DE L'AIR ATMOSPHÉRIQUE
L'air atmosphérique, ou l'atmosphère, est ce fluide élastique, transparent, invisible, sans odeur, ni saveur, pesant et compressible, qui environne la terre et l'enveloppe de tous côtés à une hauteur qui ne nous est pas connue, mais qu’on à évaluée être d'environ 15 à 16 lieues, C’est à la transparence de cette atmosphèrequenous devons toutesles jouis: sances que nous procurent les points de vue si variés que nous offre l’aspect de la terre.
Si après avoir introduit une très petite quantité d’air atmosphérique dans une vessie, on Ja lie par le haut, et qu’on la place ensuite sous Île récipient d’une machine pneumatique, on la verra se gonfler par degrés à mesure qu'on fera le vide, jusqu’à ce qu’elle ait atteint toute la dimension qu’elle est susceptible d'acquérir. Cet effet est dû à l'élasticité de la petite quantité d’air renfermé dans là vessie, qui se dilate ainsi en raison de ce que la pression atmosphérique est diminuée. Une pomme ridée , mise également sous le récipient de la machine pneumatique , devient lisse et unie par la même raison. ;
L'air atmosphérique peut être comprimé jusqu’au 128° de son volume ordinaire; et il ne paraît pas douteux que si l’on pouvait $e procurer un appareil d’une force suffisante, on opérerait cette compression à un degré encore plus grand; mais cet effet de l’air atmosphérique étant dû à son élasticité , 1l reprendrait son premier volume
dès que le pouvoir comprimant aurait cessé d’agir. M. de Saussure fit usage , pour indiquer l’élasticité de l’air, d’un instrument auquel il donna le nom de manomètre. Cet instrument consistait en un baromètre renfermé dans un ballon bien luté, et qui , placé ainsi, ne pouvait être sensible qu’à l’élasticité de l’air contenu dans l’intérieur de ce ballon. 'On suppose généralement aujourd’hui, que l'air doit son élasticité au calorique, et que s’il venait à en être entièrement dépouillé, il perdrait sa forme élastique.
On peut se faire une idée de l’expansibilité de Pair, en tenant sur le feu le col d’une vessie contenant une petite quantité d’air et fortement liée par le haut; cette vessie se gonfle par la raréfaction de l’air qui y est renfermé, et sur lequel la chaleur
roduit cet effet. |
La dilatation, ou expansion que les corps éprouvent par une élévation donnée de température, est beaucoup plus considérable dans les fluides élastiques que dans les liquides.
La pression de l’atmosphère peut se démontrer par les deux expériences très simples qui suivent : 1°. si l’on recouvre avec une carte un verre à boire rempli d’eau, et qu’alors on renverse le verre, l’eau ne s’échappera pas, la pression de l’atmosphère sur la partie extérieure de la carte étant suffisante pour soutenir l’eau; 2°. si, après.avoir renversé une cloche de verre sur une capsule contenant un peu d’eau, on place sous la cloche une bougie allumée, à mesure que cette bougie cousume de l’air que renferme la cloche, sa pression sur l’eau qui est immédiatement au-dessous diminue, tandis que la pression de l’atmosphère sur l’eau du vase en dehors de la circonférence de la cloche, restant la même, elle force une partie de Peau de ce vase d’entrer dans la cloche, pour y prendre la place de l'air, que la bougie a consumé,
On ne peut évidemment ‘dans ce cas attribuer à aucune autre cause que celle de la pression de l'atmosphère lascension dans l’intérieur de la cloche d’une partie de l’eau au - dessus de son niveau.
Si les vaisseaux dans les animaux et les Végétaux n'étaient pas comprimés par la pression de l’atmosphère, les fluides élastiques contenus dans les plus petits de ces vaisseaux en Opéreraient inévitablement la rupture, et la cessation de la vie des animaux s’ensuivrait. On ne doit pas s'étonner que des personnes de constitutions délicates soient en général fortement affectées par un changement de température, quand on cénsidère que souvent , dans le cours de quelques heures, il s'opère un accroissement ou une diminution sensible dans le poids de la pression atmosphérique : là pression intérieure des fluides cireulans restant la même. Si l’on évalue la surface du corps de Vhomme à 1,40 mètre carré , ce qui se rapproche de la vérité, il soutient une masse d'air au-dessus de lui du poids d'environ 13700 kilogrammes ; mais il faut remarquer que cé poids presse parle haut, par le bas, et latéralement en tous sens ; et c’est à raison de cette pression égale de tous côtcs que nous n'éprouvons aucune incommodité du poids si considérable de atmosphère.
