DES MANOMÈTRES

On donne le nom général de manomètres à des instruments destinés à mesurer la pression des gaz ou des vapeurs. On en emploie de deux espèces principales : les uns sont dits à air comprimé, et les autres à air libre.

Fig. i06. La figure 406 représente un manomètre à air com-

primé, disposé comme ceux que l'on emploie pour mesurer la force élastique de la vapeur dans les machines à haute pression. Cest un tube droit de cristal, fermé à son sommet, rempli d'air, et plongé par son extrémité inférieure dans une cuvette en partie pleine de mercure. La vapeur ou plus généralement le fluide dont on veut mesurer la pression arrive par le canal a dans le cylindre de bronze 6, fermé de toute part et qui contient la cuvette. Le tube de verre doit être fixé solidement à la partie supérieure de ce cylindre. Par la pression que le fluide introduit exerce sur le mercure, celiu-ci s'élève dans le tube du manomètre et diminue de plus en plus le volume occupé par Tair.^Le tube est divisé en parties d'égale capacité, de sorte que l'on peut à chaque instant connaître le volume de l'air comprimé. Si le tube ^ n'était pas exactement cylindrique, on adapterait à l'appareil une seconde échelle divisée en millimètres, pour pouvoir mesurer la hauteur verticale de la colonne de mercure entrée dans le tube.

i Pour déterminer au moyen de cet instrument la pression P d'un fluide, représentons par V le volume de l'air contenu dans le tube sous la pression atmosphérique H, e'est-à-dire lorsque, le tube a communiquant avec l'atmosphère, le niveau du mercure est le même dans le tube et dans la cuvette. Soit, en outre, V le volume de la même masse d'air lorsque

DES HÀNOn^TRES.

Tespace 66 est occupé par le fluide dont on cherche la pression, et h la hauteur de la colonne de mercure soulevée. D'après la loi de Mariette, la pression H' que supporte alors Tair du manomètre est donnée par la proportion V : V = H' : H, et, par conséquent, cette pression est égale à H. V : V. Or, la pression H', jointe à celle de la colonne h de mercure, fait équilibre à la pression P. Pour obtenir cette dernière, nous n'aurons donc qu'à faire la somme de h et de H'.

Dans les manomètres, Funité de pression qu'on a choisie est la pression atmosphérique, lorsque le baromètre est de 0™,76. Par conséquent, si la quantité d'air renfermé dans le tube du manomètre ci-dessus est telle, que sous cette pression , le niveau du mercure est le même dans le tube et dans la cuvette, on marquera, à ce niveau, le chiffre 1 sur l'échelle qui donne la hauteur du mercure dans le tube. Ensuite, on marquera 2 atmosphères au point où se termine la colonne de mercure soulevée, lorsque la pression P du fluide est égale à 2 fois 0'°,76 de mercure; 3 atmosphères au point où le mercure s'arrête dans le tube, lorsque le fluide soumis à l'expérience exerce une pression de 3 fois 0°',76, etc. C'est par le calcul indiqué plus haut que Ton détermine la position exacte des chiffres 2, 3, 4..., sur l'échelle du manomètre.

Fig. i07. La figure 407 représente un manomètre à air libre de machine à vapeur. La vapeur arrive sur le mercure de la cuvette g par le tube r, ou plutôt elle agit sur la colonne d'eau qui remplit la cuvette et le tube de communication ; son effort fait monter le mercure dans le tube de fer w. Au-dessus de ce tube est une poulie très-mobile t, sur laquelle passe un fil portant d'un côté un flotteur de fer, qui repose sur le mercure, et de l'autre un contre-poids Z, un peu moins pesant que le flotteur. Lorsque le mercure monte, il pousse le flotteur, et le contre- poids descend; lorsque au contraire le mercure descend, le contre -poids monte, parce que le flotteur, en partie dégagé du mercure, devient assez lourd pour l'entraîner. Avec un tube vertical w, de 1, 2, 3 ou 4 fois 76 centimètres de hauteur, on peut donc mesurer 1, 2, 3 ou 4 atmosphères. Ces nombres s'écrivent sur l'échelle du contre-poids, comme l'indique la figure ; seulement, dans cette graduation, il faut tenir compte de la hauteur verticale de la colonne d'eau, qui par elle-même pèse sur le mercure de la cuvette.

