ÉLEVÉES
Szpérienoes de Dalong et Arago. — En 4 829, MM. Dulong et Arago ont publié un travail très-important sur la détermination des tensions de la vapeur d'eau aux températures élevées. Leur appareil est représenté figure 237. A générateur à vapeur installé dans un fourneau de maçonnerie. Ce générateur avait environ 80 litres de capacité; l'épaisseur de ses parois lui permettait de résister à une forte pression.
HFM, manomètre à air comprimé, destiné à donner la mesure de la force élastique cherchée.
CD, tube de communication plein d'eau, destiné à transmettre la pression de la chaudière au mercure du réservoir M. B, soupape dé sûreté.
Deux thermomètres & et c donnaient, l'un la température de la vapeur, l'autre celle du liquide de la chaudière. Ils étaient contenus dans des canons de fusil fermés par en bas et pleins de mer^ cure. Les tiges de ces thermomètres se recourbaient horizontalement en d et étaient maintenues à température constante.
La figure 238 représente la coupe de la chaudière. On voit en C et en B les canons de fusil destinés à recevoir les thermomètres. Le réservoir à mercure F était en fonte; mais on voyait le niveau dans le tube latéral H, qui était en cristal et communiquait avec le réservoir à la fois par la partie supérieure et par la partie inférieure.
Un courant d'eau froide qui tombait du robinet R sur le tube de communication CD empêchait l'échauffemenl el \^ NQ\dNA\vs»'dr tJon de reau qu'il renfermait, La pression s'exer^jaVl c/oxvVt^ \^«»l
3tt
UNSIOM DES YAPEtES.
de ce tube au point C où il se joignait au tube BC qui s'éle^ verticalement au-dessus du couvercle de la chaudière. Le ma
Fig. 237.
mètre était également maintenu à température constante pai courant d'eau froide fourni par le robinet R'.
TENSION DES VÀPEUES. 283
I lorsqu'on voulait faire une détermination, on ouvrait la soupape B et Torifice C, et Ton maintenait Teau de la chaudière en pleine ébullition pendant une vingtaine de minutes, de manière à rhasser tout Tair de la chaudière. Cela fait , on vissait en C le bouchon métallique qui pouvait fermer cet orifice, et l'on fermait également la soupape B. La pression et la température s'élevaient graduellement. Lorsqu'on était arrivé dans le voisinage du point où l'on voulait faire une observation, on fermait le fourneau; la combustion devenait moins vive, réchauffement se ralentissait, et la température de la chaudière passait par un maximum dont on déterminait avec soin la valeur et en même temps que la pression correspondante. Pour cela, à partir du moment où l'on avait fermé le fourneau , on suivait attentivement la marche des thermomètres. Lorsqu'elle ne variait plus que lentement, on notait leurs indications à des intervalles de temps égaux et déterminés, et en même temps on mesurait la hauteur du manomètre.
On continuait ces observations simultanées jusqu'à ce que le maximum eût été notablement dépassé, c'est-à-dire jusqu'à ce que les thermomètres se fussent abaissés de quelques degrés. L'expérience était alors terminée.
On ouvrait le fourneau , on rechargeait la grille et l'on procédait à une nouvelle détermination.
Les températures maxima marquées par les doux thermomètres étaient sensiblement égales. On les corrigeait de l'influence de la tige comme il a été expliqué page 237, et l'on en prenait la moyenne.
Pour avoir la force élastique correspondante , on remarquait que cette force élastique , accrue de la pression exercée par la colonne d'eau comprise de C en H équilibrait la pression de la colonne de mercure soulevée de H en M dans le manomètre et la force de ressort de l'air comprimé en ML.
Soient donc P, P' et F les expressions de ces trois quantités exprimées en millimètres de mercure , l'expression de la force élastique cherchée sera donnée en fraction de la même unité par l'équation X = P' + F - P.
P' se mesure directement. P s'obtient en divisant par 13,59 la longueur verticale de la colonne CH, ramenée par le calcul à 4".
Quant à F, elle se déduit de l'observation du volume ML et de sa
comparaison au volume primitifconnu sous une pression déterminée.
Zzpérîenees de M. Regnault. — Dans une nouvelle série de
recherches sur le même sujet, M. Regnault adopta un procédé
déjà employé par Dalton; mais dont la première \dèe e.çX ^tvXfe-
rieure à ce physicien.
38i TSR8I0R DES VAPEURS.
