COMMENCEMENT

de liquidité.

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BISMUTH

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EXPÉRIENCES^ , a35^

Les points de fusion des métaux employés' nux alliages mentionnés dans cette table étaient à a28»,3 pour Tétain à 263° pour le bismuth et à 322° pour le plomb.

La répétition des expériences de Klaproth relàtiYement à la conversion de l'eau en vapeur par un métal chaud fut ensuite le sujet des expériences du comité, de Franklin.

Il est bien reconnu qu'une certaine augmentation de température dans une surface métallique diminue l'effet de la vaporisation d'un liquide pla^é au-dessus ; l'objet des expériences suivantes fut de rech^cher et d'étudier les faits qui accompagnent la vaporisation de l'eau au moyen du fer et du cuivre, en diverses circonstances de températures.

Il fut question d'abord de s'assurer de la température à laquelle une petite quantité d'eau donnée, peut être vaporisée dans le moins de tems possible, par du cuivre, selon les différens états de poli de sa surface.

Ensuite de s'assurer des mêmes points pour le fer, pris en pareilles circonstances.

EnGn de multiplier les expériences en introduisant difféfente^ quantités d'eau dans des bassins de cuivre ou de fer, de différentes épaisseurs, et d'étudier les effets produits se-

a 36 EXPÉRIENCES.

Ion l'état de leurs surfaces^ la nature de la chaleur appliquée et \fi degré de température.

On se procura huit bassins ou vaisseaux sphériques de même figure et de diverses épaisseurs. Ils ayaient trois pouces de rayon, trois étaient en^culyre, quatre en fer malléé et un en fer fondu. On appliquait la chaleur , à ces rases au moyen d'un bain d'huile ou d'étain contenus dans des capacités cylindri* ques. Le vase cylindrique qui contenait l'étain ayait six^ pouces et demi de diamètre et quatre de hauteur; l'autre neuf pouces de diamètre et quatre de hauteur. Ces y aisseaux étaient chauifes au moyen d'une lampe à esprit de yin , ou , quand il s'agissait d'obtenir une haute température^ au moyen de charbon de bois. Les bassins étaient en outre entourés d'un jrebord destiné à contenir de Phuile ou de l'étain.

Les thermomètres employés dans ces expériences furent consultés soigneusement^ au point de l'ébullition de l'eau et à celui de la fusion de l'étain.

Les expériences portèrent d'abord sm* la vaporisation des gouttes d'eau dans des bassins^ de cuivre et de fer, depuis leur plus parfai£

EXPERIENCES. a37

degré de poli jusqu'à leur dernier degré d'oxidation. Voici les conclusions des expériences du comité, dont nous nous abstenons de donner les détails trop multipliés.

1* Avec le même métal, la température du maximum de vaporisation de Teau est plus basse, selon que le poli de la surface est plus grand, et la somme de vaporisation dans un tems donné à cette température , est beaucoup diminuée. Dans le cuivre, Teffct du poli et de l'oxidation, les deux extrêmes, est indiqué par la différence relative de la température du maximum de vaporisation dans les deux cas, qui est de 3i« C. Ce maximum étant dans le premier cas à i44"94 ^^y et dans le second, à 175,4* De plus, le rapport des tems de la vaporisation est comme 1 2 à 1, ou pour la même goutte d'eau,comme 5 secondes à 1/4 de seconde. Pour le fer, une surface polie donne, pour la température du maximum de vaporisation, 167'* ou 170<», tandis qu'une surface oxidée donne 175», ce ce qui diffère peu des chiffres précédens. Mais quand le fer est fortement oxidé , il donne ig4« pouç le maxinium de vaporisation ; le tems de la vaporisation ne diffère pas beaucoup dans les deux cas.

23g EXPÉRIENCES.

2e Les températures du maximum de yaporisation pour le cuivre et le fer, leurs surfaces étant en pareil état, dififèçe de 17" à 22", le chiffre le plus élevé se rapportant au fer. Le tems de la vaporisation au point maximum, est moindre pour le cuivre que pour le fer, dans le rapport supposé de 2 à 1 ^ ou probablement en raison de leur pouvoir conducteur de la chaleur, qui est comme 2, 1 ai.

