Principe de la machine pneumatique ordinaire
La machine pneumatique, imaginée vers 1630 par Otto de Guéricke, est destinée à raréfier l'air dans un récipient. Elle se compose en principe d'un corps de pompe cylindrique P, dans lequel se meut un piston, et qui communique à la base avec le récipient R dans lequel on veut faire le vide (fig. 107). Un conduit traverse le piston. Deux soupapes a et 6, s'ouvrant de bas en haut, ferment ce conduit et celui qui relie le corps de pompe au récipient.
Il est facile de comprendre le jeu de cet appareil. Lorsque le piston touche la base du corps
de pompe, les deux soupapes sont fermées ; une masse d'air limitée se trouve emprisonnée dans le récipient R. Dès qu'on soulève le piston, la soupape a s'ouvre automatiquement;
(1) Soit X le volume du corps, V celui du ballon B et du tube t, jusqu'au premier trait, V celui du renflement a depuis ce trait jusqu'au second. Dans la première partie de l'expérience, l'air occupe un volume V — x sous la pression atmosphérique H. A la fin son volume est devenu V —a; H- u et sa pression H — /( La masse n'ayant pas changé, on peut appliquer à cette expérience la loi de Mariotte, ce qui donne
d'où l'on tire
Fis:. 107.
On voit qu'il esl nécessaire de connaître V et v. On les détermine une fois pour toutes; pour mesurer u on laisse écouler, en tournant convenablement le robinét à trois voies, le mercure (le la branche fermée depuis le premier trait jusqu'au second, la grande branche restant isolée, puis on pèse ce mercure et l'on en déduit son volume. Pour connaître V, on fait une expérience semblable à celle que nous avons
i'uir du récipient envahit peu à peu tout le corps de pompe et par suite sa pression diminue. Dès que le piston commence à redescendre, la soupape a se referme par le jeu môme de la machine, et l'air qui a pénétré dans le corps de pompe s'y trouve enfermé. 11 acquiert donc pendant la descente une pression de plus en plus grande, et, lorsqu'elle a pris une valeur suffisante, il soulève la soupape 6 qui communique avec l'atmosphère. On voit donc que cette masse d'air est entièrement chassée du corps de pompe lorsque le piston est revenu au bas de sa course, et qu'il s'est produit dans le récipient un abaissement de pression. Il en est de même à chacun des coups de piston suivants.
150. liimite du vide. — La pression de l'air contenu dans le récipient diminue à chaque coup de piston ; mais il importe de voir si elle peut devenir complètement nulle, et si l'on peut faire un vide parfait. Il est facile de comprendre que ce résultat ne peut être atteint. Supposons en effet que le récipient ait une capacité de 10 litres et le récipient de 1 litre. A chaque ascension du piston, il passe dans le corps
de pompe jjj du poids d'air contenu dans l'appareil, et, pendant la descente qui suit, c'est la même masse d'air qui est
expulsée. Il reste donc, après chaque coup de piston, les —
du poids d'air qu'il y avait avant : par conséquent le poids d'air restant ne deviendra jamais nul.
En réalité cette imperfection théorique ne serait pas un grand inconvénient : si l'on ne pouvait atteindre le vide absolu, on pourrait au moins obtenir un degré de vide aussi parfait qu'on le voudrait. Il suffirait de donner un nombre suffisant de coups de piston, car chaque coup nouveau augmenterait la raréfaction. Mais, dans la pratique, il n'en est pas ainsi : il arrive bientôt un moment où il est inutile de manœuvrer la machine, le degré de vide ne pouvant plus être augmenté. C'est que bien des imperfections viennent s'ajouter cà celle que nous avons signalée : il faut citer en premier lieu l'espace nuisi'de, c'est-à-dire l'espace qui reste entre la base du corps de pompe et le piston, lorsque celui-ci est au bas de
décrite, sans rieu mettre dans le ballon. Le volume initial du gaz est V et son volume final V + u. Si les hauteurs de mercure sont H' et A', oïl a
VH' = (V + «)(H'-A'),
ce qui permet de calculer V.