Voici quel en est le principe :
Lorsqu*un liquide bout dans une atmosphère dont l'élasticité est constante, la force élastique des vapeurs qu'il émet ne peut pas être inférieure à la pression que la surface supporte. Si faible en effet que fût la différence, les bulles intérieures seraient écrasées au sein même des couches qu'elles auraient à traverser. Réciproquement, aussitôt que le liquide est assez échauffé pour que réquilibre de tension ait lieu, il semble que rien ne doil empêcher la vapeur de se développer à l'intérieur et de venir sous forme de bulles crever à la partie supérieure.
Guidés par ces considérations, les physiciens ont admis que si l'on chauffe de l'eau dans une chaudière mise en communication avec un récipient où la pression est maintenue constante, la température à laquelle a lieu Tébullition est précisément celle qui fait acquérir aux vapeurs de ce liquide une tension maxima égale à la pression invariable qui existe dans le récipient.
La 6gure 239 représente l'appareil de M. Regnault.
A , chaudière où se développe la vapeur.
F , chambre à pression entretenue à température constante à laide du bain d*eau qui l'entoure.
DD' , tube qui fait communiquer la chaudière à la chambre F.
Ce tube est refroidi à sa partie supérieure par un courant d'eau. 11 est incliné vers A de façon que la vapeur qui s*y condense retourne dans le bouilleur.
MNPO , manomètre à deux branches destiné à mesurer la pression qui existe en F.
HH', tube de plomb flexible à l'aide duquel on met F en communication avec une machine pneumatique ou une pompe foulante.
La tlgure ^40 représente la coupe de la chaudière. On voit on a et b les Cimons de fusil destinés à recevoir les thermomètres.
Lorsquil voulait opérer à des pressions très-considérables, M. Regnault employait le manomètre à air libre de grandes dimensions déjà décrit page 95.
Avant de terminer ce qui est relatif à la détermination des tensions des vapeurs dans le vide, nous décrirons encore un procédé que l'un emploie avec avantage quand il s'agit d'opérer sur des liquides dont on ne possède pas de quantités considérables. Ce procédé a été employé [^mr M. Magnus et par M. Renault. Nous en prenons la description dans les Mémoires de ce dernier physicien.
L*app;ireil se oom|K>so de deux parties principales : un manomètre à deux branches MPC et un tube recourbé, dans la branche fermée ihhnwl on développe Uvaye^t ^«.1WV\. ^kN«&.Vt^t<iuxiic
TIHBIOn DK8 TiPKSKB. M5
<H deux puttes à l'aide de la petite pièce de cuivre à trois tubulures erfy, on commence par remplir ab de mercure bien pnr, que Von y fai t bouillirpour chasser toute l'humidité. Lorsque le mercure tsl refroidi, on introduit en bc une petite quantité du liquide volatil, on le fait bouillir pendant quelques instants ada de le priver complètement de l'air qu'il peut garder en dissolution ; puis, en incli-
it convenablement le tube abc, on fait passer une petite quan- Ulé de ce liquide encore chaud dans la partie supérieure de la branche fermée. Un chasse le reste du liquide de bc par l'ébullition , et cette branche reste pleine d'air sec.
On fixe alors le tube abc dans le vase de tôle DE décrit et repréunslé p. 279, en ^'arrangeant bien entendu pour que les niveaux suieut visibles à travers la glace. On réunit ensuite les deux parlies de l'appareil par le tube à troia branches, et l'on établit en he une pression plus grande ou plus petite que celle de l'almosphère. Puis on chauffe, s'il est nécessaire, de manière à déterminer le développement de la vapeur en am. La force éV%&l\i\vw àe cette vapeur est égale à Ja pression P de l'air rwïfttnifeftW'ncli,
JÊÊÊÈ^
ON DS8 VAPSUEd.
accrue ou diminuée de la différence des niveaux en mn^ et enfin la pression P est elle-même égale à la hauteur barométrique, accrue ou diminuée de la différence des niveaux dans les deux branches du manomètre.
Les procédés à l'aide desquels on détermine les tensions des vapeurs supposent, pour la plupart, que celle du mercure est nulle aux températures ordinaires. On ne concevrait pas en effet, s'il en était autrement , la force et la netteté avec laquelle la
Fig. 240.