3"* La température de maximum de vaporisation pour le fer oxidé ou pour le cuivre fortement oxidé , correspond presque à celle où la vapeur d'eau possède une force élastique de neuf atmosphères. Toutefois dans rexpéricnce, la vapeur ne fut formée qu'audessous de la pression atmosphérique.

4° La répulsion entre le métal et l'eau , est parfaite à 11" ou 222° au-dessus des points de maximum de vaporisation; à ces températures l'eau ne peut humecter le métal. Les gouttas d'eau tournent sur elles-mêmes dans des directions variées, quelquefois elles restent en repos et se vaporisent lentement. Quand il y en a peu, elles sautillent verticalement sur la surface du métal; elles paraissent se vaporiscv par le côté qui fait face ^u métal.

Conclusions des expériences faites sur la vapo-* risaiion d'une grande quantité d'eau»

1° Le pouvoir vaporisant du cuivre quand on lui applique la chaleur au moyen d'un mauvais conducteur, comme lliuile, s'accroît jusqu'à un certain point avec une grande régularité, à mesure que la température augmenté, l'eau exposée sur la surface, étanlt en petite quantité; les tubes de cuivre chauffés au moyen d'un courant d'air chaud passant au travers , sont dans les mêmes conditions, s'ils sont privés d'eau intérieurement. Ce pouvoir, avec du cuivre dont l'épaisseur est de j-^ de pouce, peut être obtenu par une épaisseur beaucoup plus grande. La température à laquelle ce métal possède le plus grand pouvoir vaporisant , est d'environ 298'g C, ou 1 1 io,6 au-dessous de la chaleur rouge (selon Daniell).

La loi de la vaporisation de petites quantités d'eau par une épaisseur de cuivre donnée, est représentée avec une singulière siiQilitude par une ellipse, et les températures sont représentées par les abscises, et les tems de la vaporisation, par la différence entre la quantité constante et les ordonnées.

a4o EXPÉRIENCES.

2" Le même pouvoir dans le fer de o,o4 ^JL.) de pouces d'épaisseur, s'accroît régruliè-* rement, et esta son maximum, probablement à a65',C. Ayec un métal plus épais, le pouvoir s'accroît plus rapidement et à de plus basses températures > et varie très peu com-^ parativement, au-dessus de igS» C, avec une épaisseur qui n'excède pas -^ de pouce et qui n'est pas au-dessous de 7 de pouce. Il atteint son maximum à 265% 5 G., quand les quantités d'eau sont faibles; s'élevant à 288», et beaucoup plus baut à mesure que la quantité d'eau s'accroît relativement à la surface du métal sur laquelle elle est exposée. En quadruplant la quantité d'eau , qui est malgré cela toujours petite, on triple presque le tems du maximum de vaporisation.

5» Quand du cuivre de j de pouce d'épaisseur est chauffé au mojen d'un bain d'étain , un des plus mauvais conducteurs , et qui a une chaleur spécifique plus basse que le cuivre, le tems de la vaporisation dans un bas-* sin sphérîque , pour une quantité d'eau variable de 7 à 7 de sa capacité entière est triplé, et la température de la plus grande vaporisation, s'élève de 3i' ou de 243' à 274"* Quand le bassin d'épreuve avait la moitié de ,

n^ "iii 'I i^wap^wiiMw^i»»— »aj<Mi^

la portion qui est exposée à la chaleur pleine d'eau f le poids de cette eau était d'enyiron 77 de celle du métal.

4** Le tems de la vaporisation de différentes quantités d*eàu variables de 7 à une once d'eau^ dans un bassin de 7 de pouce d'épaisseur, et pourvu de chaleur au moyen d'un bain d'étain, était sensiblement proportionnel à la racine cai^ée des quantités aux températures de maximum de vaporisation de chacune d'elles.

