COMBUSTIBLES

Les seules sources de chaleur utilisées dans les arts sont celles qui sont produites par l'action de l'air sur les corps désignés sous le nom générique de combustible.

On donne le nom de combustion à l'action de l'oxygène de l'air sur les divers combustibles. Ces composés , dans les arts , sont tous formés de carbone , d'hydrogène, d'oxygène et d'azote, associés deux à deux ou trois à trois; le carbone en fait toujours partie; l'oxygène et l'azote ne s'y rencontrent pas toujours.

Par leur combinaison avec l'oxygène de l'air, ces éléments disparaissent : le carbone sous forme d'acide carbonique ou d'oxyde de carbone , l'hydrogène sous forme d'eau ; l'azote reste libre. Tous ces composés sont gazeux ou volatils , et le combustible disparaît en laissant sous forme de cendres le résidu minéral que tous les combustibles renferment. La combinaison se fait avec dégagement de chaleur. Les gaz produits transmettent leur chaleur aux corps soumis à leur action; une portion de cet agent impondérable se disperse par rayonnement. Les combustibles brûlant avec flamme n'agiront donc pas tout à fait comme les combustibles brûlant sans flamme. Nous pourrons revenir ici sur ce que nous avons dit au sujet de la flamme , en prenant pour terme de comparaison les flammes d'une bougie [fig. 282) et d'une lampe à alcool. Si nous chauffons une cornue contenant de la houille , la matière se transforme en coke , tandis qu'une matière gazeuse s'en échappe ; ce gaz chauffé s'enflamme. La houille à l'air libre brûle avec incan-

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descence et flamme. Le bois s'enflamme, parce que ses principes Fig. S88. combustibles séparés par la chaleur prennent la forme gazeuse. Nous avons vu dans la flamme d'une bougie et dans la flamme de l'alcool [fig, 283) des températures bien difl'érentes : les unes élevées, les autres plus basses; les unes développées dans une atmosphère avec excès d'air, les autres étouffées dans une atmosphère privée du principe comburant ; les unes sont sans éclat , les autres au contraire sont très-lumineuses. La flamme du bois et celle de la houille ont la même origine; la mobilité dont elles sont douées et les diverses conditions dans lesquelles elles se produisent expliquent les différences de composition que présentent les atmosphères des fours les uns par rapport aux autres, et même dans diverses parties d'un seul four.

Il résulte de là que la flamme donne le moyen de transporter, irrégulièrement, il est vrai, à distance du combustible lui-même, la température dégagée pendant la combustion , et de transmettre la chaleur plus ou moins loin du foyer par la portion de calorique développée dans les produits gazeux de la combustion.

Pour rendre plus compréhensible ce que nous dirons des fours et la théorie de la cuisson des poteries prises dans leur ensemble, il importe de distinguer soigneu^ment , dès à présent, ce qu'on doit entendre par degré de chaleur et quantité de chaleur.

Degré de chaleur. — Le degré de chaleur est une désignation arbitraire de la température donnée par des instruments mensurateurs delà quantité de chaleur qui, à l'instant de l'expérience, se dégage d'un corps donné pour se porter dans l'espace ou sur les corps environnants mensurateurs de la chaleur sensible. L'impression faite sur nos organes , et qui sert de définition à la température , ne peut pas en être une mesure ; car les impressions de froid et de chaud ne sont que le résultat de la comparaison avec des impressions précédentes. L'effet qui a paru le plus propre à mesurer rintensité de la chaleur est la dilatation que tous les corps éprouvent par l'accumulation de cet agent. En prenant un même corps

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pour mensurateur, on obtiendra des indications comparatives. Dans le thermomètre à mercure, on a choisi pour température fixe celle de la glace fondante , correspondant à o degré , et celle de la vapeur de l'eau bouillante sous la pression o", 760. L'augmentation du volume du mercure entre ces deux limites, se dé* veloppant dans une tige cylindrique, représente 100 degrés. La centième partie de cette quantité représentera i degré; la longueur de I degré portée au-dessous de o donnera Téchelle pour les températures au-dessous de o , tandis que cette même longueur reportée au-dessus de 100 formera Téchelle pour les températures supérieures à celle de 100 degrés. Une température de 36 degrés indique donc simplement une chaleur telle, qu'elle forcerait le mercure à se dilater de 36 fois la centième partie du volume dont il se dilaterait, en passant de la glace fondante dans la vapeur de l'eau bouillante, sous la pression de 0,760.

