APPAREIL CALORIMÉTRIQUE DE M. REGNAULT

chaleur abandonnée par le corps. Soient p le poids du vase, c la chaleur spécifique du métal dont il est formé, la quantité de chaleur absorbée par le vase est pc ( 6 — t). Le. thermomètre luimême, qui est plongé dans le vase au mélange, absorbe aussi de la chaleur : soient pf le poids du mercure et c' sa chaleur spécifique, p" le poids du verre et cft sa chaleur spécifique, le thermomètre absorbe un nombre de calories pfcf (d — t) -\-p['cn (d — t).

Ajoutons donc, pour former le second membre de l'équation, les quantités de chaleur absorbées, et nous aurons :

Pa? (T — 6) = M (e — t) + pc (ô — t) + pV (6 — t) + p"c" (6 - «),

(M + pc 4- p'C + p"c") (6 -*. t)

d'où x =

On donne souvent au produit pc, ou poids d'un corps multiplié par sa chaleur spécifique, le nom de valeur en eau de ce corps; en effet, pour échauffer un poids d'eau égal à pc de 6 — t degrés, il faut une quantité de chaleur pc (6 — t), précisément égale à celle qu'absorbe le corps lui-môme.

Passons maintenant à la pratique. Une difficulté se présente d'abord : comment chauffer un corps solide à une température bien déterminée ? comment être sûr que la température est la même dans toutes ses parties, et comment la mesurer?

M. Regnault a donné un appareil qui permet d'atteindre facilement ce résultat, et qui rend faciles toutes les opérations nécessaires pour déterminer une chaleur spécifique.

Appareil de M. Regnault.—- Une étuve de laiton F (fig. 176) est formée de trois enveloppes cylindriques concentriques : dans le cylindre creux intérieur, le corps sera chauffé; dans l'espace qui l'entoure, on fait arriver un courant rapide de vapeur fourni par un alambic, par la tubulure a. La vapeur s'échappe ensuite par un long tube adapté en f dans l'atmosphère. Enfin, une troisième enveloppe cylindrique, remplie d'air, empêche le refroidissement de la vapeur.

Le cylindre creux intérieur peut être fermé en haut par un bouchon métallique à double paroi, percé d'une ouverture par laquelle est fixé un thermomètre destiné à donner la température du milieu échauffé. Un tiroir à double paroi permet d'ouvrir ou de fermer l'ouverture inférieure.

L'élu ve est portée sur un vase écran, rempli d'eau froide, composé de deux parties : l'une horizontale, l'autre verticale, limitant un espace abrité contre le rayonnement de l'alambic et du cylindre à vapeur.

212 CHALECR.

Pour chauffer le coq», on le réduit eu petits Cragmeuts, on le pèse ; on le place dans one petite corbeille de fil de laiton trèslégère (fig. 177), et dont le poids est connu, qui est maintenue par des fils. Vers la partie moyenne de l'éluve a air chaud, le réservoir dn thermomètre pénètre dans la corbeille, le courant de tapeur échauffe progressivement lélnve et les corps qu'elle

Appareil d* ff- Rtçuult poar

contient ; an bout d'an certain temps, le thermomètre indique nne température tout à fait fixe, qui est celle dn corps.

Occupons-nous do vase au mélange. 11 est formé d'un cylindre de laiton mince, supporté sur des fils de soie croisés, qui sont fixés vers le fond d'un cylindre plus large, et ainsi on évitera l'action refroidissante des courants d'air, et, aulanl que possible, la perte de chaleur par le support du vase. Le tout est porté par un chariot mobile sur une coulisse fixée à la planche qni supporte tout l'appareil.

APPAREIL CALORIMÉTRIQUE DE M. REGNATJLT. SIS On pèse le rase au mélange, on y verse de l'eau que l'on pâte aussi ; puis ua thermomètre est plongé dans l'eau pour déterminer exactement sa température.

