COMPRESSIBILITÉ DES GAZ. — LOI DE MARIOTTE

MANOMÈTRES

1 18. L’expérience du briquet à air, que nous avons décrite (7) nous a montré que les gaz étaient très-compressibles. La résistance que l’on éprouve dans cette expérience pour enfoncer le piston montre de plus qu a mesure que le volume d’un gaz diminue sa force élastique augmente. La propriété inverse appartient aussi aux gaz, c’est-à-dire que leur force élastique diminue quand on leur offre un plus grand espace à occuper.

Mariette * a trouvé la relation qui existe entre la force élastique des gaz et leur volume. Les expériences qu’il exécuta en 1070 le conduisirent à poser la loi suivante.

1 19. E<oi de llariotte. — Les volumes d'une masse gazeuse sont inversement proportionnels aux pressions quelle supporte, pourvu que sa température reste constante.

Cela signifie que si l’on prend la masse gazeuse avec un vo-

1 MarioUe, physicien dislin^ué, né eu Dourgogne vers 1G20^ mort en 1684, mem* bre de l'Académie des sciences.

LOI DE MARIOTIE.

lume donné sous une pression déterminée, son volume deviendra deux, trois, quatre, cinq fois plus petit quand onia soumettra à une pression deux, trois, quatre, cinq fois plus grande, ou inversemenl deux, trois, quatre, cinq fois plus grand sous une pression deux, trois, quatre, cinq fois plus petite.

Voici comment Mariette démontrait cette loi pour des pressions qui ne s’écartaient pas beaucoup de la pression atmosphérique.

Pour des pressions supérieures à la pression atmosphérique, il prenait un tube à branches inégales ABC (fig. 9o), fixé contre une planchette. La petite branche était fermée, la grande ouverte. Il versait d’abord par l’entonnoir C du mercure, de manière qu’il se mît de niveau dans les deux branches, suivant la ligne oo, et enfermût dans la petite branche une masse d’air qui, vu l’égalité des niveaux, se trouvait évidemment à la pression atmosphérique extérieure. Il versait ensuite du mercure dans la grande branche, jusqu’à ce que le liquide montant dans la petite réduisît le volume du gaz à moitié. A cet instant, il est évident que la force élastique de ce gaz fait équilibre à la colonne de mercure qui s’élève dans le grand tube du niveau D au niveau E, augmentée delà pression atmosphérique qui s’exerce librement en E. Or Mariette constatait que la colonne DE était égale à celle qui était soulevée dans un baromètre voisin au moment de l’expérience. La force élastique du gaz faisait donc équilibre à deux pressions atmosphériques, ce qui montre que, le volume do la masse gazeuse étant réduit à moitié, sa force élastique a doublé.

Si on avait réduit le volume au tiers du volume primitif, la colonne soulevée dans le grand tube au-dessus du nouveau niveau serait égale à deux fois la colonne mercurielle soulevée dans le baromètre, et, en y ajoutant lapression atmosphérique quis’exerce

toujours au sommet du liquide, on verrait que la force élastique du gaz est devenue triple de ce qu’elle était.

120. Pour des pressions inférieures à la pression atmosphérique, voici la méthode qu’employait Mariotle : On prend un tube ' de de longueur environ, aussi cylindrique que possible,

fermé à l’une de ses extrémités et divisé en parties d’égale capacité. On verse du mercure dans ce^ tube en laissant une certaine quantité d’air, puis on le renverse dans une eu velte profonde pleine de mercure (fig. 9C), comme le faisait Torricelli et on enfonce le tube dans la cuvette jusqu’à ce que le niveau du mercure soit le même dans le tube et dans la cuvette. L’air enfermé se trouve alors à la pression atmosphérique. On soulève le tube de manière

à augmenterle volume réservé au gaz ; mais la force élastique de • celui-ci diminuant, le mercure poussé par la pression atmosphérique monte dans le tube. Lorsque le volume AP (fig. 97J est double de ce qu’il était d’abord, la colonne soulevée PM est égale à la

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moitié de celle qui est soulevée dans un baromètre voisin. Or, en cet instant de l’expérience, la pression atmosphérique qui s’exerce sur le niveau de la cuvette est contre-balancée par la force élastique du gaz et par la colonne soulevée. Celle-ci étant moitié de la pression de l’atmosphère, la force élastique du gaz doit aussi en être la moitié. Donc, le volume doublant, la pression est devenue moitié de ce qu’elle était.

Si l’on soulève le tube de manière que le volume AN réservé au gaz soit les deux tiers de ce qu’il était au début de l’expérience, la colonne soulevée NM devient le tiers de la pression atmosphérique ; donc la force élastique de l’air en est les deux tiers, et par suite la loi est encore vérifiée.

MM. Despretz et Régnault, par des expériences faites sur la compressibilité des gaz, ont prouvé que tous ne suivent pas exactement la loi de Mariette; mais les écarts qu’ils ont constatés ne se produisant que dans des circonstances exceptionnelles, la loi de Mariette, en 'pratique, peut être considérée comme exacte.

121. Variation de la densité d^uii gax a^ec la pression qn’ii supporte. — 11 est évident que lorsqu’on réduit le volume d’un gaz à la moitié de ce qu’il était, il devient deux fois plus dense, puisque deux fois plus de molécules sont emprisonnées dans le même volume, et, comme alors la force élastique du gaz est devenue double, on voit qu’à la même température, la densité d* un gaz est proportionnelle à sa force élastique,

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122. Manomètres. — On appelle manomètres des appareils destinés à mesurer la force élastique des gaz et des vapeurs. Ces appareils rendent chaque jour les plus grands services dans l’industrie. Pour la marche régulière d’une machine à vapeur et pour éviter les explosions qu’amènerait un excès de force élastique de la vapeur dans les chaudières, il est indispensable que le chauffeur connaisse à chaque instant cette, force élastique. Aussi les règlements exigent-ils que les chaudières soient munies de manomètres.

On a adopté pour ces instruments différentes dispositions que nous allons décrire.