CHAPITRE PREMIER

On doit aux alchimistes des découvertes qui n’ont pas été étrangères aux progrès rapides qu’a faits la chimie de nos jours. On doit aussi quelques solutions géométriques à ceux qui cherchaient la quadrature du cercle , et quelques perfectionnemens mécaniques à ceux qui se sont ruinés pour le mouvement perpétuel.

■ L’aimant , l’électricité ou les effets de la pile voltaïque ont été mis à contribution , isolément , simultanément ou diversement combinés ; mais aucun des corps répandus dans la nature n’a plus excité l’attention des machinistes pour la recherche du mouvement perpétuel que celui dont nous allons examiner les propriétés.

Malheureusement , se fiant trop sur la mobilité d’un fluide tel que l’eau , ne tenant pas compte de la force attractive qui fixe les corps , quels qu’ils soient , à la sur-

face de la terre; ne sachant passe rendre raison des causes naturelles qui s’opposent à ce phénomène mécanique ; ne revenant pas meme de leur erreur , lorsqu’après beaucoup de travail, , de dépenses , ils s’aperçoivent avec stupeur qu’ils sont retombés dans le cas d’équilibre, ou que , s’ils ont gagné en force , ils ont perdu en vitesse ou en temps, et réciproquement, ceux-là ne se dégoûtent ordinairement pas, et souvent même s’acharnent avec opiniâtreté à trouver la solution d’un problème qui n’en a point.

En elFet , un mouvement perpétuel , qui ne dépendrait pas du mouvement si bien coordonné qui fixe des orbites aux corps célestes , règle le temps de leurs révolutions; un semblable mouvement, disons-nous, s’il eût pu se fabriquer par la main des hommes , eût pu aussi se reproduire en dehors de notre sphère par le concours seul des élémens ou de la matière; de là, des perturbations imprévues ou encore des phénomènes semblables à ceux qui ont presque toujours servi de hase ou de guide à leur solution mécanique ou physique dans nos laboratoires.

De V Air.

La plupart des ouvriers ne jugent de la pesanteur des corps que par l’effet qui se présente naturellement à leurs yeux, c’est-à-dire par leurs différences de poids, relativement à leurs volumes : encore faut-il que ces objets de comparaison soient sensibles à leur vue; car quand on leur parle d’air atmosphérique , ils ne savent s’en former une autre idée que par le sentiment de contact qu’ils eu éprouvent lorsqu’il est agité. Mais il est

nécessaire qu’ils sachent qu’il est pesant , bien qu’il ne soit jias sensible à notre vue, et que nous n’en paraissions ressentir aucune ^surcharge quelconque.

L’air n’est plus un élément , mais un fluide composé , élastique , pondérable, incolore, inodore.

Il est composé ; car on est parvenu de nos jours à le diviser en deux autres fluides comme lui transparens , mais éminemment distincts : l’un est le gaz oxygène , l’autre le gaz azote.

Il est élastique; car si dans un tube de verre recourbé on verse du mercure jusqu’à ce qu’il occupe un niveau quelconque , qu’ensuite on bouche une extrémité des deux branches; en continuant à verser du mercure dans l’autre , on verra le volume d’air contenu dans le tube dont l’extrémité est bouchée se comprimer sensiblement, et suivre la loi des fluides élastiques permanens et secs ; c’est-à-dire que son élasticité augmentera en raison inverse de l’espace qu’il occupe. S’il était d’abord contenu dans un espace égal à i , et que son élasticité dans ce cas soit représentée par i , elle deviendra égale à *2 s’il est ensuite comprimé dans un espace égal à

Cette propriété élastique de l’air a été mise à profit par les fontainîers dans plusieurs cas, comme nous le verrons plus tard.

On a douté très long-temps qu’il fût pondérable , et ce n’est que depuis cent cinquante ans qu’on lui a reconnu cette propriété. De nos jours on répète facilement l’expérience qui tend à prouver que l’air est pesant : on prend un vase débouché , on le pèse ; ensuite , au moyen d’une pompe à air , on vide autant que possible l’air contenu dans sa capacité intérieure , on le bouche

ainsi vidé , on pèse de nouveau, et on trouve qu’il a di* minué de poids.

Tout le monde connaît l’expérience dont Torricellî est l’auteur : ayant rempli de mercure un tube de verre de 3o pouces de longueur et bouché par une de ses extrémités, il le retourna ensuite de manière à plonger son extrémité débouchée dans une cuvette contenant aussi du mercure. Alors il vit la coloune de métal s’abaisser jusqu’aux environs de 28 pouces , et il en conclut , avec raison , que l’air agissant par sa pesanteur sur le mercure de la cuvette , tandis que l’extrémité supérieure de la colonne correspondant au tube bouché en était entièrement garantie , il en conclut , dis-je , que cette colonne de 28 pouces était ainsi maintenue en suspens par la pesanteur de l’air extérieur , et de plus, qu’elle représentait exactement la valeur de la colonne d’air atmosphérique supérieure, de meme diamètre que celui du tube de verre.

Le célèbre Pascal, sans nier cette vérité, proposa une contre-épreuve, en disant que s’il en était ainsi, le niveau supérieur du mercure devait évidemment baisser dans le tube où il était suspendu , si on le transportait au sommet d’une montagne. L’expérience eut lieu sur le Puy-de-Dôme , et elle confirma entièrement la doctrine avancée par Torricelli. Elle s’accordè si bien , qu’on est pdrvenu de nos jours à utiliser cette seconde expérience pour calculer la hauteur des montagnes presque aussi rigoureusement que par les moyens trigonométriques ordinaires.