Ces températures s'élevèrent de 258* C. à 515**, par une augmentation de seize fois environ le poids d'eau, indiquant par là, qu'une considérable quantité d'eau en contact avec le métal, peut être plus rapidement vaporisée que quand le métal est à gS"" au-dessous de la chaleur rouge.

5** Quoiqu'un métal rouge, très épais et chauffé fortement, n'empêche pas l'eau de le refroidir au point où elle peut être rapidement vaporisée 9 il est encore beaucoup audessus de la température à laquelle cet effet est le.plus énergique. Ainsi une once d'eau fut vaporisée en i5 secondes à environ aSS"* G.

dans un bassin de fer mallée d'un quart de pouces d'épaisseur^ et il falkit n 5 secondes

a 4* EXPÉRIENCES,

pour la vaporiser dans un bassin de fonte dé fer d'un demi-pouce d'épaisseur et rouge de chaleur. Quatre onces d'eai^ dans le dernier bassin, exigèrent environ trois cents secondes, le métal étant rouge quand l'eau y ftit introduite , et deux onces se Vaporisèrent en 34 secondes à la température de 3 19* *'*'°'-.

6" La température de laplus grande vaporisation avec une épaisseur de métal dopnée est plus basse dans le cuivre que dans le fer, la force répulsive étant développée à la plus basse température. Avec une égale épaisseur de fer et de cuivre, le pouvoir vaporisant du dernier métal, à son maximum, fut avec le bain d'huile d'un tiers plus grand que celui du premier; et avec le bain d'étain, le pouvoir du cuivre ayant 0,07 de pouce d'épaisseur fut presque égal à celui du fer, ayant f de pouce d'épaisseur, chacun des deux métaux, étant pris à leur maximum de vaporisation selon les différentes quantités de liquide employé. Comme les maxima pour le fer sont plus élevés que pour le cuivre, il en résulte un grand avantage pour le cuivre quand les deux métaux sont à une égale température.

7 • L'effet général de la rugosité des surfa-

ces est d'élerer la température à laquelle! le maximum de Taporisation a lieu, et de diminuer le tems de la Taporisation pour une quantité donnée d'eau à une température prise au-dessous du maximum.

8° Quoiqu'il ait été démontré que l'eau placée sur un métal rouge de chaleur est apte à produire de la Tapeur explosive, même quand elle ne refroidit pas le métal au-dessous de la température de la plus rapide Taporisation, il n'en est pas moins vrai que le métal à la température au-dessous du rouge obscur de 1 1 1 *,6 , est dans les conditions favorables pour produire une plus rapide vaporisation que quand il est rouge.

Les recherches du' comité sur la production des gaz pcrmanens dans l'intérieur des chau-« dières à vapeur fournirent les résultats suivajis.

Le gaJ5 obtenu par l'injection de l'eau au fond d'une chaudière amenée à une chaleur roiige-dlaire fut du gaz nitreux (i) mêlé à une quantité variable d'oxigène. Ce n'est -au fait, que de l'air atmosphérique privé par Tac-, tion du métal chaud d'une plus ou moins

(i) C« ^az «st tout-à*fsût impropre à la combustion^

244 EXPÉRIEISfCES.

^ande quantité d'oxigène. Cet air ou gaz proreuait du courant qui s'établissait par suite de la cessation dé l'action de la Tapeur désaturée et de l'assèchement de la chaudière ; il ne saurait toutefois exister en grande quantité dans une chaudière en fonction , hien qu'il s'y introduise de l'air avec l'eau froide alimentaire. L'eau dans une chaudière à rapeur chaude , bien qu'elle ne soit pas décapée ^ et pourru qu'elle soit dans un état ordinaire de propreté^ n'est point décom* posée par le tnétal.

Notis Toici arrivé aux recherches faites pour obseryer la nature des déchirures ou des éclats qui peuyent être le résultat d'un accroissement de pression dans les chaudières à Tapeur de fer ou de cuiTre.

