FORMATION DES VAPEURS DANS UN ESPACE INDÉFINI REMPLI DE GAZ

Un liquide exposé dans un espace indéfini rempli de gaz, conmie Tespace qu occupe l'air atmosphérique, doit présenter des phénomènes analogues à ceux que l'on observe dans le vide, avec cette seule différence que l'évaporation sera moins rapide, et, par conséquent, le froid qui l'accompagne moins intense. Comme dans le vide, les vapeurs peuvent ne se former qu'à la surface libre du liquide, ou bien, à la fois, à cette surface et à celle qui est en contact avec les parois du vase qui contient le liquide. Dans le premier cas, on dit qu'il y a évaporatioUy et dans le second cas ébulUHon.

Lorsqu'un liquide s'évapore à l'air, la couche de ce gaz qui se trouve en contact avec la surface du liquide se sature rapidement de vapeur. Si, en vertu de la diffusion (p. 160), une partie de cette vapeur ne

524 LOIS DE l'ÉVAPORATION SPORTAFIÉB A l'AIR ATMOSPHÉMOUE.

se méiait avec les couches d'air plus éloignées du liquide , Tévaporation s'arrêterait bientôt. Mais les vapeurs se mélangent avec les gaz comme les gaz entre eux , d'où il résulte que la vapeur qui s'élève du liquide doit se dissiper peu à peu et l'évaporation continuer tant qu'il reste du liquide. Quand le poids spécifique de la vapeur est moindre que celui de l'air, ce qui a lieu pour la vapeur d'eau (p. 817), les couches d air saturées de vapeur s'élèvent en vertu de leur légèreté spécifique, et sont remplacées par des couches d^ir qui viennent se saturer àieur tour; de cette manière Tévaporation est activée. Cependant, comme la différence entre les densités de l'air et de la vapeur d'eau n est pas considérable , l'évaporation de ce liquide reste néanmoins encore assez lente, (H. V.)

LOIS DE l'évaporation SPONTANÉE A l'aIR ATMOSPHÉRIQUE.

Les énormes quantités d'eau répandues à la surface de la terre s'évaporent sans cesse et les vapeurs formées se dissipent dans l'atmosphère. Comme ces vapeurs jouent un rôle important dans la plupart des phénomènes qui se passent dans l'air atmosphérique, il importe de connaître les causes qui influent sur la rapidité de leur formation. Ces causes sont au nombre de cinq, savoir : 1"* retendue de la surface dévaporation ; 2® la température de l'atmosphère ambiante; Z^ le renouvellement de cette même atmosphère; i*" son état hygrométrique; et 3" la température du liquide.

Dans l'évaporation, les vapeurs ne se formant qu'à la surface libre du liquide , l'influence de la première cause est évidente. L'accroissement de température de l'atmosphère accélère l'évaporation, parce qu'il a pour effet d augmenter la quantité de vapeur dont l'air peut se charger avant d'être saturé. L'influence de l'état hygrométrique se conçoit facilement; car l'évaporation serait nulle si Tair était saturé, et elle serait la plus grande possible s'il était parfaitement sec. Quant à l'influence du mouvement de l'air, pour la concevoir, il sufiit de remarquer que l'évaporation se ralentit d'autant plus que les couches d «r en contact avec le liquide sont plus près de leur état de saturation; il est donc évident qu'en les renouvelant sans cesse par des couches sèches, on doit activer l'évaporation d'autant plus que ce renouvellement sera plus rapide. Cette activité de l'évaporation par les courants d'air se vérifie tous les jours sous nos yeux. Enfin, Taccroissement de température du liquide accélère l'évaporation par 1 excès de force élastique qu'il détermine di^vs les vapeurs. (H. V.)

DE l'ÉBULLITION. 53$

FROID PRODUIT PAR l'ÉVAPORATION A l'AIR.

Des expériences nombreuses constatent le froid qui accompagne lévaporation des liquides à l'air libre. Lorsqu'on met sur la main des corps trés^volatilsy tels que de lalcool^ de Téther, leur évaporalion est accompagnée d'une sensation de froid. Quand on enveloppe la boule d'un thermomètre d'un linge imbibé d un liquide volatil ^ le thermomètre descend de plusieurs degrés. Le froid serait encore plus considérable si rinstrument était exposé à un courant d'air animé d une grande vitesse.