L’air atmosphérique , relativement aux aspérités de notre globe, suit donc une loi semblable à celle de l’eau

POMPIER , PLOMBIER. î I

de la mer à l’égard des hauts fonds et des îles , c’est-àdire qu’au lieu de s’onduler sur les pentes déclives des montagnes ou sur leurs points culminnns , ces dernières entament son épaisseur. On sait aujourd’hui qu’un abaissement du mercure de etc., équivaut à une

élévation de prise du niveau de la mer; que le

poids de l’eau distillée étant égal à 770 , celui de l’air est égal à un; enfin, que nous supportons / sur toute la surface du corps, une charge d’environ 14670 kilogrammes.

Et cette dernière valeur ne paraîtra pas extraordinaire si on réfléchit que , plongés dans l’air comme dans un corps liquide , il agit sur tous les points de notre superficie, soit à l’extérieur, soit à l’intérieur; car nous en contenons aussi un certain volume qui concourt à balancer cette pression extérieure. Ceci est tellement vrai, qu’en enlevant cette pression par le moyen du vide pneumatique, nous ne tarderions pas à éclater par l’effet de l’air intérieur , qui chercherait à se dilater , d’autant plus qu’il trouverait moins d’obstacle à s’étendre.

Et si l’air n’avait ni masse ni pesanteur , en sentirionsnous l’effet lorsqu’il est agité, ou serait-il possible de concevoir de la vitesse à un corps qui serait dans cette hypothèse ?

L’air est donc pondérable. Toutefois, il existe encore des fluides élastiques moins pesans que lui ; mais qui le sont toujours plus ou moins : le gaz hydrogène est dans ce cas : aussi l’emploie-t-on pour faire enlever des enveloppes de taffetas gommé ou de papier que l’on nomme ballons ou aérostats , auxquels ensuite on attache des nacelles destinées à contenir des individus.

Nous avons dit que si on renverse un tube bouché et plein de mercure dans une cuvette contenant aussi de ce même métal , le niveau supérieur s’abaissera jusqu’à ce que le mercure fasse équilibre à la pression de l’atmosphère : ajoutons que la longueur de la colonne ainsi suspendue, conserve une hauteur qui peut varier suivant quelques accidens qui tiennent à l’état habituel de l’air , et qui ne sont pas étrangers aux causes qui déterminent le beau et le mauvais temps (i). A ces oscillations

(i) Nous empruntons à tous les livres de physique les donoées sur lesquelles on peut se baser pour connaître avec plus ou moins d’exactitude le beau ou le mauvais temps à venir.

En général , quand le mercure d’un baromètre monte , on peut compter sur du beau temps, et sur le contraire lorsqu’il baisse. La première de ces causes s’explique par l’état de l’air dans le moment où l’élévation du mercure a lieu. L’atmosphère ou l’air chargé de vapeur aqueuse est, comme on sait, beaucoup plus léger que l’air sec; sa pesanteur est relative à la densité des deux parties qui le constituent dans ce moment, c’est-à-dire de l’air égal à i, et de la vapeur d’eau égale à 0,0235. Donc , suivant les proportions du mélange, l’air plus ou moins saturé de vapeur sera pareillement plus ou moins dense ou léger.

Or, l’air plus pesant, c’est-à-dire l’air sec, celui qui est relatif au beau temps , pesera davantage sur le mercure de la cuvette , et le fera monter réciproquement dans le tube barométrique, tandis que le contraire aura Heu pour l’air humide.

Les brumes ne constituent souvent pas un changement

POMPIER , PLOMBIER. î 3

prés , le niveau du mercure se maintient ordinairement à 28 pbuces , donc la colonne d’air qui lui fait équilibre

dans la densité de l’air, ni par conséquent dans le baromètre; elles sont le produit de la condensation des vapeurs suspendues; mais leur épaisseur est limitée, et leur condensation peut être aussi une conséquence de la pesanteur de l’air sec supérieur, leur apparence seule une preuve de leur séparation de l’air.

Le ménisque qui limite la colonne de mercure dans le sommet du tube, se termine ordinairement par une calotte convexe quand le mercure monte , et par une calotte concave quand il descend. Le défaut d’affinité des parois du tube et du métal est la cause de ce phénomène : aussi on peut déjà prédire , par la seule inspection du sommet de la colonne de mercure , si le baromètre a quelque tension à monter au beau ou à descendre au mauvais.

Quand le mercure baisse par un temps chaud, c’est un signe de pluie.

Presque toujours , en hiver, l’élévation du mercure daus le baromètre correspond à la contraction du même métal dans le thermomètre , c’est-à-dire au froid; quand il descend par un temps de gelée, on doit compter sur l’inverse, c’est-à-dire sur le dégel.

Si , malgré le mauvais temps , le mercure se soutient constamment très haut, on peut compter sur un beau temps durable.

Les oscillations promptes et successives du mercure, soit du côté du beau temps, soit du côté du mauvais, indiquent que ni l’un ni l’autre ne sont durables.

Si , dans le beau temps , le mercure continue toujours

est égale en pesanteur à celle d’une colonne de mercure de 28 pouces et de meme diamètre.

à descendre pendant plusieurs jours , on doit craindre de grandes pluies ou de grands vents.

Mais un abaissement très brusque du mercure indique très certainement une tempête, un ouragan, de grandes pluies ou du tonnerre.

Si, pendant ou après la pluie, le vent change de direction, et qu’en même temps le baromètre monte, c’est un signe de beau temps.

Si, pendant le beau temps, le baromètre descend en même temps que le vent change de direction , signe de mauvais temps.

