PRESSION TOTALE

po

pn

Pc

Oiygène

AïKe

po +pn +po

Pa

Diff.

ai.oo

(io

(I) Voyez : Mcteorol. Zeltschr. X Bci. i5 Jânner 1875, p. a5.

Or, il ne serait pas difficile de constater la variation dans la composition de Fair avec la hauteur par l'analyse d'échantillons d'air pris à des hauteurs différentes et accessibles sans trop de difficultés. Mais, comme l'a déjà remarqué Tralles^ on n'a pas trouvé une telle variation; en tout cas, la diminution en oxygène, constatée quelquefois avec la hauteur, est trop minime (i).

Dalton lui-même a répondu à cette objection que les atmosphères des gaz différents sont sans cesse entremêlés par les vents. A présent, nous savons comment les différents constituants de l'atmosphère sont sans cesse remués par les courants ascendants des minima et les courants descendants des maxima barométriques, qui forment une circulation verticale de l'air s'étendant jusqu'à des hauteurs très grandes.

« Par la loi de Dalton, » dit M. Stefan, n la condition de l'équilibre définitif des gaz est déterminée, mais elle n'indique pas du tout de quelle manière il s'établit. Selon la loi de Dalton, il faut que le mélange de deux gaz s'opère avec une grande vitesse, mais, en réalité, il a lieu très lentement. )) En effet, Dalton a trouvé lui-même, comme nous l'avons dit plus haut, que les gaz opposent à l'évaporation un obstacle mécanique qui la retarde. Dans certaines conditions, cet obstacle devient très considér^le.

Saussure a déjà fait mention d'une expérience singulière exécutée par l'abbé Fontana (a). « Cet ingénieux physicien, )) dit-il, « a fait voir, par des expériences nombreuses et poussées aussi loin que possible, que, dans les circonstances les plus favorables à la distillation, c'est-à-dire lorsque la cornue est le plus fortement réchauffée et le récipient le plus fortement refroidi, il ne se fait cependant aucune distillation, il ne passe pas une goutte de liqueur si la cornue n'est jointe au réci< pient que par un col long, étroit et hermétiquement scellé. )) Cette expérience fut répétée par Espj- avec le même résultat (3).

(i) Noas devons faire remarquer à ce propos que W. Ferrel a admis comme très prol>able l'existence d'une atmosphère d'hydrogène entourant notre atmosphère d'air. Il est très difficile de se faire une idôo un peu exacte de la composition de l'atmosphère à une grande hauteur.

(a) Essais sur l'Hygrométrie. — Neuchàtel, 17S3, p. 192.

(3) Third Report on Meteorology, p. fio.

Liv. 2. Met. Dvn. — 7.

Il a aussi pris des tubes de verre dont la longueur était de 2 pieds et le diamètre de i/3 de pouce anglais. L'un des bouts fut recourbé et scellé, Tautre ouvert. La partie recourbée était graduée et il y avait de Teau dedans. En laissant cet appareil suspendu avec le bout ouvert en bas, on pouvait observer la diminution de l'eau par évaporation et diffusion. Cette diminution était extrêmement lente. En trois mois, la diminution de Teau était à peine visible. L'expérience était exécutée dans une chambre dont la température, pendant tout le temps, restait sensiblement constante à 70^ F. Dans un autre tube de mêmes dimensions, ayant le bout ouvert en haut, le niveau avait baissé de 1/8 de pouce. En plaçant le bout avec de Teau du premier tube dans un bain dont la température était un peu au-dessous de la température d'ébullition de Teau, le niveau ne baissa pourtant pas plus que 1/8 de pouce en quatre jours. Enfin il mit un bouchon dans le bout ouvert après y avoir introduit une quantité de chlorite de chaux. Pendant cette expérience, qui dura aussi trois mois, la température de la chambre était constamment à 80^ F., et Ton ne pouvait observer la moindre diminution de Teau. Pourtant la pression de la vapeur était, à la surface de Teau, à peu près d*une demi-livre par pouce carré. La pression de la vapeur à Vautre bout étant nulle, il est évident que rair et la vapeur dans le tube ont exercé une pression l'un sur Vautre.

De ces expériences, Espy tire la conséquence que la vapeur d'eau est répandue dans l'atmosphère presque excluswement par les courants d'air, qui l'emportent açeceux.

M. Hildebrandsson a fait une expérience tout à fait analogue (i). Deux ballons sphériques, dont les circonférences étaient de o^^ySgS et o°^,4^5, furent réunis au moyen d'un tube d*un pouce environ de diamètre et de plus d'un demi-mètre de longueur, auquel on avait donné une position parfaitement horizontale. Les ballons étaient, à leur partie supérieure, munis de tubulures fermées de bouchons, à travers lesquels passaient des thermomètres, dont les boules s'enfonçaient jusque vers

(i) Recherches sur la propagation de l'Hydrogène sulfuré à travers des gaz dilîérents. — Actes de la Soc. roy. des Sciences d'Up^al. Série III. T. VI. 1868.