Le procédé qui est usité en Egypte et en Espagne pour rafraîchir l'eau et les boissons spn*itueuses est fondé sur le froid produit par levaporation spontanée : on emploie des vases poreux en argile, nommés alcarazasj à travers lesquels le liquide suinte lentement et présente à l'extérieur une grande surface humide qui facilite son évaporation. Le froid produit de cette manière peut abaisser la température du vase et du liquide de iO, 15 et même 20^ au-dessous de la température ambiante. (H. V.)

DE L'ÉBULLITIOiN.

Lorsquon chauffe par la partie inférieure un liquide , de Peau, par exemple, contenue dans un vase de verre communiquant avec lair par une large ouverture, pour que les vapeurs puissent se répandre librement au dehors, la température de ce liquide s'élève rapidement par les courants qui se produisent et qui répartissent la chaleur dans toute la masse (p. 472). En même temps, on voit se former des' bulles qui traversent le liquide et viennent éclater à sa surface libre; ces ' bulles ne sont autre chose que de Tair qui était dissous dans Teau et qui se dégage. Mais bientôt les couches liquides en contact avec les parois échauffées du vase sont à une température assez élevée pour pouvoir émettre des vapeurs possédant une force élastique égale à celle de l'air augmentée de la pression que ces couches éprouvent de la part du liquide environnant. Alors il se forme de petites bulles de vapeur qui s'élèvent de tous les points échauffés des parois; mais, traversant les couches supérieures, dont la température est plus basse, elles s'y condensent avant d'atteindre la surface. C'est la formation et la condensation successives de ces premières bulles de vapeur qui occasionnent le frémissement qui précède ordinairement Tébullilion et qu'on appelle le chant du liquide.

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Enfin la chaleur cédée par les bulles condensées échauffe toute la masse et la température des différentes couches arrive à un point où chacune d'elles est capable d'émettre de la vapeur exerçant une tension égale aux pressions qu'elle supporte de la part de l'air et de la part des couches plus élevées. Dés ce moment^ non-seulement les bulles de vapeur ne se condensent plus en montant, mais leur volume augmente, parce que la pression qu'elles supportent diminue et que les courants liquides qui s'élèvent des parois échauffées du vase émettent une certaine quantité de vapeur qui s'ajoute à celle que les bulles contenaient déjà. Quand les bulles de vapeur formées sur les parois du vase peuvent ainsi traverser toute la masse liquide et venir éclater à sa surface, on dit que le liquide est en ébullition.

Dès que l'ébuUition a commencé, la température des diverses couches du liquide reste stationnaire, parce que toute la chaleur reçue du foyer est employée à former de la vapeur. Mais cette température varie d'une couche à lautre : elle est croissante de la surface au fond, parce que chaque couche est pressée par celles qui sont au-dessus, et, par conséquent, pour pouvoir émettre des vapeurs possédant une tension égale aux pressions qu'elle supporte, elle doit posséder une température d'autant plus élevée qu'elle est plus éloignée de la surface libre de la masse totale. Si le liquide était de l'eau, par exemple, formant dans une chaudière une colonne de 10"*,33 de hauteur, la tension de la vapeur au fond de la chaudière devrait être de deux atmosphères : par conséquent les couches inférieures Seraient à 120^6, tandis que les couches supérieures seraient seulement à 100®; en effet, ce ne serait qu à ces températures que ces couches pourraient respectivement émettre des vapeurs possédant des tensions égales aux pressions qu'elles supportent (p. 512 et Si 3).

Concluons de ce qui précède que la température d'ébullition d'un liquide dépend de sa nature et qu'elle doit augmenter avec la pression qu'il supporte; quant à la vapeur émise par un liquide en ébullition, elle est toujours au maximum de densité; sa tension est constamment égale è la pression atmosphérique et sa température est celle qui correspond à cette tension. C'est ce qui résulte des expériences de Rudberg ,^ déjà citées page 435. Ainsi, quand la pression de l'air est 0",76, la force élastique de la vapeur d eau bouillante est aussi 0",76 et la température de cette vapeur est toujours égale à 100**. Mais celle température diffère, en général, de celle de l'eau elle-même. En effel, plusieurs causes peuvent faire varier la température d ébullition d'un liquide, savoir : les substances en dissolution, la nature des vases, le