On sait que les ruptures produites par une augmentation graduelle de pression dans les chaudières, devaient ^ à ce qu'on supposait^ ne donner lieu qu'à des déchirures partielles^ par suite desquelles la Tapeur trouTait à s'échapper dans l'atmosphère. Ce fait était particulièrement attribué aux chaudières en cui- Tre. Pour faire des expériences à ce sujet, on prépara deux petites chaudières , l'une en cuiTre, l'autre en fer. Deux expériences pa-

EXPÉRIENCES. i^S

rurent suffisantes peur cet objets d'autant qu'elles étaient assez méticuleuses et même dangereuses.

Les chaudières employées avaient 8,5 pouces de diamètre et i o à i a pouces de longueur. Celle de fer avait une épaisseur de 0,02 de pouces et celle de cuivre d& o,o3.

Elles étaient pourvues de fonds convexes de o,o5 pouces d'épaisseur, liés au corps principal au moyen de rivures en fer très rapprochées. Une ouverture était pratiqué à un des fonds de chaque chaudiëref pour l'introduction de l'eau. Elles étaient ensuite bouchées au moyen d'un boulon à écrou dans lequel on avait ménagé un tube à piston a, fîg. ^2. Ce piston était muni d'un ressort, de telle façoa qu'il était apte à obéir à la pression plus ou moins grande de la vapeur, et à marquer son énergie au moment de l'explosion.

Le bouilleur de fer fut placé dans un fort cylindre de tôle, qui servait de cuirasse et de fourneau , l'axe du bouilleur était horizontal, tandis que celui du fourneau était vertical.

Le bouilleur ayant été à moitié rempli d'eau fut placé sur un feu de charbon de bois , et quand l'eau fut entrée en ébuUilion, on mit Vécrou jauge «n place.

,46 EXPéRIENCES.

On se ménagea, d'ailleurs. Ira faculté de retirer le bouilleur du feu, sans en approcher au moyen d'une corde et d'une poulie. Au premier essai, une rivure s'ébranla et la Tapeur s' échappant par cette ouverture, on dut recon^mencer et remplir de nou Teau la chaudière. Le feu fut rallumé et la chaudière remise en place ^ l'explosion se déclara. Le feu n& s'é levant pas tont-à-fait jusqu'à la moitié de la chaudière, produisait toute son activité par dessous. La vapeur s'échappait encore un peu par Vouvcrlure du rivet qui s'était précédemment ébranlé; cependant à mesure que rexpérience avançait, la fuite parut devenir constante. On pensait par le tems qui s'était écoulé pendant que la vapeur s'échappait, qu'on serait encore obligé de recommencer l'opération lorsque la chaudière fît explosion. Par suite de cette explosion, un des fonds ^, c, fut chassé d'un côté, tandis que l'autre partie de la chaudière fut projetée dans une direction opposée, entraînant avec elle jusqu'à une certaine distance, le cylindre qui servait de fourneau et dans lequel elle était placée. Le feu fut éparpillé dans toutes les directions. L'effet fut semblable à celui d'un petit mortier éprouve tte chargé en plein;

EXPÉRIENCES. nt

la Tapeur mêlée à la fumée ne se produisit pas en grande quantité, et on ne retrouva que peu de traces d'eau. Le fond du bouilleur fut lancé à i5 pieds, et le bouilleur à 6. Quant au fourneau, son poids était de 45 livres, et il fut porté, après avoir été retourné, à 4 pieds de. distance. La pression indiquée par le piston jauge fut de ii, 7 atmosphères.

En examinant la chaudière, il paraît que le fond ^, c, qui fut projeté en dehors, choquait d'abord contre la paroi en tôle du fourneau, qui, ainsi que lui en portait les marques; le fond se sépara delà chaudière solo»

la ligne de rivures qui est aussi celle de moindre résistance du métal.. L'autre fond convexe avait aussi choqué le fourneau en le retournant, et était venu avec la chaudière jusqu'à s'appuyer contre la muraille voisine , à 4 pieds de distance. Le piston jauge fut un peu plié pendant l'expérience.

Les circonstances de celte expérience démontrent que, malgré la fuite du rivet, lavapeur augmentait plus en pression, par suite de l'intensité du feu, qu'elle n'était susceptible de décroître par suite de la diminution de la quantité d'eali ; et qu^à un certain point

de tension (ii atmosjrtières ), la chaudière

éclata ayec yiolence.

