COMBUSTION

On entend par combustion le dégagement simultané de chaleur et de lumièrequi accompagne la combinaison chimique. On a souvent pris ce mot pour synonyme d’ inflammation , terme qui devrait être restreint et appliqué seulement au cas où une substance gazeuse est brûlée. L ’ignition est l’incandescence d’un corps produite par des moyens extérieurs , et sans que la constitution chimique du corps soit changée en aucune manière.

De tous les phénomènes qui ont attiré l’attention des chimistes, le plus étonnant peutêtre, et sans contredit le plus intéressant pour l’artificier, c’est la combustion : c’est à la fois la base et le but de la pyrotechnie. Nous tâ“

cherons donc de donner ici un exposé conve-* nablement détaillé des explications adoptées sur ce sujet , à diverses époques. Quelle que soit au reste l’hypothèse à laquelle on veuille s’arrêter sur la théorie de ce phénomène , les faits constatés par les chimistes les plus dis-* tingués de tous les pays , et présentés à l’appui de leurs différentes opinions, n’en spnt pas moins importans à connaître et à méditer pour tous ceux qui veulent s’occuper de pyrotechnie.

La première explication que l’on essaya de donner de la combustion était bien peu satisfaisante. On supposait l’existence d’un corps élémentaire appelé feu , qui avait la propriété de dévorer certains autres corps et de les convertir en sa propre substance. En mettant le feu à un fourneau rempli de charbon , on y introduisait , suivant cette hypothèse , une petite portion de l’élément du feu , qui commençait immédiatement à dévorer le charbon , et à le changer en feu, à l’exception de la portion quelconque de ce charbon qui n’était pas propre à lui servir d’aliment, et qu’il laissait à l’état de cendres.

Le docteur Hooke proposa , en i665, une hypothèse beaucoup plus ingénieuse et plus

MANUEL

satisfaisante sur les phénomènes de la combustion. Il annonça qu’il existe dans l’air ordinaire une certaine substance qu’il considérait comme semblable à celle fixée dans le salpêtre, si elle n’était pas absolument la même. Cette substance avait suivant lui la propriété de dissoudre tous les corps combustibles , mais seulement lorsque leur température était considérablement élevée. La dissolution avait si rapidement lieu, qu’elle produisait à la fois chaleur et lumière , qui ne résultaient l’une et l’autre , dans son opinion , que du simple mouvement des particules de la matière. La substance dissoute était en partie à l’état d’air, et en partie coagulée sous forme liquide ou solide. La quantité de cette substance dissolvante que contient un volume d’air, est incomparablement moindre que celle qui existe dans un volume égal de salpêtre , d’où il résulte qu’un corps combustible ne continue de brûler que pendant un court espace de temps dans un volume donné d’air, parce que le dissolvant étant promptement saturé , la combustion cesse d’avoir lieu. Aussi le meilleur moyen d’opérer la combustion avec succès est - il de renouveler continuellement l’air, comme celui

de l’accélérer considérablement , est de le faire affluer par le moyen de soufflets.

Cette théorie de Hooke fut adoptée environ dix ans après sa publication, et modifiée par Mayow, qui donna le nom de spiritus-nitroaereus à la substance dissolvante de Hooke : il suppose qu’elle est formée de molécules d’une très grande ténuité , qui sont continuellement, avec celles des corps combustibles , dans un état de lutte qui donne lieu à tous les changemens produits. Le feu consiste dans le mouvement rapide de ces molécules , et la chaleur, dans leur mouvement moins accéléré ; le soleil n’est autre chose que ces particules nilroaériennes dans un état de grande rapidité de mouvement. Elles remplissent tout l’espace ; la vitesse de mouvement de ces molécules diminue en raison de leur distance du soleil, et, lorsqu’elles approchent de la terre , elles deviennent pointues et constituent le froid.

A cette théorie de Hooke et Mayow en succéda bientôt une autre d’un genre bien différent. Proposée d’abord par Becher, elle fut depuis présentée par son disciple Stahl , et devint célèbre sous le nom de théorie stahlienne ou du phlogistique. Suivant cette théorie de

i38 manuel

Stalil , toutes les substances combustibles contiennent en elles-mêmes un certain corps connu sous le nom de phlogistique , auquel elles doivent leur combustibilité. Cette substance est absolument la même dans tous les combustibles , qui ne diffèrent , par conséquent , entre eux que par la diversité de leurs autres principes , avec lesquels le phlogistique est combiné. La combustion et tous les phénomènes qui s’y rapportent dépendent uniquement de la séparation et de la dissipation de ce principe; dès qu’elles ont eu lieu , le reste du corps est incombustible. Le phlogistique est particulièrement disposé à être affecté d’un mouvement violent de tournoiement, et la chaleur ainsi que la lumière qui se manifestent pendant la combustion , sont simplement deux propriétés du phlogistique dans cet état de grande agitation.