158 TUBES DE SÛRETÉ DE WELTER

Fig. ioà. La figure 408 représente, sur une plus

^ grande échelle, la disposition de la cu-

m vette g qui doit être exactement fermée de

H -r toute part pour ne pas donner issue à

H M Teau qui doit agir sur le mercure qu'elle

^^^J^^M^ C'est ici le lieu de dire un mot des mano-

jHl^^^^^^Hc| mètres sans liquide imaginés par M. Bour-

lÉÉBjMyjyilSl^ don et dont on fait actuellement un fré-

^^BÊÊÊBmÊÊÊBÊÊÊÊtBSÊSm queni usage.

La pièce principale est un tube en cuivre mince, recourbé en spirale. L'une des extrémités de ce tube est fermée; l'autre est mise en communication par un robinet avec le réservoir qui contient la masse gazeuse dont les variations de pression doivent être évaluées.

Lorsque celle-ci vient à changer, la section du tube, qui a la forme d'une ellipse très-allongée, éprouve de légères variations, par suite desquelles la forme de la spirale elle-même se trouve un peu modifiée dans un sens ou dans l'autre, suivant la manière dont a varié l'élasticité du gaz. L'extrémité fermée du tube étant libre, elle éprouve donc de légers déplacements. Ceux-ci se communiquent à un levier du premier genre, à bras inégaux, qui les rend très-sensibles et indique, sur un arc de cercle gradué, les changements de pression qu'il s'agit de mesurer. Ces manomètres se ]graduent par comparaison avec des appareils à mercure. (H. V. )

TUBES DE SÛRETÉ DE WELTER

Les tubes de sûreté inventés par Welter et dont on munit les appareils qui servent à la préparation des gaz, sont de véritables manomètres à air. Ils sont destinés à empêcher les explosiom et Vabsorption autrefois si .redoutées des chimistes.

Pour recueillir les gaz et les isoler de l'air extérieur, on suit un procédé imaginé, vers la fin du dernier siècle , par un chimiste anglais , Priestley. Ce procédé consite à adapter au vase dans lequel se trouvent les substances qui servent au développement du gaz , un tube recourbé dit tube de dégagement. Ce tube se rend sous une cloche de verre (fig. 151, t. I, p. 277), nommée éprouvette, remplie d'eau et renversée dans une cuve remplie de même liquide. Le gaz, chassé par sa propre force élastique, refoule l'eau qui se trouve dans la partie inférieure du tube de dégagement, s'échappe par bulles et monte dans

TUBES DE SÛRETÉ DE WELTER

Fig. 409.

la partie supérieure de l'éprouvetle , en faisant descendre à mesure l'eau qu'elle contient. Si l'eau est capable d'altérer ou de dissoudre le gaz, on la remplace par le mercure, quand ce dernier liquide n'est pas lui-même attaqué par le gaz.

Dans le cas où la chaleur est nécessaire pour provoquer le dégagement du gaz, il peut arriver que, par un refroidissement accidentel, ce dégagement s'arrête. Alors, par suite de l'abaissement de température, la force élastique du gaz diminue, devient moindre que la pression atmosphérique, et l'eau froide, montant dans le tube de dégagement, se précipite bientôt dans le vase chauffé et le fait éclater par le refroidissement subit qu'elle lui fait éprouver. C'est là le phénomène de l'absorption. Quant à celui de l'explosion , il se produit lorsque le gaz acquiert un excès de force élastique, soit qu'un obstacle s'oppose à son libre dégagement, soit qu'il se développe avec trop de rapidité.

Gela posé, il nous sera facile de faire comprendre l'utilité des tubes de sûreté.

Les figures 409 et 410 représentent deux vases munis, l'un, d'un tube de sûreté droit, et l'autre, d'un tube de sûreté recourbé en S. Le premier de ces tubes traverse le bouchon qui ferme la tubulure du vase, et plonge par son extrémité inférieure dans le liquide que celui-ci contient. Le même bouchon porte le tube de dégagement. Quand la pression du gaz à recueillir devient trop forte, elle chasse le liquide dans le tube de sûreté et bientôt le gaz trouve une issue par celuici; au contraire quand elle est trop faible, l'air atmosphérique refoule le liquide contenu dans la partie inférieure du tube et pénètre dans le vase. De cette manière se trouvent donc empêchées, à la fois, les explosions et l'absorption.

Le tube de sûreté de la figure 410 fonctionne d'une manière analogue. 11 présente le grand avantage de ne pas devoir plonger dans un liquide, comme le tube de sûreté droit.

Fig. 4i0.