Cela fait, si le corps a pris une température fixe, on soulève un écran de bois E qui sépare le vase au mélange de l'espace situé au-dessous de l'étuve ; on fait glisser le chariot au-dessous dn cylindre ; le tiroir enlevé, on fait tomber la corbeille dans le vase ; on fait glisser de nouveau le chariot, et, après l'agitation avec le thermomètre, on note exactement la température maxima:tous ces mouvements sont exécutés plus vile qu'ils ne sont décrits.

Alors tous les membres de l'équation sont connus, seulement il faut ajouter à la chaleur perdue par le corps celle qui est cédée par la corbeille de laiton : c'est donc un nouveau terme îa'il faut ajouter au premier membre de l'éqna- "^"ÏÎS <ion. Soient m le poids de la corbeille, c sa chaleur »*™tmh spécifique, T la température du corps et de la %%?&£ corbeille, t la température finale du mélange, ce 'mUiy lemieest jtc(T-^S). »ptci*que.

Notre équation devient :

Pi{T-

■a).+«e(T- +pW(l-

-»>-M(»-t)+pc(«-i) t) + pV'(o-*Jî

„^Mf» — t)+pc(a — t)+p'c>(<t — t)+p"c"(S— t)-*ç(T — I). P {T — •)

f"Jlwnc« <Ju milieu ambiant. — Si nous supposons que l'eau et le vase ont d'abord la température de l'air ambiant, pendant t'échauffement du calorimètre, ou vase au mélange, le milieu «mbiant le refroidit Rumford a eu l'idée d'élablir une compensation pour diminuer cette cause d'erreur. On détermine, Par une première expérience quel est à peu près l'échauffenient de l'eau, soit W ; alors on s'arrange de manière, qu'avant 'expérience, l'eau du calorimètre soit de 2° inférieure à la température du milieu ambiant, et elle devient à la fin de S' supérieure a celle-ci. Dans la première partie de l'expérience, le milieu donne de la chaleur, et il en prend autant dans la deuxième partie.

Hais cette méthode n'est pas rigoureuse, parce que l'eau s'é-

sur la balance : l'augmentation de poids est égale au poids P de glace qui a été fondu. Soient M le poids d'eau du calorimètre, t sa température primitive, 6 sa température finale, p le poids du calorimètre, c sa chaleur spécifique.

Appelons x la chaleur latente de fusion de la glace ; un poidsP de glace absorbe pour fondre Pxcc calories ; l'eau à 0°, provenant de la fusion, s'élève à 6 et absorbe P« calories. Écrivons que la chaleur gagnée par la glace et par l'eau provenant de sa fusion est égale à celle qui a été perdue par l'eau et par le calorimètre :

Px + Pe = (M + pc) (t — 6)

(M+pc)(t-0)-P8

a ou ce = .

MM. de la Provostaye et Desains ont trouvé x = 79,25. Il est facile de répéter la même détermination, et, avec du soin, on trouve toujours le même nombre, à peu près.

Application. — On emploie la glace dans le traitement de certaines maladies. On l'applique alors contenue dans des vessies ordinaires, ou mieux de caoutchouc, pour retenir l'eau provenant de la fusion ; à cause de la grande chaleur latente de fusion de la glace, on peut ainsi maintenir longtemps la surface de la peau à une température voisine de 0°.En été, on emploie beau-' coup de glace pour rafraîchir les boissons. L'hygiène recommande de ne pas produire un abaissement de température inférieur à 10°. Proposons-nous de rechercher le poids de glace nécessaire pour refroidir 1 litre d'eau de 25° à 10°. Soit x le poids de glace en kilogrammes, il exigera, pour fondre, x x 79,2 ; puis, on aura un poids d'eau résultant de la fusion x, qui sera échauffé à 10°, et exigera ce x 10 calories. La quantité de chaleur perdue par l'eau est 1 kilogramme (25 — 10) ; on aura donc

Mesure de la chaleur latente de ▼aporlMUea de l'eau.—

On détermine cette chaleur latente en faisant condenser dans un poids d'eau froide connu un certain poids de vapeur d'eau, et en mesurant réchauffement.