le milieu des ballons. Dans le plus grand d'enti*e eux, deux thermomètres, dont Tun avait le réservoir ' enveloppé d'une étoffe humectée d'eau, en sorte que les deux thermomètres constituaient un véritable psychomètre. Dans Tautre ballon, on avait placé un seul thermomètre mouillé. L'appareil étant scellé hermétiquement, Tair renfermé se saturait de la vapeur d'eau s évaporant des enveloppes humides. Après deux heures environ, les trois thermomètres marquaient le môme degré. Alors le petit ballon fut entouré de neige fondante, et le thermomètre y contenu baissa en trois quarts d'heure à peu près à oo. Maintenant, on devait s'attendre à ce que la vapeur d'eau distillât du ballon le plus chaud dans le plus froid et que, par conséquent, le thermomètre mouillé de celui-là baissât, ce qui n'arrivait pourtant point; ce thermomètre restait immobile pendant plus de vingt-quatre heures. Après ce temps, les thermomètres furent retirés du ballon, et aussitôt le thermomètre humide baissa de plusieurs degrés au-dessous du thermomètre sec, ce qui prouve qu'il n'était pas desséché. L'expérience fut renouvelée avec le môme succès. Dans une autre expérience, on attendit jusqu'à ce que l'air dans l'appareil fût parfaitement saturé. Alors le bouchon du petit ballon, avec son thermomètre, fut ôté; une quantité considérable d'acide sulfurique fut versée dedans et le thermomètre remis à sa place après qu'on l'avait soigneusement desséché aussi vite que possible. Par l'absorption de la vapeur d'eau par l'acide, la température dans ce ballon monta d'un degré. Gela produisit un mouvement dans l'air enfermé dans l'appareil, et le thermomètre humide de l'autre ballon baissa de o<>a; mais, aussitôt que la position de l'appareil fut altérée, en sorte que le petit ballon se trouva plus haut que le grand, il remonta à la température du thermomètre sec, température qu'il garda pendant trois jours. Le quatrième jour, la température de la chambre s'étant abaissée de -f- iS^'o (température initiale) jusqu'à iQ^a, les parois intérieures du grand ballon furent toutes couvertes de rosée. Le sixième jour, la température s'était de nouveau élevée à i5^6 et la rosée avait disparu. Le jour suivant, le psychromètre fut retiré et le thermomètre s'abaissa de o^S au-dessous de Tautre, ce qui indique qu'après sept jours il n'avait pas perdu toute son humidité.

£n Allemagne M. Jungk a fait des expériences analogues sur la diffusion de la vapeur deau dans Tair (i) ; il employait un hygromètre très sensible, formé d'une corde de boyau, qui portait une aiguille horizontale dont les mouvements furent observés de la même manière que ceux de l'aiguille aimantée de la balance de torsion.

Or, « l'obstacle mécanique des gaz qui retarde Tévaporation, » dont parle Dalton^ est en certains cas très grand. Mais alors le transport de la vapeur d^eau se fait évidemment plutôt par les courants d'air que par la diffusion. Une atmosphère de vapeur d'eau indépendante est donc impossible.

Kœmtz a déjà prouvé (2) que la distribution de la vapeur d'eau dans le sens vertical est très différente sous l'influence des vicissitudes atmosphériques, cette distribution présente des variations diurnes et annuelles, et on trouve de grandes différences à cet égard dans les régions différentes de la teri*e.

Plus tard Jelinek a observé deux baromètres en des lieux voisins (3). Les hauteurs observées étaient exactement les mêmes, tandis que les mesures hygrométriques faites aux deux stations indiquaient des dilterences dans l'humidité absolue dépassant souvent 1^,3 (a"'™ 3). Broun a fait des observations analogues à Makerstoun avec le même résultat.

Lamont (4) enfin a calculé séparément la moyenne de toutes les observations d'une tension de la vapeur d'eau au-dessus, et celle de toutes les observations d'une tension au-dessous de la tension normale à 10 h. A. M. et à 4 ^- P* M* ^ Munich pour les années i848-55, et aussi les moyennes correspondantes de la pression barométrique. Il a trouvé :

Tension 5' ,55 ( la^'-S). . . 3',52 ( 7"" 9)

Pression corresp. . 317, 35 (7i5 9). . . 317,95(717 2)

De là Lamont a conclu <( que la tension locale de la vapeur n'a avec la pression barométrique aucune relation immédiate. »

(i) Poggendorfls Annalen d. Physik und Chemie, 1867, p. i. » Kœmtz: Lehrbuch der Météorologie, 1, p. 3^?, Halle i83i.

(3) Denkschriften, mémoires do l'Acad. des Se. de Vienne, T. II, p. 66.

(4) Abhandlungen der Math.-Phys. Classe d. K. Akad. zu Mûnehen. T.VIII. 1867, p. ao3-ao7.

De ses résultats et de ceux de Kœmiz, de Jelinek et de Broun, il résulte qu'une atmosphère indépendante de vapeur d'eau n'existe pas, et que, par conséquent, il n'est pas exact de retrancher la tension observée de la vapeur de la pression barométrique (comme on l'a fait souvent du reste) pour obtenir la pression de l'atmosphère sèche.