Lorsque , dans les coups de vent , le mercure se tient très bas , il remonte ordinairement très vite ; on ne pourra espérer de la pluie, après que le mercure se sera maintenu long-temps très élevé, que quand il descendra très bas.

Dans les temps de pluie , un petit abaissement annonce un redoublement de pluie , et on ne doit pas beaucoup compter sur une élévation brusque du mercure.

Les élévations du mercure qui indiquent le beau temps, doivent aussi correspondre aux vents qui lui sont favorables ; l’espèce de ces vents varie suivant les pays. A Toulon, le nord, nord-ouest, donnent le beau temps; le nord-est, sud-ouest, sud-est, la pluie; à Brest, le nord-est amène le beau temps, le nord-ouest la pluie.

Dans les régions intertropicales , le baromètre varie infiniment peu , et très rarement ; mais , lorsque cela arrive , on doit s’attendre à des ouragans , typhons , tornados, etc. Presque toujours le baromètre les indique.

De VEaiu

Il serait encore assez difficile de faire concevoir aux ouvriers , que l’eau est un corps brûlé.^ Mais , il est cependant nécessaire qu’ils sachent que l’eau ou l’oxide d’hydrogène n’est plus un élément pour nous , puisqu’on parvient à la composer , et à la décomposer ensuite.

L’eau se compose en proportion déterminée d’oxygène et d’hydrogène, deux gaz invisibles, mais pondérables; et si on pèse deux volumes de ces gaz en proportion voulue, qu’on enflamme leur mélange, il en résulte un poids d’eau égal à celui des deux gaz employés. On arrive aux mêmes résultats par la synthèse , c’est-à-dire en décomposant l’eau , donc on peut affirmer que ce liquide n’est plus un élément , comme les anciens le croyaient.

L’eau est un corps composé , liquide , quelquefois solide , d’autres fois aériforme ; il est de plus incolore , insipide , inodore et réfrangible comme l’air , c’est-à-dire qu’il fait dévier les rayons lumineux qui le traversent obliquement suivant certaines lois connues , mais étrangères à notre objet.

L’eau , sous sa forme liquide , est maintenue dans cet état par la seule pression de l’atmosphère , et nous devons croire que, sans elle, ce fluide ne se présenterait pas ainsi a nous , puisqu’à — i 20^^ centigrades à l’état solide , ou de glace, il se vaporise déjà.

Elle est pesante , et la pesanteur d’une colonne d’eau de 32 pieds environ fait équilibre à une colonne de mercure de même base et de 28 pouces de hauteur, qui ,

l6 MANUEL DU MÉCANICIEN FONTAINIER,

elle-même, est égale à la pesanteur atmosphérique supérieure.

C’est-à-dire qu’une colonne cylindrique d’eau de 32 pieds, une colonne de mercure également cylindrique de 28 pouces, et une colonne d’air égale en hauteur à celle de l’atmosphère sont toutes trois égales en pesanteur, si elles ont le même diamètre.

Car si on remplit d’eau un tube de verre bouché par un des bouts , de même calibre que celui dont nous avons parlé relativement au mercure, mais de plus de 32 pieds de longueur; si ensuite on renverse ce tube, ainsi rempli , dans une cuvette d’eau, la colonne liquide s’affaissera jusqu’à ce que le niveau supérieur soit éloigné de celui de la cuvette d’une hauteur égale à peu près à 32 pieds. Le niveau supérieur, correspondant à l’extrémité bouchée du tube, ne participe en rien à la pression de l’atmosphère , tandis que cette dernière agit sur l’eau de la cuvette , et maintient en équilibre la colonne intérieure.

Si une aussi grande longueur n’était pas incommode , un instrument pareil serait un véritable baromètre qui, semblablement à celui de mercure, marquerait les variations de la pesanteur atmosphérique. Toutefois l’eau étant plus vaporisable dans le vide que le mercure, on devrait aussi tenir compte des différences qui en résulteraient relativement aux vapeurs qui changeraient l’état du vide dans la partie supérieure du tube.

Nous disons donc que, dans l’un et l’autre instrument, si le canal intérieur est égal et calibré au même diamètre , le poids du mercure et de l’eau compris entre les deux niveaux, dans chaque tube, sera le même, c’est-à-

dire que les Sa pieds d’eau elles 28 ponces de mercure seront égaux en pesanteur, et, dans ce cas, à i^oôS. Or , c’est ce qu’une autre expérience démontre rigoureusement; car si on compare les poids d’uu volume de mercure et d’un volume égal d’eau, on trouvera que leur rapport de 14 à i est précisément le même que celui de Sa pieds à 28 pouces, c’est-à-dire de 384 pouces à 28 pouces.

On a douté long-temps que l’eau fut compressible ; mais des expériences récentes ont démontré celte propriété : elle l’est, mais infiniment peu.

De plus elle se dilate à mesure que sa température augmente, mais seulement depuis -+- 4° centigrades environ; en dessous de ce degré de température, elle se dilate encore au lieu de se contracter : alors elle devient plus légère relativement à son plus grand volume.

C’était donc une grave erreur de supposer que le fond de la mer pût être gelé, puisque, d’après ce que nous venons de dire , l’eau , qui serait plus froide que -4- 4® > reviendrait évidemment au-dessus du niveau affecté de ce degré de température, et cela en vertu de sa légèreté. (i)

(i) Relativement aux températures sous-marines, Muschembroek disait qu’à 720 pieds de profondeur, Teau de la mer possédait un degré de chaleur égal à celui de l’air atmosphérique. Le capitaine jF/Zw écrivait à Haies vol.

