FORMATION DES VAPEURS

Une vapeur est dite saturée lorsqu’elle se trouve en })résence d’un excès du corps généralcur; elle est non saturée lorsqu’elle est sous une pression inférieure à sa tension maximum et hors de la présence d’un excès du corps générateur. Toute vapeur saturée dont la température est maintenue invariable, ne peut être comprimée dans un espace plus petit que celui qu’elle occupe, sans éprouver une condensation correspondante. Il résulte de là que les gaz et les vapeurs ne sauraient différer essentiellement; les gaz sont des vapeurs éloignées de la saturation ; pour devenir des vapeurs saturées, puis pour se condenseï’, ils n’ont besoin que d’être comprimés et soumis à un abaissement convenable de température.

Si le corps chauffé n’est pas isolé dans l’espace où il se vaporise, s’il est entouré d’une atmosphère gazeuse, celle-ci retarde la vaporisation, mais n’agit pas sur la force élastique finale de la vapeur émise. Dans un espace limité, la tension de la vapeur formée devient donc la même, que cet espace renferme une atmosphère gazeuse ou qu’il soit vide de tout gaz étranger. Lorsqu’une vapeur se mélange ainsi à un gaz, la tension du mélange est égale à la somme des tensions qu’auraient le gaz et la vapeur si chacun d’eux occupait seul le volume total (loi de Dalton).

Le passage de l’état liquide à l’état de vapeur, absorbe une certaine quantité de chaleur qui devient latente : c’est la chaleur latente de vaporisation. La vaporisation est donc une cause d’abaissement de température (§ 146). Ce fait permet de comprendre comment la température reste invariable pendant l’ébullition d’un liquide, toute la chaleur cédée par le foyer étant utilisée pour effectuer le changement d’état, et le poids de matière sur lequel porte ce changement d’état, pouvant seul varier avec l’intensité du chauffage.

Nous avons cru devoir rappeler ici les lois physiques suivant lesquelles s’opère la vaporisation, celle-ci étant l’un des phénomènes que le chimiste utilise le plus souvent et sous les formes les plus variées. Ces lois nous serviront à chaque pas dans l’étude qne nous allons faire de V ébullition, de la distillation, de l’cvaporation et de la dessiccation.

JL'NGFLEiscH. — Maiiip. dc chimie.

VAi*OfUSATION.

ÉHULLIÏIOA

^2\1. Circonstances de l’érullition. — La vapocisalion élani provoquée dans un espace illimité, en présence d’un gaz supportant une certaine pression, dans l’atmosphère par exemple, le corps clianiréémet des vapeurs dont la force élastique vacroissani à mesure que la température s’élève; il arrive un moment où, la force élastique faisant équilibre à la pression atmosphérique, des bulles de vapeurs nombreuses sedévelopj)ent sur la paroi la plus chaude du vase contenant le liquide, traversent ce dernier et vont crever à sa surface pour se répandre ensuite dans l’atmosphère. C’est là ce qui constitue le phénomène de rébullilion. Pour une même pression de l’atmosphère superposée, la température à laquelle un même corps subit l’ébullition est constante. En outre, la température d’ébullition d’un corps, autrement dit son poiiif d'ébullition, s’abaisse et s’élève avec la pression de ratmos})hèro superposée. En principe, l’ébullition d’un même liquide j)eut donc se produire à des températures et sous des pressions extrêmement variées. En fait, les températures d’ébullition des dilTérents corps, observées sous une pression constante, étant très dilTérentes entre elles, constituent un caractère fort imporlant des composés définis. La pression constante que l’on choisit d’ordinaire pour etïectuer les comparaisons, est la pression atmos})hérique normale.

Quelques circonstances, il est vrai, peuvent déplacer un peu les températures auxquelles les liquides entrent en ébullition. La nature du vase employé n’est pas indilTérente ; l’eau, par exemple, bout à l degré plus haut dans un vase de verre que dans un vas»* de métal. La forme du contenant a aussi une inlluence, la pression que supportent les bulles de vapeur qui se forment au fond du vase, étant d’autant plus grande que la colonne liquide qui les surmonte est plus élevée. Un liquide visqueux empêche la température de devenir homogène dans sa masse et bout irrégulièrement, avec soubresauts. Inversement, la présence d’un gaz en dissolution dans le liquide, ou le contact de ce gaz avec le liquide chauffé, facilitent beaucoup l’ébullition, sa tension s’ajoutant à celle de la vapeur. Dans tous les cas, la pression de l’atmosphère

“217. — CIUCONSTANCES DE L’EDUUATION.

restant la même, si les températures indi(juées j)ar un thermomètre plongé dans le liquide varient, l’indication du meme insti ument baigné dans la vapeur émise, reste invariable.