Mais qu’est-ce que le phlogistique? Suivant Marquer, qui modifia le premier la théorie de Stahl , le phlogistique n’est autre chose que la lumière fixée dans les corps. Cette théorie du phlogistique fut encore modifiée successivement par Priestley, par Crawford et par Kirwan qui entreprit de prouver que le phlogistique était la même chose que l’hydrogène.

Cette opinion , que Kirwan annonça lui avoir été suggérée par les découvertes du docteur Priestley, fut accueillie avec une grande faveur, ou admise avec certaines modifications par Bergman, Guyton-Morveau , et un assez grand nombre d’autres chimistes.

Pendant qu’on modifiait ainsi de diverses manières la théorie de Stahl sur la combustion , et lorsque les découvertes de Schéele , Cavendish et Priestley eurent fait voir clairement toute l’importance du rôle que jouait l’air dans le plus grand nombre des cas de combustion, parut enfin la théorie de l’illustre X^avoisier qui détruisit complètement l’existence du phlogistique. Établissant comme loi générale, que « dans tout cas de combustion l’oxigène se combine avec le corps qui brûle » , et s’appuyant de l’hypothèse de Black sur la chaleur latente, Lavoisier donna l’explication suivante des phénomènes de la combustion : « L’oxigène de l’atmosphère , dans son état de gaz, est combiné avec le calorique et la lumière; pendant la combustion , ce gaz est décomposé , le calorique et la lumière s’en dégagent , tandis que sa base se combine avec le combustible et forme le produit. Ce produit

140 MANUEL

est incombustible , parce que sa base étant déjà saturée d’oxigène , elle ne peut plus en prendre davantage. » On objectait avec raison , contre cette explication , que les combinaisons de l’oxigène , lorsqu’il est liquide ou solide, produisent des combustions aussi violentes que lorsqu’il est à l’état gazeux. Si, par exemple, on verse de l’acide nitrique sur de l’huile de lin ou de térébenthine, il y a combustion très rapide et dégagement très considérable de calorique et de lumière. Ici l’oxigène fait partie de l’acide nitrique liquide , et il était déjà combiné avec l’azote, c’est-à-dire que l’azote avait éprouvé la combustion : or, dans ce cas , non seulement l’oxigène était à l’état liquide , mais encore il a éprouvé le changement produit par la combustion ; il en résulterait donc que l’oxigène peut donner du calorique et de la lumière , non seulement lorsqu’il est liquide, mais même après la combustion ; ce qui est directement contraire à la théorie.

La poudre à canon , lorsqu’elle est enflammée, brûle avec une grande rapidité dans les vaisseaux fermés ou dans le vide. Cette matière est composée de nilre , de charbon et de soufre. Ces deux dernières substances sont corn-

bustibles; et la première, composée d’acide nitrique et dépotasse, fournit l’oxigène. Dans ce cas , l’oxigène est non seulement combiné avec l’azote , mais encore il forme une des parties constituantes d’un solide. Cependant l’émission du calorique et de la lumière est plus grande encore pendant la combustion de la poudre , dont presque tout le produit est à l’état de gaz. Cet effet de la poudre est doublement en opposition avec la théorie 5 car comment supposer qu’il y ait dégagement de calorique et de lumière , lorsqu’un corps solide est converti en gaz, quand, pour exister dans cet état, il lui faut plus de calorique et de lumière qu’il n’en contenait lorsqu’il était solide. Malgré ces objections réelles auxquelles on 11’opposa que des subterfuges, la théorie de Lavoisier, après bien des hésitations , fut adoptée généralement et produisit une révolution complète dans la science de la chimie. Cette théorie, qui laisse encore beaucoup d’incertitude sur plusieurs points de difficulté dans les phénomènes de la combustion , et qu’on aurait dû considérer plutôt comme une conjecture ingénieuse que comme une théorie pleinement établie, servit cependant de base à plusieurs traités de chimie’

1^2 MANUEL

Il était réservé à sir H. Davy de ramener les chimistes , à Laide d’une série d’investigations sans exemple , du dédale des spéculations imaginaires , dans la route de la raison , plus difficile à la vérité , mais plus avantageuse et plus favorable aux progrès de la science ; néanmoins ïa saine logique, la candeur pure et l’exactitude mathématique des conséquences qui caractérisent les élémens de Lavoisier, couvriront toujours son nom d’une gloire immortelle. Il nous reste à présenter actuellement , pour compléter ce que nous avions à dire sur la combustion, quelques unes des observations les plus intéressantes de sir H. Davy.