Transactions philosophiques') que depuis la surface jusqu’à 3|)0O pieds de profondeur; l’eau de la mer devenait progressivement plus froide, plus salée, et par conséquent plus pesante; que , de là à 5346 pieds, elle conservait la

l8 MANUEL DU MÉCANICIEN FONTAINIER ,

Le maximum de densité de Peau étant aux environs de -+-4® centigrades, et ce liquide ne pouvant occuper un

même température. Un capitaine américain trouva encore d’autres résultats , et MM. de Bumholdt et Bavy établirent des doctrines qu’ils ne soutinrent plus ensuite , parce que des expériences vinrent en détruire la base.

L’hypothèse de M, Perron n’est pas plus rationnelle ; elle ne s’accorde ni avec les expériences de M. Rumfordy ni avec les lois de la pesanteur spécifique de l’eau , dont le rnaximum de densité est aux environs de centi¬

grades; on sait qu’il supposait que le fond de la mer fût entièrement gelé.

L’eaù la plus dçnse étant la plus froide, toutefois jusqu’aux environs de -|- 4 ^centigrades , il s’ensuit évidemment, ce que constate d’ailleurs l’expérience, que les couches les plus chaudes de la mer occupent toujours sa superficie; et quand des causes accidentelles occasionnent un changement quelconque de température dans la profondeur des eaux, il en résulte des courans verticaux , ascendaus et descendans, qui tendent incessamment à rétablir l’équilibre. Si donc on emploie des bouteilles ou des vases destinés à se déboucher, à une certaine profondeur, par la seule pression de l’eau ou par tout autre moyen mécanique, ces vases, à la profondeur à laquelle ils arriveront , se rempliront bien de l’eau adjacente ; mais ensuite, en remontant, et en vertu de la différence de densité des couches environnantes, conséquence immédiate de leur température propre, ces mêmes vases se rempliront par échange d’une eau plus élevée en température : les thermomètres contenus dans leurs capacités

volume plus petit , quel que soit le degré de température qu’on lui affecte , c’est à cause de cette propriété qu’il a été pris dans cette circonstance pour servir de terme de comparaison dans notre système des poids et mesures. On a donné la valeur nominale d’un gramme au volume d’eau distillée que peut contenir un centimètre cube ; ce liquide étant pris , comme nous venons de le dire, à son maximum de densité , c’est-à-dire à -f- 4® centigrades.

En passant de o® à loo® de température , l’eau se dilate d’un vingt-troisième de son volume primitif. Mais ces deux limites de température de l’eau étant con-

intérleures ne sauraient donc accuser la vérité. C’est en vain qu’on emploierait de ces espèces de seaux métalliques qui portent, à leurs fonds inférieurs et supérieurs, des clapets qui s’ouvrent dans le même sens lorsque l’Instrument descend, et se referment pareillement quand il remonte j l’eau étant infiniment peu compressible, pour se mettre en équilibre avec les couches liquides environnantes , saurait bientôt vaincre d’aussi faibles obstacles. Franklin et les savans dont nous avons parlé, s’en servaient dans leurs expériences relatives aux températures sous - marines ; aujourd’hui encore les Américains en font usage dans leur navigation thermométrîque, surtout pour reconnaître leur entrée dans le ^o\{e Stream ; mais ils en reconnaissent bien l’insuffisance , et lui attribuent même une bonne part des contradictions opposées à ce genre de navigation.

Pour ne pas préjuger sans connaissance de cause, nous avons aussi essayé de saisir quelques lois sur cette espèce

stantes sous la pression de om76, on leur a donné une place fixe dans notre échelle thermomé trique centésimale .

Ajoutons qu’à loo® l’eau entre en ébullition, que, dans cet état , et la pression atmosphérique mesurée par une colonne de mercure de om-jG étant supposée constante, elle ne saurait acquérir plus de chaleur, quelle que soit la quantité de combustible qu’on emploie pour la chauffer; que celte pression atmosphérique vaincue, elle se projette en vapeur; mais cette vapeur n’est pas due à la décomposition de l’eau, elle change seulement de forme , toutefois en emportant avec elle une plus ou moins grande somme de calorique.

Relativement auxehaugemens de température que l’eau peut acquérir en passant des réservoirs dans les tubes qui lui servent de conduits, on doit avoir égard aux dilatations que ces derniers peuvent acquérir par son contact

de navigation thermométrique ; nous avons'eu l’occasion de multiplier nos expériences en assez grande quantité, et dans raille circonstances particulières. Le commandant de la corvette VEcho, M. de Châteauville , nous a

donné toute la latitude possible à cet égard; mais les résultats les plus incohérens en ont été la suite, et , sans pouvoir établir une progression quelconque, nous n’avons appris que ce que l’on savait déjà, c’est-à-dire que l’eau de la mer, à sa superficie , était la plus chaude. Nous avons bien observé quelquefois de très légères variations en approchant des côtes, soit déclives, soit acores; mais il fallait en être très près ; d’ailleurs ces résultats se contrariaient souvent, quoique les circonstances fussent semblables.

jm médiat. Alors, pour éviter leur rupture, on les fabrique par emboîtage , de distance en distance , de manière à pouvoir glisser, sans perte d’eau , les uns dans les autres. Il serait peut-être convenable de ne pas les lier dans leur longueur, soit par une maçonnerie trop solide, soit par tout autre moyen, afin que les tubes puissent obéir sans difficulté aux mouvemens forcés de dilatation et de contraction qu’ils sont à même de supporter.

Des Compensateurs.