On ne peut pas dire non pKis qu'un gaz ou une vapeur en pénétrant un autre, s'y comporte exactement « comme dans le vide )), et que k la répulsion entre des molécules de gaz et de vapeurs différente est égale à o ». Goii^A, l'ancien précepteur de Dalton, avait déjà critiqué la loi de son élève, ainsi exprimée. Il fit l'expérience suivante. Un ballon de verre à col mince dont on avait déterminé la capacité, et dans lequel était renfermé une quantité mesui*ée d'eau pure, fut chauffé dans un bain d'eau entre deux températures observées par un thermomètre enfoncé dans le bain. Alors le col fut bouché et plus tard la quantité d'air restée dans le ballon fut mesurée. Il trouva que cette quantité d'air était beaucoup moindre qu'elle ne devait être si la perte avait été causée seulement par la dilatation de l'air. Or, ane certaine quantité de Pair avait été chassée en dehors du ballon par la vapeur d'eau pendant Vévaporation. Le procédé est, comme on voit, en principe le même que l'un de ceux dont Regnault a fait usage pour déterminer le coeflicient de dilatation des gaz.

Dans une lettre du 38 août 1863 à Kœmtz, alors professeur à Dorpat (i), Lamont a décrit une expérience par laquelle il a prouvé que la vapeur d'eau excerce pendant Vévaporation une pression sur l'air ambiant. 11 a employé l'appareil représenté dans la figure i5, lequel se compose d'un réservoir sphérique K et d'une tige capillaire b e. La tige est courbée en U entre c et d. Le ballon étant rempli d'air parfaitement sec, l'appareil fut placé avec le ballon dans le vase A et la partie c k d dans un autre B. Les vases étaient remplis d'eau et la température de A était de -i- 1 50,7, celle de B -h 120,0. En échauffant le vase A à + 410,8 un petit index de mercure o avançait de 11, 47 pouces Par. vers e.

(i) Cette lettre est pabllée dans : i) Philos, magazine, nov. i86a ; 2) Proc. oftheBpltish mctoor. Society. Vol. I; 3) Pogg. Annalen i863.

L'expérience fut répétée avec la seule différence qu'on avait introduit quelques gouttes d'eau dans le ballon. Cette fois l'index se déplaçait d'une même longueur, ii,47 p. Par. pour un échaufiTement de + i5°,7 à 4- 3oo,9 seulement. La température du vase B

Fig. 15.

restait constante à -f la^'yO et par conséquent la vapeur ne pouvait pas parvenir jusqu'à l'index. Or, il est évident que la vapeur avait pendant Tévaporation exercé une pression sur l'air. Une partie de l'air avait été chassée en dehors du ballon et remplacée par de la vapeur d*eau.

Ce phénomène a été étudié d'une manière plus exacte par MM. Hildebrandsson et Rosén (i). La quantité d'air qui est expulsée d'un vase par la vapeur est bien connue pour une température, celle de TébuUition. Par l'ébullition on peut, comme on sait, parfaitement purger l'air d'un vase. Mais dans ce cas la tension de l'air est égale à la pression de l'air. Or, il était probable que la vapeur doit à chaque température chasser d'un vase une quantité d'air correspondante à la tension de la vapeur à cette température. Par conséquent, en échauffant de < à T le volume d'air W contenu dans un ballon, le volume de l'air expulsé du ballon doit être :

I + « * Hi — Fi

H et Hi étant les pressions barométriques et F et Fi les tensions de la vapeur d'eau correspondant à T et ^ a étant le coefficient de dilatation de l'air.

(i) Ôfversigl af K. Wet. Akad. Forhandlingar (Cpts. Rend, de l'Acad. d. Sciences de Stockholm, 1864, p. vj3.

Cette loi fut prouvée par des expériences tout à fait semblables à celles faites par Regnault pour déterminer le coefficient de dilatation des gaz. Dans la première série la pression était constante et le volume du gaz variable. L'appareil se composait, comme on sait, d'un réservoir, auquel était soudé un tube capillaire recourbé. Au lieu de remplir ce réservoir d*air parfaitement sec on y introduisit de Teau pure, dont la quantité fut exactement pesée; cela fait, on laissa, pendant environ une demi-heure, Tair prendre la température T d*un bain d'eau, et Ton ferma a la lampe l'extrémité du tube, en notant en même temps la hauteur Ht du baromètre. Le réservoir étant refroidi on le plaça renversé avec la pointe dans un bain de mercure, on Tentoura complètement de glace et d*eau froide et lorsque le ballon fut refroidi à zéro (on avait pris la température t de Teau), on cassa avec une petite pince la pointe du tube. La hauteur de la coloipe de mercure soulevée fut mesurée avec le cathétomètre de la manière ordinaire, et la hauteur Hi du baromètre notée. Enfin on pesa le ballon pour obtenir le poids du mercure qui s*y était introduit. En appelant w et W, les volumes de Tair correspondants aux températures t et T, on a

Hi — Fi H2 — A - Fs

Les résultats obtenus sont les suivants