La fîg. 4^ donne une idée de Tétat de la chaudière après l'explosion.

On remplaça ensuite la chaudière de fer par celle de cuivre. Mais cette dernière^ un .peu plus longue que la première, ne 'put pas descendre aussi has dans le fourneau ; en joutre^ elle fujait beaucoup et on fut obligé de renouveler l'eau et de «nieux disposer le feu. Lapartieoù se trouvaient les fuites fut tournée en bas : le feu fut renouvelé *, mais la pression eut de la peine à s* élever. Avant l'explosion il n'arriva rien de remarquable; mais dans l'instant de l'événement , une fumée noire et dense mêlée de vapeur se produisit; les briques du fourneau et le feu furent projetés, épars, et la chaudière fut lancée dans Qne seule masse, ù environ quioze pieds du fourneau. Le bruit fut semblable à celui d'un mortier de 8 pouces.

La chaudière fut déchirée comme le montre la fig. 4^, selon une ligne irrégulière qui fut probablement voisine du niveau de l'eau.

bf et dy étaient les points qui correspondaient à la partie basse de la chaudière avant l'explosion. La feuille de cuivre du bouilleur

EXPéaiENGES. 349'

était retournée et pliée^ ainsi que celle des fonds, en divers sens. L'épaisseur du cuivre le long de la ligne de rupture'^ variait depuis o^oa5 à o,o55 de pouces, et le métal paraissait avoir supporté une forte chaleur à une des extrémités de la. déchirure. Le piston de la jauge était plié, Técrou s'était brisé et l'in» strument entier était fortement endommagé ; il paraît même qu'il avait choqué contre les parois du fourneau. Dans tous les cas, il ne put donner aucune indication sur la pression de la vapeur lors de l'explosion (i).

Les circonstances précédentes démontrent que la vapeur augmente graduellement d'élasticité jusqu'à ce que la chaudière fournisse une issue. Il est possible qu'il y ait une relation entre l'espace occupé par l'eau et celui dans lequel la vapeur est fournie, qui soit plus favorable pour la production de la vapeur, et que quand elle est obtenue, elle donne lieu & une augmentation rapide d'élasticité.

(i) En admettant qae la force da cuivre soit de 36,000 livres par ponce carré , et qu'elle n'ait pas ét6 altérée par la chaleur, en négligeant aussi les effets de de la température , on trouvera par le calcul que la pression de la vapeur lors de l'explosien , devait être d'environ seize atmosphères. 11 n'y a pas dt doute qu'elle n'atteignit pas ce chiffre.

a5o EXPERIENCES.

Relatlyement à ce dernier cas, la trace de»

sédimeos dans la chaudière indiquait qu'il n'j ayait dans sa capacité intérieure, quand elle a fait explosion^ qu'environ un pouce d'eau.

Ces expériences et les précédentes dont ^hous ayons parlé plus haut , sont directes et concluantes : elles démontrent que toutes les circonstances qui accompagnent les plus yiolentes explosions peuyent s'expliquer sans raccroissement spontané de pression dans les chaudières. Il n'y a point de doute cependant que si quelques parties d'une chaudière, par suite de l'usure ou d'un défaut de construction, etc. . sont devenues plus faihles que les autres, elles peuvent produire des fuites qui préviendraient de semblables catastrophes.

La neuvième expérience que le comité de de Franklin avait à faire, était relative à celle de Perkins, sur la répulsion qu'il prétend exister entre les particules fortement chauffées du fer et l'eau eu général, ensuite aux moyens d'obtenir , s'il était possible , une mesure de l'étendue de cette répulsion, en vue de déterminer son influencé sur les soupapes de sûreté.