La fig. indique le procédé mis en usage pour obvier aux accidens que nous venons de signaler : AI, et AI sont des garnitures de cuir comprises entre les tubes et leurs collerettes. Les portions de ces garnitures qui se trouvent serrées entre les collerettes sont, il est vrai, susceptibles de l’être plus ou moins par l’effet de la poussée des tubes ou de leur retrait ; mais alors la tranche de cuir qui se trouve en I , I est pressée par le liquide , s’élargit par sa force de pression même, et s’oppose ainsi à l’issue que le liquide pourrait trouver entre les deux collerettes.

De Veau à Vétat solide.

Mais les effets de rupture dont nous venons de parler sont bien minimes en comparaison de ceux qui sont le résultat du changement de volume que l’eau acquiert en passant de l’état liquide à l’état solide ou de glace.

L’eau, a l’état de glace, occupe un volume plus grand d’un quatorzième; c’est pour cette raison qu’elle flotte, et c’est aussi en vertu de cette quantité que les marins

estiment le volume submergé d’un glaçon quatorze fois plus grand que la partie qui émerge et qui est visible, (i)

La puissance expansive de l’eau , en se transformant en glace , est capable de vaincre les plus grands obstacles. Nous sommes journellement témoins de la rupture des vases dont nous faisons babituellement usage. Les arbres qui éclatent, les maçonneries en pierres de taille qui se disjoignent , les crevasses de rochers qui s’élargissent, plusieurs autres dégradations lentes, mais progressives, peuvent être attribuées à cette cause, et des physiciens sont parvenus à faire éclater des tubes en fer très l'ésistaijis , des bombes même , en les soumettant pleins d’eau et bouchés à une température de — lo^ centigrades.

Mais ces accidens n’auront pas lieu dans les tubes de conduits souterrains , si on a la bonne précaution de les placer assez au-dessous du sol pour leur conserver la température ordinaire des caves, qui, dans nos climats , et pendant les plus rigoureux hivers , se maintient toujours aux environs de -f- 9° centigrades.

De VEau naturelle.

Nous avons dit, dans le principe, que Teau était aussi un corps insipide , incolore et inodore ; dans ce cas

(i) Lorsqu’une portion des glaçons flottans se trouve exposée au soleil pendant un certain temps, elle se fond; la stabilité de sa masse entière change , et il arrive souvent qu’ils tournent sur eux-mêmes pour reprendre une nouvelle assiette : c’est alors qu’il est dangereux pour les navires de se trouver dans leur voisinage.

nous parlions de l’eau pure , telle enfin qu’elle ne se trouve jamais dans la nature.

Souvent l’eau contient en suspens des matières terreuses ou animales (i), qui alors peuvent en être séparées par le moyen du filtre ; souvent aussi des acides , des gaz ou des sels qui lui donnent ou des qualités nuisibles , ou des qualités minérales que la médecine a su mettre à profit.

On a plusieurs moyens de reconnaître quelles sont les qualités de l’eau relativement au corps qu’elle tient en

(i) L’eau de la mer, dans quelques régions intertropîcales, contient en telle quantité de ces animalcules pliospborescens qu’on appelle scolopendres, qu’au milieu de la nuit la plus obscure, et lorsque le navire marche avec une certaine vitesse, il serait possible de lire à la seule lueur qu’ils produisent.

On connaît cette expérience. Prenez un seau plein d’eau phosphorescente, aucune lueur n’attestera la présence des animalcules si vous n’agitez pas l’eau; mais remu ez-la, vous les verrez briller avec vivacité. Maintenant laissez reposer l’eau , ils disparaîtront de nouveau ; et si ensuite vous excitez leur vitalité ou leur électricité en jetant un peu d’acide,^ans le vase, vous lès reverrez paraître : en sursaturant l’eau , ils disparaîtront entièrement.

Ils disparaissent encore lorsqu’on fait bouillir cette eau, et c’est en vain qu’après cette opération on chercherait à les faire reparaître par une agitation quelconque ou par tout autre moyen.

dissolution , en mêlant avec elle certaines suLstanccs chimiques qu’on appelle réactifs. On les nomme ainsi parce qn*ils ont la propriété de dévoiler la présence des corps étrangers qui, en tant que dissous dans l’eau, sont alors inapparens. Ces réactifs sont le muriate de baryte en liqueur, qui annonce la présence du sulfate calcaire en le précipitant sous la forme de flocons blanchâtres qui troublent l’eau; l’acide oxalique, dont une ou deux gouttes jetées dans l’eau suffisent pour déterminer la précipitation de tous les sels calcaires; l’eau de chaux, qui sert à reconnaître la présence de l’acide carbonique.

Quant aux matières terreuses ou animales, auxquelles on doit attribuer la couleur et l’odeur dont sont douées certaines eaux, on les sépare assez facilement , soit au moyen des filtres en papier non collé , soit au moyeu des vases en pierre poreuse , tels que le grès, qui, en ne fournissant passage qu’à la partie la plus déliée du liquide , arrêtent les substances qu’elle tient en suspens. Le charbon pilé , qu'on place sur ces filtres en couches plus ou moins épaisses , a la propriété de dégager l’eau des substances animales qui la corrompent ou lui donnent une saveur désagréable au goût et à l’odorat ; mais alors il doit être renouvelé de temps en temps, en raison du plus ou moins grand dégradé pureté de l’eau qu’on soumet à la filtration.

Des tubes de conduit.

