Bien que placés dans un même milieu, l'air ambiant, ces thermomètres n'accuseront pas la même température. 11 y aura toujours entre les deux, sous l'action du flux de cha-
leur, un écart d'autant plus prononcé que la température du four sera plus élevée. La mesure de cet écart nous donnera, à une échelle déterminée, la mesure de la température atteinte ou du moins une indication numérique qui permettra de retrouver aisément cette température dans les opérations ulté-
Pour réaliser ce principe, on peut encore adopter une autre disposition qui est plus avantageuse que la précéente, sous le rapport de l'exactitude. Au lieu d'exposer à une même influence calorifiques deux thermomètres ne possédant pas au même degré la propriété d'absorber les rayons incidents, on peut exposer un même thermomètre à deux influences différentes : d'une part,
332 HENIUVÀUX. — LE VEIUtE.
l'action de la radiation à mesurer qui tend à le faire monter; d'autre part, l'influence d'une enceinte à température constante qui tend à le ramener au zéro de la graduation.
L'appareil Latarche (fig. 187 et 188) est constitué par une cuve A en métal, montée à charnière sur une plaque de fondation P établie à demeure contre la maçonnerie du four.
Cette disposition a pour but de permettre de retirer l'appareil quand il ne fonctionne pas, notamment pendant l'allumage du four. On évite ainsi la condensation sur les surfaces de l'appareil, des poussières et de la vapeur d'eau qui sont surtout abondantes au début de l'allumage.
La cuve A qui renferme deux thermomètres T, t, constitue l'enceinte à température constante. A cet effet on la maintient pleine d'eau, que la chaleur du four suffit à maintenir constamment en ébullition.
Le thermomètre principal T est disposé dans un logement étanche L, en regard d'une ouverture circulaire 0 située dans le bas de la cuve et qui correspond à une ouverture évasée pratiquée dans la maçonnerie du four dont on veut déterminer la température. Cette ouverture donne accès aux rayons de chaleur qui, partant de l'intérieur du four, viennent frapper la surface thermométrique qui est recouverte de noir de fumée ainsi que les parois intérieures de l'appareil.
Le thermomètre t, ou thermomètre de comparaison, plonge directement dans l'eau de la cuve et fait connaître la température d'ébullition qui est le zéro de la graduation actinométrique.
Pour le second point fixe, M. Latarche a fait choix du rouge naissant. Pour le fixer sur l'échelle, il place l'actinomètre devant une brique chauffée recouverte de noir de fumée et il place le thermomètre T dans une position telle, par rapport à l'ouverture 0, qu'il indique précisément 100 degrés au-dessus de la température d'ébullition de l'eau, soit effectivement 200 degrés centigrades à ce point précis de l'échelle des intensités qui marque la dernière limite des radiations obscures.
Pour mesurer des températures supérieures à l'incandescence, il suffira ds diminuer l'angle actinométrique d'une quantité en rapport avec l'énergie de la radiation en éloignant convenablement le thermomètre T ou bien en diaphragmant l'ouverture 0.
Si en effet, par l'un ou l'autre de ces deux moyens, on fait en sorte que le thermomètre T ne reçoive plus que la dixième partie des rayons, il n'indiquera plus que 10 degrés seulement au-dessus de la température dont nous venons de définir l'intensité par le point 100. L'effet calorifique étant ainsi réduit au dixième de sa valeur normale, il s'ensuit que le môme thermomètre pourra être soumis à un rayonnement dix fois plus intense, sans cependant cesser de fonctionner entre les limites de température pour lesquelles il a été construit.
Nous avons vu fonctionner le pyromètre Latarche et, bien que cet appareil soit encore d'invention trop récente pour qu'il soit possible de se prononcer sur sa valeur réelle, nous pensons qu'il est appelé à rendre de grands services dans la détermination des hautes températures.
Pyromèlre Boulier et de Saintignon (fig. 189). — C'est un appareil calorimétrique reposant sur le principe suivant :
Un courant d'eau circule dans le milieu dont on veut déterminer la température avec une vitesse et une pression constantes. Le débit étant ainsi rendu invariable, la température de l'eau s'élèvera d'autant plus que le milieu sera à une température plus élevée. Il suffit donc de mesurer l'accroissement de température du courant d'eau, ce qu'on obtient par la lecture des ' indications données par deux thermomètres placés l'un à l'entrée, l'autre à la sortie de l'eau.
Le pyromètre se compose de trois parties distinctes : la tige du pyromètre, le thermomètre et son échelle à degrés, le tableau de contrôle et de sécurité.
D'un réservoir supérieur où le niveau est maintenu constant, un tuyau AB amène de l'eau par un tube en caoutchouc à l'extrémité d'un tube I. Ce tube, parfaitement enveloppé, traverse la gaine centrale de l'instrument et vient déboucher à l'extrémité d'un autre petit tube E un peu plus gros, mais fermé et très court, qu'on pourrait appeler le calorimètre, auquel on a donné le nom significatif d'explorateur. L'eau revient par un espace annulaire existant entre les tubes I et E ; et par une ouverture ménagée à l'extrémité intérieure de ce dernier tube, par un tube S traversant également la gaine centrale et rejoignant à l'aide d'un tube en caoutchouc le tuyau C, retourne à la chambre du thermomètre, d'où elle s'échappe par un robinet H.