le premier essai à ce sujet, fut fait sous

EXPÉRIENCES. a5t

là pression de^ l'atmosphère. Un bassin de 1er d'environ ^ de pouce d'épaisseur , et ajant le fond perforé de petits trous ^ fut cliauffé avec du charbon de bois jusqu'à la couleur rouge, et on y versa de l'eau. La masse de métal du bassin étant petite , il fut rapidement refroidi à une chaleur au-dessous du rouge, la répulsion qui d'abord se manifesta entre l'eaU et le fer cesSa, et l'eau s'écoula promptement aii travers des ouvertures du fond. Deux bassins plus épais furent employés, un de tôle, ayant f de pouces d'épaisseur, l'autre en fonte de fer de -;|^ de pouces d'épaisseur ; le fond de chacun d'eux était percé de trous qui avaient environ o,o4 de pouces de diamètre. Quand ces deux vases furent placés sur le feu et remplis d'eau, la température fut plus tôt réduite dans le vase de tôle , mais jusqu'à ce que cette réduction se fut opérée, les résultats furent les mêmes que pour le bassin en fonte de fer. Dans ce dernier, l'eau restait sur le fond sans passer au travers des trous, soit en vapeur, soit à l'état liquide. La vapeur se formait lentement et s'échappait par la surface ouverte du vase exposée à l'air libre.

La masse du liquide était ù une tempéra-

-a5i EXPÉRIENCES.

'tare au-dessous du 'point d'ébullitîon. Les ouTertures étaient très Tisibles et paraissaient 8*être contractées d'enTiron la septième partie de leur diamètre. La répulsion était telle que l'échappement du liquide devenait très diiEcultueuse, plus que ne l'est celle du mercure à une température ordinaire. En re- -muant le vase sur le feu ^ l'eau ne passait pas encore^ et ce ne fut que quand il commença à se refroidir^ que quelques particules d'eau

passèrent par intervalles au travers des ouvertures. À une température plus basse , de larges gouttes d'eau furent ramassées et elles finirent par se former en filet. Quelques mesures assez grossières de la quantité d'eau filtrée quand le bassin fut chauffé dans de l'eau à diverses températures, démontrèrent les grandes diminutions qui résultent d'une forte chaleur. Ces résultats n'étaient pas dus à l'obstruction des ouvertures par suite de la dilatation du métal par la chaleur, puisqu'elles étaient très visibles à la chaleur rouge.

Les mesures rapportées ci-dessus furent celles-ci ; A 1 4" *^**'*' 3> 5 f onces d'eau passèrent au travers des trous clu bassin de fonte en 5o secondes. La piasse entière d'eau étant de 4 onces.

EXPÉRIENCES. s53

Dans une autre expérience à i5%5, G. 5 ^ d'onces passèrent au traT;ers des trous. L'eau à 1 4° 5, ou à 1 5% 5 étant yersée dans le bas*^ sin préalablement chauffé à a6%6, 5 7 onces d'eau filtrèrent. Quand il fut chauffé à 760,5^ a 7 onces passèrent dans le même tems y et quand il fut chauffé à 545o^ il n'en passa que 2^.

Dans une autre série d'épreuves^ le même bassin étant ehauffé jusqu'au rouge ^ quatre onces d'eau Airent parfaitement repoussées pendant i5 secondes, et pendant la première demi-minute, 7 d'once seulement passèrent au traders des ouyertures. Le bassin se' refroidissant, de cette quantité de quatre onces, 1, tI, filtrèrent en 3o secondes, et ensuite 2,7 dans le même tems.

On peut induire de ces expériences que la force de répulsion entre l'eau et un métal chauffé est appréciable même à des températures modérées, et qu'elle s'accroît avec l'augmentation de température du métal, celle de l'eau étant dans chaque cas la même. Elles confirment sous ce rapport, les lois de la yaporisation de l'eau par un métal à différentes températures.

La pression de la colonne d'eau .supportée

àii EXPERIENCES*

par les ouveiittires, à la température de 545* et à celle de 4^^% ^I^i correspond à celle du fer rouge, était moindre que celle qui est relative à i ^ pouce d*eau d'épaisseur.