Fig. Î41.
colonne mercurielle d'un baromètre frappe contre le haut du tube qui la renferme, lorsqu'on vient à incliner brusquement ce dernier ; on peut encore citer, à l'appui de cette manière de voir, une expérience curieuse : si Ton met au fond d'une fiole une petite quantité de ce métal, et que Ton colle à la partie inférieure du bouchon une feuille d'or, elle reste inaltérée et conserve sa couleur aux températures voisines de zéro. Il en serait tout autrement si le liquide émettait des vapeurs : leur contact blanchirait aussitôt cette feuille, qui est extrêmement sensible à leur action. Enfin M. Regnault a fait voir directement qu'entre zéro et 400° l'accroissement de force élastique que c^ vapeurs mercurielles peuvent acquérir est à peine égal à un demi-millimètre, et l'on en peut conclure sûrement qu'à zéro cette tension est absolument négligeable.
Un baUon renfermant du mercure est mis en conununication avec un tube barométrique p\on^atA. A«ùs \«v^ ^^^^^^Xfe v%\u^>fe
TfilfglON DEg VAP
do même métal, comme on le voit figure S36, page 269. Par un lube \atéral, on foit un grand nombre de fois le vide dans Pappnreil , et Ton y fait rentrer de Tair sec de façon à bien dessécher l'appareil. Enfin on ferme le tube ^ à la lampe; et le ballon, plongeant dans la glace fondante , on mesure exactement la force élastique de la petite quantité d'air qui reste à l'intérieur. On chauffe ensuite le ballon à 400°. La colonne barométrique éprouve une légère dépression; mais si l'on tient compte de l'accroissement de force élastique que réchauffement a communiqué à l'air restant, on trouve que l'effet dû au développement de la vapeur mercurielle n*a pas une valeur supérieure à celle que nous avons indiquée, c'est-à-dire 0"»"*,5 environ.
Tensions de la vapeur d'eati dans le t'ide, d'après M. Regnault.
Température ' H dn thermomètre
Température
du thermomètre
à mercure.
degrés.
Tensions.
Diillim.
bitt^lhb JUS VAPEURS.
/ 't*éi,s .( ejf liquides autres que l'eau, ptfs M. Régna ul t.
Sulfure
Essence
Ether.
de
de
(îarbone.
térél)enlbine.
niillim.
millim.
milliu.
r>l'il,6
i ri> NON EN CONTACT AVEC LEURS LIQUIDES.
•0 :sl
iiture pas resi)acc qui la renf(;rine, elle
. i >os propriétés physiques, différer des i^az
^ ; 0 Tair, l'acide carbonique, etc. En effet ,
,.■ !-.i\ les dilatations ou les contraclions qu'elle
^ j-.iations de température sont le plus vSou-
t. xabist^ent dans les mêmes circonstances les
. «'"uès. Par exemple, en comparant à l'aide
■M. '-ont décrits [>a«:e 253, la dilatation de l'air
,'îher, M. Gay-Lussac n'a pu trouver do
^ «.viproquement m , dans un espace in\a-
M »*ortain nombre de deijrés des vapeurs
rt »i ou COUVWV'V VVNViC \v\\\s\\v\w\v^^*^ ou \oil
DENSITÉS DIS VAPSUHf, ^189
leur force élastique s'accroître comme celle de Tair souniis à un même échauffement.
Enfin , si la température restant constante, on fait augmenter ou diminuer l'espace occupé par une vapeur, on constate que la force élastique qu elle possédait primitivement subit des variations inverses, et dont retendue peut se calculer par la loi de Mariette, tantôt rigoureusement, tantôt seulement d'une manière approchée, ainsi que cela arrive pour les gaz ordinaires.
On pourrait vérifier ces dernières assertions, en employant les appareils manométriques que nous avons décrits lorsqu'il a été question de la compressibilité de l'air (page 88). Mais ordinairement c'est en déterminant dans des circonstances convenablement variées les densités d'une môme vapeur, que l'on arrive à reconnaître les lois de sa dilatation ou de sa compressibilité.
Si, par exemple, on constate que sous une même pression, mais à des températures très-différentes, telles que iOO ou 200», sa densité est toujours dans un rapport constant avec celle de l'air déterminée dans les mêmes conditions, on en conclura qu'entre 400 et 200", elle suit exactement la loi de dilatation du fluide atmosphérique. Réciproquement si l'on cherche à une température invariable, soit 400", la densité d'une vapeur sous deux pressions différentes, et si on la trouve proportionnelle à ces pressions , on en conclura que certainement entre les limites citées la loi de Mariette lui est applicable.
Ce sera donc après avoir indiqué la manière dont on trouve la densité des vapeurs que nous exposerons les résultats que l'on a obtenus touchant les lois de leur dilatation ou de leur compressibilité.