Pour que les tubes I et S soient bien garantis contre le rayonnement, la gaine centrale est garnie de matière conduisant mai la chaleur; elle est enveloppée par deux zones circulaires réfrigérantes à travers lesquelles passe un courant d'eau.
On voit que, par ces dispositions, l'eau qui traverse les tubes I et S ne peut ni recevoir ni perdre de la chaleur, et que c'est seulement la chaleur qu'elle recueille qui se trouve être véhiculée dans la chambre du thermomètre. Ce point est essentiel, car les résultats sont ainsi toujours déduits d'une surface déterminée toujours constante dans chaque cas, bien que l'on ait la faculté de la varier en faisant dépasser plus ou moins l'explorateur E.
La production de l'échelle des hautes températures est faite en plongeant le pyromètre dans un milieu à température constante et connue.
Le reproche le plus grave qu'on puisse faire à cet appareil c'est que, après un certain temps de fonctionnement, le tube de circulation d'eau se recouvre intérieurement d'incrustations provenant de la précipitation des matières salines tenues en dissolution dans l'eau. On remédie, il est vrai, à cet inconvénient en faisant usage d'eau de pluie filtrée ou d'eau distillée.
D'autre part, quand le four fonctionne avec une flamme réductrice, il se produit à l'extérieur du tube un dépôt de matières charbonneuses qui fait varier la conductibilité du métal et vient fausser les résultats.
Dans la pratique, on écarte cette cause d'erreur en entourant d'une gaine en poterie le tube de circulation d'eau. Cette manière de faire a, en outre l'avantage de faire indiquer à l'appareil ce que nous appellerons la température moyenne du four, en ce sens qu'elle permet d'éviter les variations brusques dues à des « coups de chalumeau. *
Fia. 189. — Pjromètre e»ec ton app
A B. Tujau Tenant d'an réservoir à nitean constant. De B à I. Tube en caoutchouc no pouvant M plisser. I. Tube intérieur conduisant l'eau à l'extrémité du calorimètre ou explorateur
HENIUVAUX. — LE VERRE. 335
Nous signalerons, tout en regrettant de n'en pouvoir donner exactement la description, un nouveau procédé de détermination des hautes températures, qui vient d'être découvert par M. D. Berthelot. La méthode nouvelle permettrait de prendre la température d'un milieu par le simple examen d'un rayon lumineux qui l'a traversé. On échapperait complètement aux influences de la nature, de la forme et de la dimension de l'enveloppe thermométrique, car il j suffit de fixer les points d'entrée et de sortie du rayon lumineux, sans placer ni tube ni appareil quelconque au sein de la masse gazeuse.
Pyroscopes. — Un procédé pyrométrique beaucoup plus simple que ceux dont nous venons de parler, consiste à disposer en différents points du four à étudier, des substances susceptibles de fondre et à observer le moment où elles entrent en fusion. Si on connaît le point de fusion de ces substances, on sera renseigné exactement sur la température atteinte à cet instant; si on ne la connaît pas, on utilisera ces « montres fusibles » , non plus pour constater la température absolue atteinte, mais pour servir de régulateur de cuisson et ultérieurement d'indicateur pour l'arrêt du four, lorsqu'on aura par expérience établi que cette arrêt doit coïncider avec la fusion de telle ou toile substance. Naturellement ce procédé ne peut donner d'indications que sur la marche ascendante ou stationnaire de la température; si elle décroit, les montres fusibles n'indiquent plus rien.
On a d'abord employé comme « montres fusibles » des alliages de différents métaux, argent et or, ce dernier alliage était employé pour la détermination des températures très élevées. Quand cet alliage renferme plus de 15 pour 100 de platine (ce qui correspond à 1.1G0 degrés centigrades), les indications sont douteuses par suite d'une séparation des métaux par liquation. Aussi a-t-on dû faire usage d'argiles mélangées (suivant le point de fusion qu'on veut leur communiquer) à des substances augmentant ou diminuant leur fusibilité, telles que pegmatite, feldspath, borax, sable, craie, etc.
On emploie assez fréquemment des montres fusibles ou pyroscopes dont le point de fusion a été déterminé par comparaison avec les meilleurs appareils pyrométriques; on en forme des séries dont le point de fusion de chacun des termes est inférieur de 25 à 30 degrés à celui du terme qui le suit immédiatement. Avec ces pyroscopes, il est facile de reproduire une opération dont
E. Explorateur d'où l'eau échauffée revient.
S. Tube de retour de l'eau.
De S à G. Tube eu caoutchouc ramenant l'eau échauffée à la chambre où plonge la boule du
thermomètre.
H. Robinet de réglage du débit.
0 P. Ligne constante du niveau de l'eau dans le godet suspendu à l'extrémité du levier de la
balance, tant que le débit ne varie pas. 0. Extrémité du levier s'abaissant quand le godet s'élève, et dégageant les deux lames de ressort,
l'une agissant sur une sonnerie, l'autre dégageant le contrepoids K, lequel ferme le robinet A
intercalé sur le tube A B.
G. Tuyau d'écoulement de l'eau.
H. Tuyau d'arrivée de l'eau réfrigérante du eorps R, allant à l'extrémité de ce corps. «N. Tuyau de sortie de l'eau réfrigérante. R. Corps réfrigérant de l'appareil.
on connaît la température limite. Il suffit de placer dans le four deux montres consécutives de la série : la première présentant la température qu'il faut atteindre, la seconde indiquant la température qu'il ne faut pas dépasser.