L'expérience de Perkins, qui fait plus particulièrement l'objet de ces recherches, reposait sur une obserration qu'il àrait faite et d'où il était résulté que quand une ourerture était pratiquée à un de ses générateurs contenant de l'eau fortement échauffée et en contact avec le métal rouge , la vapeur ni l'eau ne' s'échappait par elle, et si on appliquait au même vaisseau un tube à robinet, il ne s'échappait pas encore quand il était ouvert.

Pour s'assurer d« ces faits , trois ouvertures de ~, 7 et 7 de pouce furent pratiquées sur les côtés d'une bouteille à mercure en tôle (i). Elles furent bouchées au moyen d'un tampon conique surmonté d'un levier qui donnait de la facilité pour les enlever. Cette bouteille fut placée au milieu du cylindre de tôle dont on s'était déjà servi lors des ezpé-

. ( i) Gomme il ne parnt pas au Comité que les essais en question pussent procurer quelqa'utiiité quant & l'application aux soupapes de sûreté , on ne crat paa devoir faire les frais d'un appareil particulier dispofé tout exprès.

EXPÉRIENCES. a55

riences sur les effets des explosions, et un fourneau en maçonnerie fut établi au-dessous de la bouteille et autour du cylindre de tôle. Ce dernier avait aussi pour but de garantir les observateurs en cas d'explosion de la part de la bouteille . Cet appareil fut placé dans une fosse carrée adjacente à celles qui avaient déjà servi lors des explosions des chaudières.

On introduisit de Teau dans la bouteille et on la remplit; après ceh elle Ait bouchée avec soin, avec un bouchon à éerou solidement fixé et rivé au moyen du marteau.

Le feu fut allumé et la flamme s'éleva audessus de l'appareil, après avoir rempli tout l'espace compris entre la bouteille et ]e cylindre en tôle ; uq cordon fut attaché au levier du plus petit tampon : bientôt le feu s'alluma avec vivacité et on s'aperçut qu'une petite quantité de vapeur se mêlait avec la fumée et l'air échauffé qui s'élevaient au-dessus de l'appareil. Environ vingt minutes après le commencement de Texpérience, la fuite de vapeur parut s'accroître, et on essaya, mais sans suceès, de l'arrêter; dansj^tems on vit la bouteille acquérir la chaleur rouge obscur. On pensa qu'une petite portion de Teau avait

SJTô EXPÉRIENCES,

pu s'échapper par la plus petite ouyerture qui n'était pas parfaitement tamponée , et on ^yait la supprimer, mais peu de minutes ayant suiH pour donner à la bouteille une chaleur complètement rouge, la plus violente explosion s'en suivit, des parties de la bouteille furent projetées en l'air, le cylindre de tôle fut déplacé, le fourneau mis en pièce et le feu lancé dans le voisinage. Après aroir acheyé d'éteindre le feu , on trouva que le cylindre qui^ avec tout son appareil pesait environ 61 ^ livres avait été déplacé de quatre pieds au-delà de son siège; les leviers des tampons avaient été brisés, le fond de la bouteille s'était enfoncé dans le sol en passant au travers des débris du fourneau. Une barre de fer qui supportait le cylindre , fut lancée à trente pieds et s'enfonpa de trois pouces dans ie sol au terme de sa chute. Des fragmens de la. bouteille furent trouvés à' 90 pieds de distance du point de l'explosion , ayant pénétré à deux pieds dans le sol. Le bruit fut semblable à un coup de canon de la fortement chargé.

Cette expéfnence prouve d'abord que la vapeur produite par de l'eau fortement échauffée peut très bien pénétrer au travers

EXPéRIENCES. a 9^7

d'une très petite ouTerture. Quoique cela ne prouve rien relativement à un vaisseau qui ne contient que de Feau, cependant on fut témoin d'un effet qui s*est produit quand il n'y avait qu'une très petite quantité de vapeur dans l'appareiL Cette expériente a vérifié les inductions de la théorie, ^'une petite portion d'eau fortement chauffée, peut se produire en vapeur explosive tpiand spontanément on diminue la pression ; elle montre aussi le grand danger qtte l'on court à ex- .périmentcr sur de Teau fortemcRit cbauffée^ même dans des vaisseaux très résistans otùl on lui a ménagé les moyens de ptmvoir ae dilater, ce qui est contraire â l'opinion de beaucoup de personnes ; enfin elle montre qu'i) est très dangereux d'essayer de répéter les expériences de Perkins k modnS qu'^ou ne se serve d'un appareil capable de résister aux plus hautes pressions.