Toutes les fois que les forces chimiques qui déterminent la combinaison ou la décomposition s’exercent avec énergie, les phénomènes de combustion ou d’incandescence avec changement de propriétés se manifestent. Ainsi donc la distinction des corps en soutiens de combustion et combustibles est inexacte et frivole ; car, dans le fait , une substance joue souvent les deux rôles, étant, dans un cas, soutien de combustion en apparence, et dans un autre, combustible. Mais, dans l’un et l’autre cas, la lumière et la chaleur sont dues à la

même cause , et indiquent seulement l’énergie et la rapidité avec laquelle l’action réciproque s’exerce.

Ainsi, par exemple , l’hydrogène sulfuré est un combustible avec l’oxigène et le chlore, et il est soutien de combustion avec le potassium. Le soufre avec le chlore et l’oxigène est une base combustible ; tandis qu’avec les métaux il joue le rôle de soutien de combustion, puisqu’il en résulte une incandescence et une saturation réciproques. Pareillement, le potassium s’unit avec une telle énergie au tellure et à l’arsenic, qu’il produit un phénomène de combustion ; et nous ne pouvons pas ici attribuer le phénomène au dégagement de la ■ chaleur latente occasionnée par condensation de volume. Le protoxide de chlore, substance qui ne contient aucun élément combustible , développe avec une force extrême, au moment de sa décomposition , de la chaleur et de la lumière , et cependant son volume est quintuplé. Le chlorure et l’iodure d’azote , composés aussi dépourvus de toute substance inflammable, selon la manière ordinaire de voir , se réduisent en leurs élémens avec une force d’explosion effrayante; et

MANUEL

le premier de ces corps occupe un volume audelà de six cents fois plus grand que celui qu’il avait d’abord. Or, d’après les principes de la chaleur latente , un froid considérable devrait, au contraire, accompagner une pareille dilatation. De même encore les chlorates et nitrates , traités par le charbon , le soufre, le phosphore ou les métaux, donnent lieu à déflagration ou détonent , et le volume des substances se combinant est augmenté dans une grande proportion. On peut en dire autant des azotures d’or et d’argent.

Il est évident , d’après les faits précédens , i°. que la combustion ne dépend pas nécessairement de Faction de l’oxigène ; 2°. que le /développement de la chaleur ne doit pas être attribué uniquement à ce que le gaz partage ce fluide éthéré avec le corps auquel il se fixe , ou qu’il brûle ; et 3°. qu’il n’y a pas de substance particulière ou de forme de matière nécessaire pour produire cet effet , mais que c’est un résultat général des actions réciproques de toutes les substances qui sont douées les unes pour les autres d’une forte affinité chimique , ou qui jouissent de facultés électriques apparentes , et que cet effet a lieu

DE L’ARTIFICIER. IZj5

dans tous les cas où l’on peut concevoir qu’un mouvement intense et violent est communiqué aux particules des corps.

Ainsi s’explique naturellement la combustion produite par frottement , percussion , électricité, compression ou simple mélange ; et 1*011 peut établir comme un axiome que la combustion n’est qu’un accessoire accidentel et fortuit de la combinaison chimique ou de la décomposition, et qui est dû aux mouvemens intérieurs des particules des corps qui tendent à s’arranger dans un nouvel ordre de constitution chimique.

Sir H. Davy , dans ses recherches sur la combustion et sur la flamme, recherches qui le conduisirent à la découverte admirable de la lampe de sûreté des mineurs, constata plusieurs faits intéressans qui nous semblent de nature à mériter particulièrement l’attention des artificiers.

La température nécessaire pour enflammer différens corps varie suivant leurs combustibilités respectives, et elle est indépendante de Il la compression ou de la raréfaction. Si l’on

I prépare une suite de globules métalliques de différentes dimensions en fondant l’extrémité

de fils de fer, et qu’on allume ensuite de très petites flammes de même dimension et produites par différens corps , la dimension de la petite sphère qui convient pour l’extinction d’une flamme particulière, sera la mesure de sa combustibilité. Un globule de 1 3 dix millimètres amené auprès d’une flamme d’huile de g dix millimètres, l’éteint , quand il est froid , à la distance d’un diamètre. Néanmoins , si le globule était chauffé , la distance à laquelle il produit l’extinction serait, diminuée. A une chaleur rouge-blanche, le globule n’éteint pas la flamme par son contact actuel , quoiqu’à une chaleur rougeobscure il produise immédiatement cet effet.