Les tubes qu’on emploie ordinairement pour la conduite des eaux sont en terre cuite, en plomb ou en fer coulé. Les premiers n’étant pas capables de soutenir,

sans SC crever, de très {grands efforts , on les entoure ordinairement d’une maçonnerie qui rend aussi leur liaison ou leur enveloppe plus résistante ; ils sont moins sujets aux effets de la dilatation; mais aussi, en vertu de leur peu de résistance , ils ne sauraient être employés lorsque, le niveau de l’eau étant assez élevé , ce liquide est susceptible d’êtré arrêté spontanément dans leur canal intérieur. Alors la grande pression qu’ils éprouvent instantanément dans la partie qui avoisine le point d’arrêt cause leur rupture : de là des réparations fréquentes et coûteuses.

Quant aux tubes de métal , nous avons indiqué déjà quelles sont les précautions à prendre pour éviter les effets de la dilatation ; les moyens de raccorder les tubes sont trop connus pour que nous nous permettions d’en grossir inutilement le volume. Quant à leur résistance , nous verrons plus tard qu’elle doit être proportionnée à l’élévation du bassin supérieur, c’est-à-dire que l’épaisseur du métal doit augmenter à mesure que les tubes se prolongent au-dessous du niveau de l’eau qu’ils conduisent.

Des manches en cuir.

Dans le service des incendies, on remplace les tubes de métal par des mancbes fabriquées avec du cuir {Jig. I his') , afin qu’elles puissent se ployer suivant les localités et suivant les endroits où il est nécessaire de transporter l’eau.

Ces mancbes sont cousues au moyen de fil de laiton ou de fil ordinaire cire ; et, dans ces derniers temps, on

’lS IVIA.NÜEL DU MÉCANICIEIV PONTAIÎVIER ,

a remplacé ces coutures par des rivures très rapprochées.

Il n’entre pas dans notre -plan de détailler toutes les opérations par lesquelles on parvient à fabriquer ces tubes de conduit , et d’ailleurs elles ne sont pas du ressort des ouvriers foutainiers.

On sait que , pour refouler l’eau , les manches simplement cousues ou rivées sont suffisantes ; que , lorsque dans un incendie une issue se déclare sur un de ces tubes , on la bouche avec une lanière de cuir, dont on entoure cette manche à la partie endommagée , et même aux environs j

Que quant aux tubes d’aspiration en cuir, ils doivent être munis intérieurement de ces viroles de cuir qu’on appelle diaphragmes.

Elles ont pour but de s’opposer à l’aplatissement du tube , qui ne manquerait pas d’avoir lieu par suite de la soustraction de l’air intérieur et de la pression atmosphérique extérieure.

Ces manches à diaphragmes sont principalement en usage à bord des bâtimens marins, parce que, dans les incendies, l’eau se trouve à côté du navire, et qu’il serait bien inutile de compliquer la manœuvre par un transvasement d’eau , qui peut ainsi s’éviter j alors l’extrémité du tube à diaphragme est garnie d’un ajutage en métal mince, espèce d’étui percé de petits trous destinés seulement à laisser passage au liquide et à s’opposer à toute introduction de la part des corps étrangers.

Ecoulement de Veau.

Nous nous trouvons nécessairement dans l’obligation

de reproduire ici ce dont tous les livres de physique font mention , relativement à l’écoulement de l’eau ; c’est-àdire ,

Que quand l’eau s’écoule par une ouverture quelconque, elle suit la loi des corps graves ; que la même chose a lieu quand elle s’écoule dans un tube vertical, c’est-à-dire que son mouvement est uniformément accéléré, au frottement des tubes près;

Que , relativement aux corps graves , et par conséquent à l’eau , s’ils ont employé une seconde pour parcourir le premier mètre , ils n’en emploieront que le tiers pour parcourir le second , ou encore ils parcourront trois mètres pendant la seconde suivante; car, en multipliant un mètre par le carré de deux secondes, et retranchant du produit la première distance , nous aurons trois mètres pour celle qu’ont parcourue les mêmes corps dans le même espace de temps ;

Que l’inverse aura lieu si le liquide, au lieu de s’écouler de haut en bas, s’échappe par un jet continu de bas en haut : alors le mouvement est uniformément retardé ;

Que ces deux cas donnent lieu aux mêmes divisions mécaniques de l’eau lorsque l’écoulement a lieu ^ l’air libre , c’est-à-dire que la masse d’eau se partage en une multitude de particules plus ou moins semblables à celles de la pluie ;

Qu’en général la vitesse de l’écoulement étant connue, la quantité se mesure par cette même vitesse, multipliée par la superficie de l’orifice ;

Que quand elle s’échappe par jet d’un ajutage cylindrique et horizontal {fig. 40) , le filet d’eau se contracte

à une petite distance de l’ouverture, et que la veine contractée est à peu près les huit douzièmes du diamètre de l’orifice;

Que la forme la plus convenable pour obtenir la plus grande dépense d’eau, dans un temps donné, est celle qui est dessinée fig. 4i ;

Que , dans les tubes horizontaux. , le liquide n’exerce point de pression sur les parois intérieures ;

Que , dans les tubes verticaux , la pression de bas en haut du liquide s’exerce contre les parois de dedans en dehors, et que le contraire a lieu lorsqu’il descend par un mouvement accéléré ;

Donc les tubes de conduit destinés à élever l’eau verticalement demandent à être plus résistans , et cela en raison de la masse d’eau supérieure.

Et aussi lorsque les tubes horizontaux sont affectés de sinuosités ou coudes, ils demandent une plus grande résistance suivant qu’ils sont plus ou moins aigus; carie mouvement du liquide , dans l’intérieur des tubes , tend à les redresser dans ces parties.