Lorsque je tiens ma main dans l’air, je ne sens aucun poids, parce que la pression au-dessus et audessous de ma main est égale; mais si je pose ma main sur un cylindre creux, de verre, mis sur le plateau d’une machine pneumatique, et qu on retre l'air de ce cylindre , alors je sens aussitot quelque chose qui présse avec tant de force ma nain sur le verre, que je ne peux Pen détacher. Cet efféti résulte de ce que n'ayant plus de pression SOUS ma main ; une colonne d’air de la hauteur de Fatmosphère presse de tout son poids sur elle. I
faut donc que l’air soit rendu sous ma main dans le cylindre pour que je puisse l'enlever de dessus.
La pesanteur de l’air fut découverte par Galilée en 1640, et mise depuis hors de doute par Toricelli et Pascal ; Galiléé ayant pesé successivement le même vase plein d’air non comprimé et plein d’air comprimé, il trouva que lé poids du vase était moindre dans le premier cas que dans le second , et il en conclut que l’air était pesant. Cette expérience eût pu suffire pour constater cette propriété de l’air; mais le hasard procura bientôt à Toricelli l’occasion d’en faire une qui, répétée et variée par Pascal, ne laissa rien à désirer. Des fontainiers de Florence ayant voulu élever de l’eau dans des corps de pompe à plus de 32 pieds, consultèrent Galilée sur l'impossibilité où ils étaient d’y parvenir. Toricelli, disciple de Galilée, réfléchissant sur le phénomène, en découvrit bientôt la cause : il pensa qu’il était dû à la pression dé l'air, et que cette pression ne pouvait faire équilibre qu’à une colonne de trente-deux pieds d’eau: Pour le démontrer, Toricelli fit l'expérience suivante, qui date de 1643, trois ans après que Galilée eut reconnu la pesanteur de l'air. Toricell prit un tube de verre de 30 et quelques pouces de long, qu’il scella hermétiquement à l’une de ses extrémités ; il remplit ce tube de mercure, après quoi ayant fermé avec le doigt l’autre extrémité du tube, et l’ayant renversé, il le plongea dans un bain de mercure et le déboucha. Tout à coup le mercure descendit jusqu’à un certain point, remonta et oscilla pendant quelque temps, et se: fixa à 28 pouces environ au-dessus de la surface: du bain; alors, observant que le mercure s’élevaitt 13 fois 568 moins que l’eau, mais qu’il était 13 foiss 568 plus pesant , il ne douta plus que la cause qui: produisait l'élévation de l’eau ne füt la même quet
celle qui produisait l’élévation de mercure, et ne fût autre chose que la pesanteur de Pair.
Il s’ensuivait que le mercure et l’eau devaient moins s'élever au-dessus de leur niveau sur la cime qu’au pied des montagnes, puisque, dans le premier cas, la couche d’air comprimante était moindre que dans le second, Cette conséquence ‘ n'avait point échappé à Pascal , et après avoir répété
l’expérience de Toricelli dans les mêmes circonstances où Toricelli lui-même l’avait faite, il pria son ami Perrier de la répéter sur le Puy-de-Dôme : elle eut tout le succès qu’on pouvait en espérer : la colonne de mercure descendait d'autant plus qu'on s'élevait, et s'élevait d’autant plus qu’on descendait. Ce résultat détruisit jusqu'aux plus légères obiections contre la pesanteur de l'air, et Von fit bientôt du tube de T'oricelli l'instrument connu sous le nom de baromètre, dont on se sert pour mesurer cette pesanteur. La pression de l'air n’est pas toujours la même : à Paris, le baromètre descend quelquefois jusqu’à 70 centimètres; d’autres fois , il s'élève jusqu’à 79 centimètres. Nous ignorons la cause de ce phénomène; mais nous savons que cette cause, quelle qu’elle soit, a une grande influence sur le beau et le mauvais temps ; il pleut presque toujours quand le baromètre est très bas ; il fait presque toujours beau quand il est très haut : aussi le consulte-t-on sans cesse pour prévoir l’état de l’atmosphère.