On emploie généralement dans les cours un appareil distillatoire composé d'une cornue à moitié pleine d'eau, au col incliné de laquelle est fixé par un bouchon un tube plus étroit, qui pénètre assez profondément dans la cornue (fig. 179). Ce tube peut être réuni à un long serpentin métallique qui se termine

CHiLEDR LATENTE DE VAPORISATION DE L'EAU. 217 par un réservoir élargi, dont le fond peut communiquer avec l'extérieur par on tube muni d'un robinet. Le serpentin et le réservoir sont plongea dans un vase de métal rempli d'eau.

Pour faire l'expérience, on fait bouillir l'eau dans la cornue; on fait échapper la Tapeur dans l'air. Le calorimèlre contient un poids d'eau connu ; un thermomètre fait connaître la température qui doit être inférieure à celle du milieu ambiant, de 10°, par exemple. Lorsque la vapeur se dégage dans l'air depuis

Appareil employé pi

quelque temps, que les parties de la cornue exposées à l'air sont échauffées, et que le tube de prise de vapeur est bien enveloppé par ce fluide, on fait passer dans le serpentin la vapeur, qui s'y liquéfie et va se réunir à l'état liquide dans le réservoir inférieur. L'eau du calorimètre est agitée constamment ; lorsque sa température dépasse de 10° celle de l'atmosphère, on arrête l'expérience en faisant dégager de nouveau la vapeur dans l'air.

0d recueille et l'on pëse l'eau condensée.

■1 surfit maintenant d'écrire que la chaleur perdue par la vapeur est égale à celle gagnée par le calorimètre. Soit p le poids 4e vapeur condensée ; appelons œ la chaleur latente de vaporisa-

tion, P le poids du calorimètre vide, y compris le serpentin, e sa chaleur spécifique, M le poids d'eau, % sa température primitive, 0 sa température finale; on écrira :

px +p (100— ô) =(M + Pc) (• — t),

d'où œ = (M+Pc)(6-t)-p(100-0)

Nous avons supposé que l'on opérait à 100°. Remarquons que l'appareil est clos; pour que l'ébullition se fasse à 100°, il faut qu'elle ait lieu sous la pression de 76e; il faut donc que la partie supérieure du récipient puisse communiquer avec l'atmosphère par un tube qui lui est fixé, qui s'élève jusqu'au-dessus du niveau de l'eau, et porte un robinet que l'on ouvrira.

Si l'on veut produire l'ébullition à une température différente de 100°, on changera la pression; on fera communiquer ce tube avec un récipient qui contient de l'air raréfié par la machine pneumatique, ou comprimé par la machine à compression ; un manomètre communiquant avec le réservoir indiquera la pression, et si elle se maintient la même, la température à laquelle a eu lieu l'ébullition.

Despretz a trouvé, au moyen de l'appareil précédent, que la quantité de chaleur qu'il faut donner à 1 kilogramme d'eau à 100° pour le faire passer à l'état de vapeur est égale à 540 calories.

Chaleur latente de vaporisation à différente» température* • — M.Regnault a déterminé par une méthode semblable, à l'aide d'un appareil plus parfait, la chaleur latente de vaporisation,

il a trouvé qu'elle est égale, à 100°, à 537, nombre peu différent de celui de Despretz. M. Regnault a déterminé la chaleur latente de vaporisation de l'eau à des températures très-diverses, depuis 0° jusqu'à 230°, la pression variant de 4 millimètres à 27,5 atmosphères. Les résultats sont donnés par la formule empirique l = 606,5 -h 0,305 t, dans laquelle l désigne la chaleur totale de la vapeur, c'est-à-dire la quantité de chaleur qu'il faut donner à 1 kilogramme d'eau à 0°, pour le porter à <°, puis pour le converlir en 1 kilogramme de vapeur à t°. Appliquons cette formule à deux exemples particuliers.

1° Combien faut-il de chaleur totale pour transformer 1 kilogramme d'eau à 0° en 1 kilogramme de vapeur à 35°?

Retranchons 35 calories que l'eau a exigées, et nous aurons, pour la chaleur latente de la vapeur d'eau à 35°, 582,2.