La flamme des combustibles peut , dans tous les cas , être considérée comme la combustion d’un mélange explosif de gaz inflammable , ou de vapeur avec l’air. Les flammes accroissent d’éclat et de densité par la production et l’ignition d’une matière solide. C’est ainsi que le gaz oléfiant fournit la lumière la plus blanche et la plus éclatante de tous les gaz combustibles , parce que , comme nous le savons d’après les expériences de BerthoUet sur l’hydrogène carboné, il dépose,

DE D’ARTIFICIER. ï 4 7

à une température élevée, une très grande quantité de charbon solide. On explique aisément de cette manière les apparences des différentes parties des flammes des corps en combustion , et de la flamme produite par le chalumeau. Le point delà flamme bleue plus intérieure, où la chaleur est la plus grande , est celui où la totalité du charbon est brûlée dans sa combinaison gazeuse, et sans qu’il y ait un dépôt préalable.

On peut augmenter la lumière de certaines substances en combustion, en plaçant, au milieu de leurs flammes, des substances même incombustibles. C’est ainsi que l’intensité de Ja lumière du soufre , de l’hydrogène, de l’oxide de carbone , brûlans, est augmentée à un haut degré en y projetant de l’oxide de zinc, ou en y plaçant un fil très délié d’amianthe ou une gaze métallique ; lorsque la couleur de la flamme est changée par l’introduction de composés incombustibles, il est probable que cet effet dépend de la production et de l’ignition subséquentes , ou de la combustion d’une matière inflammable qui en provient. La flamme ou la matière gazeuse ,

148 manuel

chauffée au point d’ètre lumineuse, possède une température supérieure à la chaleur rougeblanche de corps solides ; et ceci est démontré par le fait, que l’air, sans être lumineux , peut communiquer ce degré de chaleur : en tenant un fil de platine à i millimètre environ du milieu de la flamme d’une lampe à esprit de-vin , et cachant la flamme par un corps opaque , le fil devient aussitôt rouge-blanc dans un espace où l’on n’aperçoit point de lumière visible. La température de la flamme est peut-être aussi haute qu’aucune de celles que nous connaissons.

La chaleur de flammes ( du moins celle qu’elles peuvent communiquer à d’autres substances ) peut être diminuée en augmentant leur lumière ; elle peut aussi être augmentée en diminuant leur lumière. La flamme de combustion qui produit la plus forte chaleur parmi toutes celles qu’on a examinées, est celle d’un mélange d’oxigène et d’hydrogène comprimé par la pompe fixée à la partie supérieure du chalumeau de Newman. Cette flamme, à peine visible dans tm jour brillant , fond instantanément les corps

DE L’ARTIFICIER. I/j9

les plus réfractaires ; et la lumière produite par les corps qu’elle met en ignition est assez vive pour affecter douloureusement l’œil.

Il parait , d’après les expériences faites pour déterminer la chaleur dégagée par différons combustibles pendant l’acte d$ la combustion , que l’hydrogène produit plus de chaleur qu’aucun autre de ses composés.

t Parmi les autres corps combustibles , on a remarqué , en s’occupant des causes qui modifient, ou arrêtent la combustion, ou éteignent la flamme , que ceux qui exigent le moins de chaleur pour leur combustion doivent brûler dans un air plus raréfié que ceux qui en exigent davantage , et que ceux qui développent beaucoup de chaleur dans leur combustion doivent, toutes choses égales d’ailleurs, brûler dans un air plus raréfié que ceux qui en produisent peu.

Les expériences qu’on a faites sur la combustion dans l’air condensé ont montré que, comme la raréfaction ne diminue pas considérablement la chaleur de la flamme dans l’air atmosphérique , sa condensation ne doit pas non plus l’augmenter beaucoup : circonstance d’une haute importance dans la constitution de

MANUEL

noire atmosphère , qui, à toutes les hauteurs et profondeurs où l’homme peut vivre, devra se comporter de même relativement à la combustion.