QuArn'iTÉ i>E CHALEUR. ~ La masse de chaleur nécessaire pour produire un effet donné sur un poids de matière également donné, se nomme quantité (le chaleur; cette masse de chaleur, dans les arts , est une portion importante du prix de revient ; elle dépend de plusieurs éléments ; savoir :

1°. Du poids de la matière mise en expérience;

2°. De sa chaleur spécifique ;

3**. Du degré de chaleur qu'il faut atteindre.

Poids de la matière. — Tout le monde comprend que pour chauffer 9.0 kilogrammes d'eau de o à 5o degrés, il faut vingt fois plus de chaleur que pour chauffer i seul kilogramme de o à 5o degrés; quoique la température soit la même, la quantité de chaleur est dans le premier cas vingt fois ce qu'elle est dans le second.

Chaleur spécifique. — Lorsqu'on fait un mélange à poids égaux d'eau à 20 degrés et de glace fondante, lorsque toute la glace est fondue, le thermomètre marque 10 degrés. La même expérience faite avec la glace et le mercure, pris sous des poids égaux, donnera comme température du mélange une température bien inférieure à 10 degrés.

La quantité de chaleur nécessaire pour élever i kilogramme d'eau de o à 3 degrés serait suffisante pour élever la température d'un même poids de mercure de o à 100 degrés. Les quantités relatives de chaleur absorbées par un même poids des corps pour

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élever leur température d'un même nombre de degrés s'appellent chaleur spécifique ou capacités calorifiques. Pour les mesurer, on est convenu de les rapporter à celle de Teau prise pour unité.

Le mercure à masse égale prend beaucoup moins de chaleur que Teau pour élever sa température d'un môme nombre de degrés ; sa chaleur spécifique est beaucoup moindre que celle de Teau.

Unité de chaleur. — On prend pour unité de chaleur ou calorie la quantité de chaleur nécessaire pour élever i kilogramme d'eau de I degré : on admet , quoique ce ne soit pas très-rigoureux , que de o à loo degrés la chaleur spécifique est invariable; on suppose qu'il ne faut pas plus de chaleur pour élever i kilogramme de o à I degré que de 40 à 41 degrés.

Température. — Il est évident , d'après ce dernier principe , que la quantité de chaleur se trouve proportionnelle à la température à laquelle on veut élever le corps donné.

De ce qui précède, nous déduirons qu'on peut comparer la mesure de la quantité de chaleur à celle d'un solide parallélipipédique. Pour obtenir la quantité de chaleur exigée par un corps, pour passer de o degré à la température donnée , il faut multiplier la chaleur spécifique C donnée dans les Tables par son poids M et par la température T qu'il a prise. On a :

Q = CTM.

Pouvoir calorifique. — Il est évident encore que le meilleur combustible sera celui qui, sous le même poids, chaufferait à une température donnée la plus grande quantité d'eau pure. Ce sera de même celui qui, sous un poids donné, chaufferait au degré le plus élevé une même masse d'eau pure.

Pour comparer la valeur des divers combustibles , il faut donc déterminer la quantité de calories qu'un kilogramme de chaque combustible est susceptible de développer par sa combinaison complète avec l'oxygène.

On trouve ainsi par expérience que i kilogramme de charbon /jttT-peut, en se changeant en acide carbonique et en cédante l'eau toute la chaleur dégagée, élever 8,086 kilogrammes d'eau de I degré, ou 808 kilogrammes d'eau de o à 10 degrés; on en conclut que le pouvoir calorifique du carbone pur est de 8,086; il a développé par sa combustion complète 8,086 calories.

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Nous n'avons pas à décrire ici avec détails les appareils à Taide desquels on peut déterminer le pouvoir calorifique des divers com- " bustibles ; notre seul but était de bien faire comprendre la signification des termes température, quantité de chaleur, chaleur spécifique et pouvoir calorifique , termes dont nous aurons à faire souvent usage dans la prochaine Leçon.

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Combustibles divers: bois, tourbe, lî(jnite, anthracite, houille. —Température de combustion. — Combustion dans les fours. — Combustion des divers combustibles. — Combustibles gazeux. — Transformation des combustibles en gaz. — Combustion des gaz. — Avantage de l'emploi des gaz. — Fours. — Fours carrés, fours ronds.