Une colonne d’air de la plus grande hauteur ‘de Patmosphère fait équilibre à une colonne d’eau de 32 pieds (102,390) ou à une colonne de mercure de 28 pouces (760 millimètres) d’élévation ; il en résulte que, dans la pompe, l’eau ne peut s'élever au-delà de 10,390 mètres, ni le mercure, dans le baromètre, au-delà de 760 millimètres. L'air commun , ou l'air atmosphérique, fut considéré pendant bien des siècles comme un élément
où substance simple : c’est aux travaux de ceux des savans qui ont fait faire à la chimie des progrès si rapides dans les quarante dernières années du dix-huitième siècle, qu’on doit la connaissance de ses parties composantes ; et c’est particulièrement par les expériences de Schécle et de Lavoisier qu’il fut bien établi que ces parties composantes/étaient les gaz oxigène et azote. |
Lorsque la composition de l’atmosphère eut été ainsi reconnue des physiciens , il devenait d’une grande importance de déterminer la proportion de ces deux principes dans sa composition, et de s’assurer si, dans tous les cas, elle est la même; ils s’accordèrent à la considérer comme susceptible de variation dans sa proportion d’oxigène, à différens temps et en différens lieux, et à faire dépendre de cette variation la pureté ou les qualités nuisibles de l'air. Ce fut donc alors un objet du plus grand intérêt que la recherche d’une méthode facile de détermination de la quantité réelle d’oxigène contenue dans une portion donnée d’air : 1l en fut en conséquence proposé plusieurs, fondées sur la propriété que beaucoup de corps ont d’absorber l’oxigène de l'air, sans avoir d’action sur l'azote. On mélait ces corps avec une certaine quantité connue d’air atmosphérique, dans des vaisseaux de verre gradués renversés sur l’eau, et l’on déduisait la proportion de la diminution de volume. Ces instrumens recurent le nom d’eudiomètres, parce qu’on les considéra comme servant à mesurer la pureté de l’air.
Il n’y eut pas moins de quatre espèces de ces instrumens, proposés et employés par différens chimistes.
Les eudiomètres de la première espèce, dont firent usage Priestley et Fontana, Cavendish , Dalton et Davy, consistaient dans du gaz nitreux, avec quelques modifications dans son emploi.
La seconde espèce d’eudiomètre, imaginée d’abord par Schécle, et perfectionnée depuis par de Marthy, est tout simplement un vase de terre gradué, contenant une quantité donnée d'air, qu’on soumet à Paction de sulfures alcalins ou terreux liquides nouvellement préparés, ou à un mélange de limaille de fer et de soufre mis à l’état de pâte avec de l’eau. De Marthy substitua avec succès au mélange de limaille de fer et de soufre l'emploi de sulfures hydrogénés, obtenus en faisant bouillir ensemble du soufre et de la potasse liquide ou de Peau de chaux.
La troisième espèce d’eudiomètre fut proposée par Volta. C’est par le gaz hydrogène qu’il opérait la séparation de l’oxigène dans Pair dont il voulait reconnaître le degré de pureté. Sa méthode consistait à introduire dans un tube de verre gradué, des mélanges, en proportions données, de gaz hydrogène et de Pair à essayer, et à les enflammer ensuite par l’étincelle électrique ; il jugeait de la pureté de l’air par le volume du résidu.