218. L’ébullition des corps mélangés ne peut avoir lieu à une température constante, au moins dans la généralité des cas : on conçoit, en effet, que leu rs vaporisations ne se faisant i>as de la même manière, le mélange s’appauvrisse constamment par rappoi’t à celui qui se volatilise le plus abondamment; la température d’ébullition tend donc à se rapprocher de celle du moins volatil. Toutefois, il est évident qu’étant donné un mélange dans lequel les poids de vapeur formés pendant le même temps par chacun des composants, correspondent aux proportions dans lesquelles ces derniers se trouvent mélangés, son ébullition se maintiendra à une température constante.

21'J. Détermination de la température d’érullition. — l.a lixilé du poiiU d’ébuttition d’un corps sous une pression donnée, ainsi que les inodificaiions que la présence des matières étrangères lui fait subir, permettent «t’utiliser cette constante physique pour caractériser un principe défini ou pour reconnaître sa pureté. Ce fait donne un certain intérêt à la détermination exacte des températures d’ébullition.

En général, on compare, comme il a été dit, les températures d’ébullition sous la pression moyenne de l’atmosphère (0™,760). Cette pression ne se trouvant presque jamais réalisée par suite des variations de l’état amosphérique et aussi de l’altitude du laboratoire, on se contente de mesurer la température d’ébullition sous la pression actuelle, et de noter en même temps la hauteur barométrique au moment lie l’expérience.

Toutes les recommandations faites dans les traités de physique pour la détermination du point i0()® d’un thermomètre, sont d’ailleurs applicables à la mesure exacte des points d’ébullition.

Le plus simple des appareils dont on se sert pour déterminer le point d’ébullition des corps (fig. 137), consiste en un ballon de verre V dans lequel on introduit le liquide; ce ballon est fermé par un bouchon de liège que traverse la tige d’un thermomètre T, dont le réservoir pénètre jusqu’à 2 ou 3 centimètres au-dessus du liquide. Un second trou pratiqué dans le bouchon

Fie. 137. — Délcrminalion de la température tl ébullition.

IG-i

VAPORISATION

livre passage à un tube coudé f,<pie l’on met en relation avec un réfrigérant RIP approprié à la nature du corps, ou même avec un simple tube de verre si la température à mesurer est très élevée : la vapeur formée s’échappera par le tube /, se condensera dans le réfrigérant et sera recueillie sous forme liquide. On ajoute avantageusement au liijuide un petit fragment de charbon de bois qui, sous l’action de la chaleur, abandonne peu à peu les gaz condensés (ju’il renferme et régularise ainsi l’ébullition, ces gaz provoquant la formation des bulles de vapeur. Ouelques fragments de platine exercent une action analogue. On cbaulfe le liquide. Le thermomètre monte rapidement dès que la vapeur entoure son réservoir et, si le liquide est un corps défini, le mercure ne tarde pas à se fixer. Lorsque la colonne lbermométri(|ue ne varie |)lus, on lit l’indication de l’instrument et immédiatement après celle d’un baromètre installé dans le laboratoire.

Le vase V peut d’ailleurs être d’une forme <|uelcon(jue ; toutefois il est indispensable que cette forme maintienne la vapeur autour de la tige du thermomètre sur une hauteur assez grande.

La détermination des températures d’ébullition sous des pressions inférieures à 0'",7G0, exige des précautions spéciales qui seront indiquées plus loin (§ 'iï'îL).

Fig. 138. — Appareil à double enveloppe.

enveloppe, analogues à ceux 100“ du thermomètre (fig. 138).

2“20. Appareils à double enveloppe. — Des causes d’erreur assez importantes sont, dans un sens, le rayonnement de l’atmosphère qui tend à refroidir le réservoir du thermomètre, et en sens contraire, le rayonnement du foyer qui tend à le surchautïer. On diminue beaucoup leur inlluence au moyen d’écrans métalliques dont on entoure à peu prés complètement le vase V.

L’action de l’air extérieur entraîne aussi le refroidissement de la paroi du vase et une condensation partielle de la vapeur. On l’annule en se servant de vases à double employés jiour la détermination du point

‘221 . Correction des indications du Ihermomèlre. — La température déterminée comme il vient d’être dit, n’est pas la température d’éltullition exacte. Une |)artie notable de la tige du thermomètre sort, en effet, du ballon et se trouve à une température moins élevée que celle des vapeurs qui baignent le réservoir et le bas de la tige. Si le vase employé est très profond, on peut enfoncer le thermomètre de façon que la colonne mercurielle tout entière baigne dans la vapeur, ce qui supprime cette cause d’erreur. Mais il n’en est pas ainsi d’ordinaire, et le chiffre lu sur la graduation est alors trop faible; il est nécessaire de le corriger. Dour cela, on commence par déterminer la température moyenne de la portion extérieure de là tige. On a placé à l’avance au-dessus du bouchon du ballon, une feuille de carton percée d’un trou que