NOUVELLES RECHERCHES SUR LE POINT CRITIQUE

lsothermes d’Andrews. — Depuis les découvertes de Cagniard de la Tour et’ Andrews, de nombreux travaux ont été effectués, soit pour généraliser les phénomènes observés par ces deux physiciens, soit surtout pour vérifier les conséquences qui résultaient de leurs expé-

riences. En raison des difficultés que comportent les recherches de ce genre, les expérimentateurs sont arrives à des conclusions souvent opposées, ce qui a eu poureïfet de compliquer une question qui paraissait d’abord très simple. D’après la théorie d'Andrews, en effet, il existe pour tout corps une température critique, au-dessus de laquelle ce corps ne peut exister qu’à l’état gazeux, quelle que soit la pression. En outre, on peut tirer, de l’étude des courbes qui représentent les expériences de ce physisicien, d’autres conclusions intéressantes.

Prenons, par exemple, une masse d’anhydride carbonique égale à l’unité, et portons en abscisses les volumes occupés par cette masse, en ordonnées les pressions correspondantes pourune même température. On obtient ainsi (fig. 15) un certain nombre d’isothermes, représentant les expériences effectuées à diverses températures. Au-dessous de 31°,1, les courbes présentent une partie rectiligne telle que À B, qui correspond à la liquéfaction, et dont la longueur diminue à mesure que Ja température s'élève. A 31°, 1, les deux points À et B se confordent au point d’inflexion C, où la tangente est horizontale. Cette inflexion devient ensuite de moins en moins marquée et disparaît complètement vers 48° ; la courbe obtenue ressemble alors à celle qui représenterait la loi de Mariotte, mais la diminution de volume est cependant plus rapide.

Le point C, où l’isotherme présente un point d’inflexion à tangente horizontale, est le point critique : la température, la pression et le volume correspondant à ce point sont appelés fempérature, pression et volume critiques du fluide.

États fluides intermédiaires. — Si l’on joint par un trait continu les points B, où la liquéfaction commence, et les points À, où elle devient complète, les deux lignes se raccordent en C, en formant une courbe continue, qui présente en ce point une tangente horizontale. Cette courbe divise le plan en deux régions. Dans la partie 1, chaque point correspond à un état où l’anhydride carbo-

nique est en partie liquide et en partie gazeux. Chaque point de la région extérieure 2 représente au contraire un état où toute la masse possède la même forme fluide.

De là résulte une conséquence remarquable. Les extrémités G et L d’une isotherme qui traverse la région 1 correspondent, l’une G à un état où l’acide carbonique est complètement gazeux, l’autre L à un état où il est tout entier liquide. Si l’on suppose que le point figuratif passe

de G en L en suivant un chemin tel que G E FL, compris

(0 a m b V Fig. 15. — Isothermes d'Andrews

tout entier dans la région 2, le corps passe de la forme parfaitement gazeuse à la forme parfaitement liquide par une série d’états où la masse est, à chaque instant, tout entière sousune même forme fluide. Ces états fluides sont donc intermédiaires entre l’état parfaitement gazeux et l’état parfaitement liquide.

Andrews a vérifié l'existence de ces formes intermédiaires. De l’anhydride carbonique, porté à 50°, est comprimé dans un tube de verre de 1 à 150 atmosphères : le

volume du gaz diminue régulièrement sans présenter aucune discontinuité. On refroidit ensuite l’appareil jusqu’à la température ordinaire en maintenant la pression constante : dans ces conditions, on n'obtient aucun changement brusque, ni dans le volume, ni dans les propriétés optiques du fluide, qui conserve une apparence homogène. Mais, lorsqu'il est arrivé à la température ordinaire, si l’on vient à diminuer la pression, l’ébullition qui se produit montre bien que le tube est rempli de liquide.

Les recherches de plusieurs autres savants ont montré que la forme des isothermes observées par Andrews est générale et s'applique à tous les fluides; en particulier, les expériences de MM. Ramsay et Young ont porté sur douze liquides différents et ont embrassé, pour quelquesuns d’entre eux, un intervalle de 3252.

Influence de la proportion de liquide et de vapeur. — On peut remarquer encore que la position du point figuratif M sur la partie rectiligne AB indique la proportion du liquide et de la vapeur contenus dans le mélange. Les volumes spécifiques v et v’ du liquide et de la vapeur à une certaine température, 130,1 parexemple, sont évidemment représentés par Oa et Ob. En désignant par p et p’ les masses de la partie liquide et de la partie gazeuse lorsque le point figuratif est en M,ona

Les volumes de ces deux masses sont v p et v’p’, et l’on a, en appelant V le volume total :

0 D. LEON Pa=N.

On tire de ces équations les valeurs de p et de p’ et, en les divisant l’une par l’autre, il vient :

D v—V mb MB

Cette équation montre que l'aspect du phénomène sera différent suivant la quantité du corps introduite dans le tube. Supposons en effet que le tube contienne à froid peu de liquide et beaucoup de vapeur: le point figuratif sera plus près de B que de À, par exemple en M. Si