. Dans la quatrième espèce d’eudiomètre, l'absorption de l’oxigène de Pair s’opère par le moyen du phosphore. Bertholiet avait donné un dernier degré de perfectionnement à cet eudiomètre, dans l'emploi duquel on avait, avant lui, recours à la combustion rapide du phosphore, en laïssant brûler spontanément cette substance dans Fairi dont il absorbe ainsi complètement l’oxigène; et si l’on opère sur une petite quantité d’air, l'effet a liew dans un espace de temps très court. Tout consiste dans un tube de verre étroit et gradué, contenant l’air dont on veut faire l'essai. On y introduit un cylindre de phosphore fixé sur une tige de verre, et le tube est tenu renversé sur l’eau: Le cylindre de phosphore doit être assezlong pour traverser à peu près tout Pair contenu dans le tube. 11 s'élève immédiatement du phosphore des va-
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peurs blanches qui remplissent le tube. Elles continuent de s’exhaler ainsi jusqu’à ce que Poxigène se soit combiné en totalité avec le phosphore.Il résulte de cette combinaison , de l’acide phosphorique, qui, à raison de son poids, gagne la partie inférieure du vaisseau , et qui est absorbé par l’eau. Le résidu ne consiste plus que dans le gaz azote de l’air, tenant en dissolution une portion de phosphore qui, ainsi que s’en est assuré Berthollet, augmente son volume des 0,025. Par conséquent , le volume du résidu , diminué des 0,025, donne le volume du gaz azote de Fair analysé; en retranchant ce volume de celui primitif de la masse d’air essayé, on a la proportion du gaz oxigène contenu dans cet air.
Les différentes expériences faites avec cet eudiomètre s'accordent toutes dans leur résultat , et elles indiquent constamment que les proportions des parties constituantes de l'air sont toujours les mêmes, savoir : environ 0,21 de gaz oxigène, et 0,79 de gaz azote. Cette proportion entre les parties constituantes de l'air est constante dans tous les lieux et à toutes les hauteurs. Suivant sir Humphry Davy, de l’air atmosphérique pris en Europe, dans l’Asie, l'Afrique et l'Amérique, diffère très peu dans sa composition. M. Gay-Lussac a pris de l’air à une élévation de plus de 6400 mètres audessus de Paris, et il a trouvé qu’il était précisément composé de la même manière que celui pris à la surface de la terre.
Mais 210 centimètres cubes de gaz oxigène pèsent 281 milligrammes, et le poids de 790 centimètres cubes de gaz azote est de 925 milligrammes; en réunissant ces deux quantités, on aura, pour le poids de 1o00 centimètres cubes (un décimètre cube) d’air atmosphérique 1,206. |
L'air atmosphérique, qui est un mélange de deux substances distinctes, l’oxigène et l’azote mis à
Vétat de gaz par le calorique, contient également une portion de gaz acide carbonique , dont la proportion , estimée autrefois à un pour cent, a été depuis reconnue par Dalton ne pas s'élever à plus de un pour mille. Et comment l'air atmosphérique ne contiendrait-il pas cet acide, qui est l’un des roduits de la respiration, de la décomposition putride, de la combustion des bois et du charbon? Mais on démontre sa présence dans l’atmosphère en y exposant huit à dix litres d’eau de chaux dans un bocal ; on agite de temps en temps la dissolution pour briser les pellicules qui se forment à la surface de la liqueur; et au bout de vingtquatre heures , on obtiendra un dépôt de carbonate de chaux assez considérable pour qu’il soit possible d’en retirer une quantité très sensible de gaz acide carbonique; or, ce gaz n’a pu être fourni ni par le bocal, ni par l’eau de chaux, qui n’en contiennent pas : il n’a donc pu provenir que de l'air. Il a été reconnu que le gaz acide carbonique existe dans l’air atmosphérique , ron seulement près de la surface de la terre, maïs encore aux plus grandes hauteurs au-dessus d’elle. M. de Saussure en trouva dans l'air au sommet du Mont-Blanc. On ne peut douter de l’existence de l’eau dans l'air; elle s’y vaporise et s’en précipite presque continuellement; elle tombe des nuages, pénètre à travers le sol, se rassemble dans des cavités souterraines, d’où elle sort pour former les sources, les rivières , les mers, se vaporiser de nouveau , et se précipiter encore. La température s’élève-t-elle, Vatmosphère acquiert la propriété de recevoir une nouvelle quantité de vapeur; éprouve-t-elle, au contraire , un refroidissement subit, bientôt la pluie se manifeste. \ D’après une évaluation moyenne, air atmosphérique contient environ un pour cent d’eau à l’état de vapeur élastique; et 1} est à remarquer
que l’union de la vapeur aqueuse à l'air atmosphérique produit une augmentation dans son volume , et que l’air humide est toujours spécifiquement plus léger que Pair sec.