En faisant passer des mélanges d’hydrogène et d’oxigèrie à travers des tubes chauffés au-dessous du rouge , sir H. Davy observa qu’il paraissait s’être formé de la vapeur sans qu’il y eût eu combustion; il s’assura alors qu’effectivement, à une certaine température, la combinaison s’opère sans aucune violence et sans dégagement de lumière , et cependant, dans cette combustion invisible , où l’élévation de température n’est pas suffisante pour rendre les matières gazeuses elles-mêmes lumineuses, elle pourrait néanmoins être capable de mettre à l’état d’ignition les corps solides qu’on y exposerait. Cela explique pourquoi l’on obtient une bien plus grande quantité de chaleur quand on fait brûler plus rapidement le combustible; et l’on voit que, dans tous les cas , il faut maintenir la température des corps qui agissent les uns sur les autres aussi élevée que possible , non seulement parce que l’accroissement général de la chaleur est plus grand , mais encore parce que l’on prévient

DE LARTIFICIER.

par là la formation de combinaisons qui, à ! de plus basses températures, peuvent avoir lieu sans qu’il se produise aucun dégagement de chaleur considérable. Ainsi , dans la lampe d’Argand et dans les meilleures cheminées, l'augmentation d’effet ne dépend pas seulement de la rapidité du courant d’air, mais î encore de la chaleur conservée par la disposition des matériaux dans la cheminée, et qui est communiquée aux substances qui s’en- ! flamment.

Les courans de flamme ne peuvent jamais lj élever la température des corps qu’on y expose au-delà d’un certain degré, qui est celui de leur propre température ; mais on ne peut douter que, par la compression , on ne puisse augmenter considérablement la chaleur des flammes , et proportionnellement sans doute à i la compression exercée.

On peut maintenant concevoir aisément la nature de la lumière des flammes et leur forme. Quand dans les flammes il ne se brûle qu’une matière gazeuse pure, la lumière produite est extrêmement faible ; la densité de la flamme ordinaire est proportionnelle à la quantité de charbon solide qui se dépose

1 52 MANUEL

d’abord , et qui est brûlé ensuite. La forme de la flamme est conique , parce que la plus grande chaleur est dans le centre du mélange explosif. En regardant fixement la flamme , on aperçoit la partie où la matière combustible est volatilisée, et elle semble obscure par opposition avec celle où elle commence à brûler, c’est-à-dire où elle se trouve mêlée avec l’air de manière à devenir explosive. La chaleur diminue vers la sommité de la flamme, parce que c’est dans cette partie que la quantité d’oxigène est la moindre. Quand la mèche, par l’accumulation du charbon , acquiert des dimensions considérables , elle refroidit la flamme par rayonnement, et empêche la quantité convenable d’oxigène de se mêler avec sa partie centrale ; par conséquent , le charbon qui s’échappe du sommet de la flamme est simplement rquge de chaleur, et la plus grande partie sort sans avoir été consumée.

s. II.

COMBINAISONS ET" MELANGES DE SUBSTANCES COMBUSTIBLES PROPRES A DIVERSES COMPO¬ SITIONS d’artifices.

Il est peu d’artifices dans lesquels la poudre à canon, soit grainée , soit en pulvérin , ne joue un rôle très important ; d’ailleurs , la préparation des matières premières qui la composent, leur dosage, leur trituration, enfin toutes les manipulations qui tendent à en former une mixtion homogène, sont du plus haut intérêt pour l’artificier, qui doit en étudier les moindres détails , afin de les appliquer ensuite , sans tâtonnemens inutiles et avec les modifications nécessaires , aux mélanges des diverses substances combustibles qu’il emploie habituellement. Nous tâcherons donc d’exposer d’une manière convenablement étendue les procédés employés jusqu’à présent à la fabrication de la poudre, et nous insisterons particulièrement sur le mode d’épreuve qui nous semble le plus propre à constater réellement la bonne qualité des poudres fa-* briquées.

MANUEL

On ne doit pas se dissimuler qu’il est des dangers réels inhérens à la nature même des travaux de l’artificier : le frottement , la percussion , l’électricité, une commotion violente, peuvent déterminer accidentellement la combustion. On ne saurait donc recommander trop de prudence et de circonspection aux ouvriers qui travaillent à l’artifice; la moindre négligence de leur part, le plus léger oubli , peuvent compromettre l’atelier tout entier.

La plus grande propreté et le plus grand ordre doivent régner dans une salle d’artifice ; les compositions les plus énergiques y sont préparées séparément et par petites portions à la fois : tout est étiqueté avec le plus grand soin. Chaque ouvrier y a sa place marquée , isolée autant que possible ; ses outils , et les compositions qu’il doit employer y sont disposés successivement suivant ses besoins journaliers, toujours sans encombrement , et de. manière qu’il puisse travailler à l’aise et sans gêner ses voisins.

C’est en tenant sévèrement la main à ce que les précautions les plus minutieuses s’exécutent sans réserve dès qu’elles sont prescrites,

que le chef artificier prévient dans son atelier les causes les plus ordinaires de danger ; s’il survient alors une explosion accidentelle , elle j est isolée, et tellement prévue qu’elle ne peut plus avoir d’effet bien meurtrier.