Des tubes capillaires.

On entend par tubes capillaires ceux dont le canal est tellement petit , qu’on peut le comparer, avec assez d’exactitude , au calibre d’un cheveu.

Ces tubes présentent un phénomène qui s’écarte entièrement de la loi des corps graves; lorsqu’on plonge un de ces tubes dans l’eau , ce liquide s’élève dans l’intérieur du tube au-dessus de son niveau, et cette élévation de la part du liquide est proportionnée à la petitesse du diamètre intérieur du canal.

S’observant aussi bien dans le vide pneumatique, comme sous la pression atmosphérique, on ne saurait attribuer à celle-ci une part quelconque dans ces phénomènes vraiment curieux, et on a reconnu également que l’épaisseur des parois du tube était tout-a-fait indifférente.

Quand le tube capillaire plongé dans le liquide est un tube sec, on voit la colonne d’eau monter dans son intérieur, au-dessus du niveau de l’eau , et se terminer par un ménisque concave 5 ce qui tendrait à prouver que cet effet est dû à l’attraction matérielle du tube sur les particules liquides, et en effet il s’exerce avec plus d’intensité sur les parties les plus voisines du tube : on arrive à la même preuve par une opération qu’on peut regarder comme une synthèse.

Car si on enduit un tube capillaire ( son canal intérieur) de corps gras, qu’on le plonge ensuite dans l’ean , non seulement l’élévation n’aura pas lieu , mais encore le niveau , dans l’intérieur du tube , se maintiendra au-dessous du niveau extérieur, et la colonne liquide se terminera par un ménisque convexe.

Dans cette expérience , le peu d’affinité de la matière grasse avec l’eau s’oppose à son élévation, et, dans les deux cas , le sommet de chaque ménisque obéit à l’effet de l’équilibre atmosphérique.

Ces phénomènes dépendent évidemment de l’attraction moléculaire et matérielle ; car un tube capillaire enduit avec de l’huile, et plongé ensuite dans ce même liquide, présentera les mêmes résultats.

Ils ont également lieu relativement aux corps plongés , bien qu’ils n’aient aucune similitude de formes avec les

3o MANUEL DU MECANICIEN FONTAINIER,

tuyaux capillaires. Saupoudrez une vitre mouillée avec de la résine en poudre ou une poussière qui se mêle difficilement avec l’eau , plongez -la dans l’eau , et vous verrez ces petites particules s’élever bien avant que le niveau du liquide soit parvenu à leur hauteur. Le contraire aura lieu si la vitre est enduite de corps gras.

Les éponges, le sucre, tous les corps poreux, la pierre ponce, les mèches, etc., présentent les phénomènes des tubes capillaires , et on a même utilisé leurs propriétés pour décanter des liqueurs qu’on ne vent pas troubler : à cet effet on place sur le bord du vase qui contient le liquide une mèche de coton ou une éponge convenablement façonnée pour qu’une portion plonge dans ce liquide, tandis que l’autre pend au dehors ; cette dernière répand goutte à goutte le liquide dégagé de corps étrangers, et on le reçoit dans un second vase.

Mais ces phénomènes étant limités à des tubes de très petites dimensions, et relativement au décantement, à des niveaux très rapprochés , ils offrent peu de ressources aux amateurs du mouvement perpétuel.

Siphons.

Il n'est peut-être personne qui, en voyant l’eau s’écouler par la longue branche d’un siphon , n’ait eu l’idée de renverser le problème, c’est-à-dire de plonger le grand tube dans le liquide , et d’obtenir ainsi son écoulement par la branche la plus courte. C’eût été le cas d’un mouvement perpétuel. Heureusement pour

POMPIER, PLOMBIER. 3l

Pîndustrie humaine que les lois générales de la pesanteur s’y opposent.

Les siphons sont utiles lorsqu’il s’agit de transvaser les liquides sans les troubler, ou encore quand on a besoin de conduire l’eau de l’autre côté d’un obstacle élevé, qu’on n’a pas la faculté de contourner ni de percer en ligne droite; mais leurs fonctions sont assujetties à des règles générales, dont nous allons dire un mot.

Les siphons sont des tubes recourbés, tels que B AC f fig. 23 et 22) , dont une des branches, AB, est plus longue que l’autre, AC. Si on remplit ces tubes avec de l’eau ou un liquide quelconque , si ensuite on plonge la plus courte branche dans un vase plein du même liquide , il s’écoulera sans interruption par la plus longue branche B A.

En appliquant les effets de la pression atmosphérique à cet appareil, on verra d’abord que, tant que le tube AC ne sera pas plus long que 32 pieds, la colonne d’eau pourra se soutenir dans toute sa longueur , et ensuite qu’elle ne saurait se séparer de celle qui est contenue dans l’autre branche AB ; car le vide ne peut s’établir en A que lorsque la colonne d’eau contenue dans A C a plus de 32 pieds de longueur. De plus, la colonne d’eau contenue dans AB est plus pesante comme plus étendue , donc elle entraînera celle de A C , qui est moins longue , et par conséquent moins pesante.

L’écoulement doit donc continuer tant que les niveaux resteront les mêmes.

Quand les tubes À B et AC sont égaux, l’équilibre a lieu , ils restent pleins d’eau ; mais elle ne s’écoule pas.

Les mêmes phénomènes , relatifs aux 32 pieds d’eau , sont applicables aux 28 pouces de mercure.

