LE POUVOIR CALORIFIQUE

J'ai montré, dans le chapitre II, qne la combustion (J*un combustible peut se faire d'un très grand nombre de manières.

Elle consiste essentiellement en l'action de l'air sur lo combustible. L'oxygène joue un rôle prépondérant, mais cependant l'azote et l'acide carbonique de l'air, ainsi que la vapeur d'eau qui y est jointe, peuvent avoir une inlluencc accessoire en des réactions complexes et modifier ainsi la qualité des produits de la combustion. La vapeur d'eau a notamment un rôle assez important dans les combustions lentes et ces réactions -chimiques sont très différentes de celles qui se produisent dans les combustions vives.

D'autre part, la combustion est plus ou moins complète, et les produits peuvent être ainsi très différents non seulement en quantité, mais comme composition chimique.

Il est donc impossible de dire, d'une façon précise, quel est le produit de la combustion d'un combustible déterminé.

D'ailleurs, les chaleurs mises en œuvre sont différentes, non seulement suivant la composition chimique des produits obtenus, mais suivant l'état physique où ces produits scmt recueillis et les conditions où le phénomène s'est produit.

11 semble cependant nécessaire de pouvoir définir le pouvoir <.*alorifique d'un combustible, ne serait-ce qu'afin de pouvoir comparer différents combustibles entre eux.

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Cette notion du pouvoir calorifique est toute conventionnelle. Malheureusement, dans le monde savant, on ne s'est pas mis d'accord sur le choix des conditions dans lesquelles il convenait de Tévaluer.

Pour bien montrer la difficulté, je vais chercher k simplifier h» problème.

On peut d'abord supposer Tair composé uniquement d'oxygène et d'azote, c'est-k-dire le prendre parfaitement sec et débarrassé d'acide carbonique, et considérer que l'azote ne joue que le rôle d'un corps diluant. C'est admettre que la combustion d'un corps se borne k Toxydalion des éléments qu'il contient.

On peut encore choisir, parmi les oxydes, les plus stables aux températures et pressions habituelles, c'est-à-dire supposer que tout le carbone se transforme en acide carbonique et tout l'hydrogène en eau, ainsi que le soufre en acide sulfureux.

Cette hypothèse ne peut pas être admise sans réserve, vu qu'il semble que du carbone ne peut pas brûler sans qu'il y ait une proportion, si infime soit-elle, d'oxyde de carbone dans les produits de la combustion, et que le soufre donne, en présence de la vapeur d'eau, de l'acide sulfurique. Mais, en adoptant cette hypothèse, on se trouve faire choix pour le carbone et l'hydrogène de l'ensemble des combinaisons les plus exothermiques et, par suite, si le pouvoir calorifique que l'on choisit, ne peut jamais être réellement atteint par le combustible, il est, en quelque sorte, un maximum qui ne peut pas être dépassé.

Enfin, puisque l'état physique de chacun des produits de la combustion peut être déterminé, quand on connaît deux des variables, pression spécifique, volume spécifique, et température du corps, il semblerait raisonnable de choisii* deux de ces quantités, pour l'air et le combustible considérés avant la combustion, et de ramener les gaz brûlés à ces deux mêmes valeurs des semblables variables, après la combustion.

C'est ainsi que l'on évalue le pouvoir calorifique sous près-

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sion et température constantes, sous température et volume constants, et qu'on pourrait les imaginer sous volume et pression constants, comme j'ai été amené iï le faire dans la théorie des moteurs à ga/.

Jusqu'ici, l'accord semble parfait entre les différents laboratoires, mais les divergences s'accusent, ensuite, au moins de deux manières.

11 s'agit, d'abord, du choix des deux variables, dont deux seraient constantes au début et à la fin de l'opération. On est d'accord pour choisir, pour l'une d'elles, la température. On doit, d'ailleurs, s'y obliger en toute rigueur, car la notion de température est des plus précaires, et la comparaison de deux températures semble, dans l'état actuel de la physique, ne pas pouvoir cHre établie d'une façon absolue*

On compare, en effet, en général, les températures d'après le thermomètre. Mais c'est une hypothèse absolument gratuite que d'admettre que l'on peut évaluer les températures par la dilatation.

C'est qu'en elfet la température absolue n'est déterminée, en Ihermo-dynamique, que par le théorème deCarnot, c/est-à-dirc par le rapport des quantités de chaleur qui peuvent être mises en liberté à température constante, entre deux adiabatiques, à une température de base et à la température considérée. Et aucune expérience sérieuse, au moins pour les températures élevées ou très basses, n'est venue montrer que l'échelle que Ton avait adoptée, en se basant sur les dilations, était Téchelle convenable.

Pour éviter toute cause d'erreur, ou au moins d'incertitude, il semble donc préférable d'évaluer le pouvoir calorifique à température constante.

11 est, d'ailleurs, déjà très difficile de réaliser une température constante quand on s'écarte de la température habituelle du laboratoire, et il vaut mieux faire choix, pour les essais, de la température moyenne, quitte à ramener, par le calcul, le pouvoir calorifique à une température bien déterminée, comme

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celle de laf^iace fomianle, ainsi qu'il est procédé très fréquemment.

C'est qu'en eiïel, si la durée d'un phénomène, ou il se produit, ou s'absorbede lachaleur, n'est pas excessivement longue, il est difficile d'avoir une température homogène dans une masse et les thermomètres ne peuvent pas être mis, d'une façon complète, à Tabri du rayonnement des sources extérieures.

En outre, si la température est obtenue artîticiellem(»nl, en faisant bouillir un liquide, par exemple, il est à craindre que les thermomètres, placés dans la vapeur, n'indiquent une température trop haute, si cette vapeur est surchauffée, et que, placés dans le liquide, ils ne soient chauffés par le foyer, ou influences par les courants montants ou descendants des li- (|uides chargés de bulles gazeuses, ou entraînés par le refroi-: dissement. Il y a ainsi des écarts, des inégalités de tempi»rature dues au refroidissement des parois et la température moyenne relevée s'écarte sensiblement de la température admise pour Tébullition.

Faut-il, pour seconde variable, prendre constante la pression ou le volum<» ?

Je préférerais choisir la pression. C'est qu'en effet le produit d'une combustion est généralement gazeux, et c'est à la pression atmosphérique que je puis l'évacuer, sans qu'il doive fournir aucun travail extérieur, si les gaz sont ramenés, en même temps, à la température de l'enceinte.

Ici encore, fidèle aux mêmes principes, je crois qu'il convient d'évaluer le pouvoir calorifique en cherchant à établir (|uelle est la quantité maxima de chaleur qu'un corps peut fournir, en brûlant au contact de l'air, en fournissant des produits stables.

Mais encore faut-il qu'à la fin de l'opération les gaz brûlés soient dans un état tel que l'on puisse les évacuer dans l'atmosphère et c'est précisément ce qui ne se rencontre pas lorsque l'on fait la combusti(m dans une bombe, c'est-à-dire sous volume constant.