Quand le diamètre du tube AB est plus grand que celui du tube A C , il n’en résulte point une augmentation dans l’écoulement du liquide ; car en considérant ce qui se passe au point de réunion A , on voit que la force d’attraction qui y est relative ne saurait être plus grande que celle qui a pour expression la surface de section au point A multipliée par la longueur verticale de AB; or, c’est à celle-là qu’il faut avoir égard.

Car on pourrait induire de ce que nous avons dit dans un des paragraphes précédens , que si l’écoulement dépend de la pesanteur de l’eau contenue dans la longue branche , en raccourcissant ce tube et augmentant son diamètre, on pourrait obtenir la même pesanteur, et par suite l’élévation de l’eau au-dessus de son niveau; mais il en est tout autrement; car, comme nous l’avons dit plus haut, la pesanteur delà colonne d’eau, dont l’effet est d’entraîner celle de AC, n’a pour expression que la petite base du sommet de la colonne en A, multipliée par la longueur du tube éjecteur prise verticalement. Le liquide remplira bien à peu près la capacité du tube ainsi agrandi ; mais une portion restera suspendue, tandis que celle que peut fournir AC passera par son milieu. Nous aurons plus tard l’occasion de revenir sur cet effet de pression.

Ainsi donc les siphons ne sauraient conduire l’eau en passant par-dessus un obstacle plus élevé que 82 pieds du niveau; et de plus il est nécessaire que les deux branches du siphon soient inégales, et que l’ouverture du tube d’écoulement soit au-dessous du ni-

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veau du liquide, dans lequel plonge la plus courte branche de l’appareil.

Nous avons dit qu’on les employait ordinairement pour transvaser les liquides susceptibles de se troubler par le jeu du piston et du clapet, des petites pompes qui les remplaceraient dans cet usage. Dans ce cas on leur ajoute un tube latéral F qui communique avec l’intérieur du siphon aux environs du point B. De .plus, on adapte à cette extrémité un robinet destiné, non seulement à arrêter, suivant le besoin, l'écoulement du liquide, mais encore à mettre l’instrument en fonction.

On se rappelle que nous avons posé en principe que pour entrer en fonction , il était nécessaire que l’instrument fût préalablement plein du liquide qu’on veut transvaser. Cette condition est indispensable , et voilà comme on y parvient avec le secours du tube F.

La branche A C étant plongée dans le liquide qu’on veut transvaser, on ferme le robinet en B, on aspire ensuite par I l’air contenu dans le tube , ou pour mieux dire on décharge la surface du liquide, celle qui dans le tube A C , a pris un niveau correspondant à celui du vase , de la pression atmosphérique qui agit sur elle; alors la pesanteur atmosphérique extérieure au siphon agit sur le liquide environnant, le presse, l’oblige d abord à montqf suivant CA, et ensuite à descendre suivant AB; l’instrument se remplit ainsi d’eau, et se trouve dans le cas de celui dont nous avons parlé plus haut, cest-a-dire qu’il suffît de tourner convenablement le robinet en B pour obtenir l’écoulement du liquide.

L’opération que nous venons d’expliquer , et qui s’obtient avec le secours du tube auxiliaire FI, et d’un mouvement de succion, ne pourrait évidemment pas s’appliquer aux siphons de grandes dimensions ; car l’effort dont un individu est capable , est très limité , tandis que la pression atmosphérique est relative aux surfaces. On sait que cette pression agissant sur une surface d’un pouce carré, est égale à environ 14 livres, et que par conséquent cette pression, pour un tube dont le diamètre inférieur serait de 3 pouces et 9 dixièmes , et la hauteur verticale de 32 pieds , ce qui est équivalent à une colonne d’eau dont la su^'face de section est de 12 pouces carrés environ, et 32 pieds de hauteur verticale , exigerait pour être vaincue un effort de succion égal à 168 livres.

Pour obtenir le plein dans les siphons de grande dimension , on bouche d’abord les extrémités des deux tubes, puis on verse par une ouverture pratiquée en A, l’eau nécessaire pour établir le plein; ensuite cette troisième ouverture se ferme au moyen d’un robinet bien ajusté ; on débouche les tubes et l’écoulement continue.

Nous avons dit plus haut qu’il était nécessaire aux fonctions des siphons que la branche AC, comptée verticalement à partir du niveau du liquide jusqu’en A, ne soit pas plus longue que 32 pieds; mais il est bien évident que quels que soient ensuite les coudes que forme dans sa longueur la branche A B , pourvu qu’il n’y en ait point au-dessus du point A, que nous supposons à 32 pieds , ils ne sauraient entraver l’écoule-

ment du liquide qui , dans tous ces cas , chercherait toujours à reprendre son niveau.

Ainsi donc je suppose que le tube AC parte du point A situé à 3o pieds au-dessus du niveau de l’eau, et descende à 8o pieds plus has^ il est clair qu’en ajoutant ensuite un tube de pareille longueur et dirigé de bas en haut, le niveau du liquide s’établirait dans ce tube à la meme hauteur que celui du vase , et il faudrait ensuite, pour que l’écoulement s’effectuât, ou raccourcir le tube en dessous du niveau du vase ou le recourber après dans un sens contraire, ce qui est équivalent.

Les aquéducs, au moyen desquels les anciens transportaient l’eau, s’ondulaient ainsi sur la pente déclive des montagnes; mais les premiers tubes ou canaux ne pouvaient s’élever au-dessus de 3 2 pieds. Quant aux autres ils pouvaient être ensuite beaucoup plus longs s’ils étaient descendus d’abord bien en, dessous de cette limite; mais ils ne pouvaient la dépasser, et il était également nécessaire que le point de la chute de l’eau fût sensiblement plus bas que celui de son point de départ.