Le6 expériences du comité de Franklin, sur les Soupapes de sûreté, sur leur adhérence aux parois de leurs sièges et sur la préférence qu'on attache à la forme de disques, n'ont rien offert de partâcuîier qui mérite de prendre place îoiw II en est de même des incrosta- ' tiens ou dépôts qui se fer meut dans l'inné-

a58 £XPÉEIE1SCES.

rieur des chaudières. Quant aux expériences faites pour constater les forces relatiyes de la Tapeur d'eau saturée à. différentes températures; la table qui a. été dressée à ce sujet par MM. Arago et Dulongp nous parût mériter toute la confiance du public : nous l'avons donnée dans le commencement de ce Tolume.

La. conclusion générale du rapport de l'institut de Franklin fut que les explosions peuyent être le résultat d'une augmentation graduelle de pression même dans une chaudière où le niyeau d'eau est bon. Que ces accidens peuvent être produitspar le défaut d'action de la part des soupapes de sûreté et de la jauge à mercure , ou par l'imprudence des chauffeurs ou mécaniciens qui , -voulant augmenter l'effet de la machine, surchargent la soupape de sûreté. Que Tadhésion des soupapes sur leur siège a été reconnue possible par suite d'un événement arrivé sur le paquebot le Lé^ gislateur, dont la soupape ne se souleva pas quand le manomètre indiquait une pressioji sous laquelle elle devait cependant fonctionner. Qfie cette adhésion est due plus particulièrement à un état stationnaire trop prolongé des disques sur leur siège , et qu'il convient de les déranger de tems en teois en les soulevant.

QueTexpérienoe de M. Clèmeiit, de laquelle il résulterait qu'une pression inverse s'établit au-dessus dès disques quand ils- sont soûle- Tés d'une petite quantité^ n'a pas été confir-^ mée dans les expériences du comité. Que si cette différence entre les résultats obtenus dépend des proportions entre la surface des disques et celle de l'ouyerture^ il est possible d'y obvier entièrement^ en augmentant ces mêmes proportions-, et^n ccilstruisant les leviers de manière à ce que'k'eharge qui appuie la soupape, diminue à mesure que le soulèvement s*opère. Quant à la formé de soupape , le comité' recomonaande le» disques plats, d'un diamètre qui n'excède pas une fois et demi celui du siège; que cbaque chaudière soit-pourvue de deux soupapes, capables de décharger la vapeur produite dans le- travail ordinaire de l'appareil. La première sera étampée et marquée par le constructeur même.

Le levier gradué d'après le calcul, portera Pindicatiou des différentes charges , et. celle maxima sous laquelle elle doit s'ouvrir , quand le poids mobile sera placé à des distances cpnvenables sur le levier. Le poids ne pourra pas s'éloigner de cette dernière position. La seconde soupape sera chargée d'un

s6o SXPÉaiENCE&

poids imoaiiable oorrespondant à la pression sous laquelle la machine doit travailler. Cette soupape doit être fabriquée de manière à ce qu'çlle puisse se soulfiTer, mais non pas de manière à ce qu'elle puisse être surchargée d'un poids addUionnel. Elle doit être enfermée sous clé, sans cependant que sa cage empêche les fonctions de k soupape 9 qui doit pouToir se soulever âu moins d'une quantité égale à la moitfi de son rayon.

On attachera â la soupape à TUe une corde pour la remuer quaind l'autre fonctionne ^ et on s'assurera au moins une fois toutes les deux heures du jeu de chaque soupape. Le comité recommande aussi l'emploi des manomètres ouverts à mercure , et celiii des thermomètres pour s'assurer de la température de la vapeur saturée.

Relativement aux plaques fusibles , le comité pense qu'aucune application utile ne peut en être faite.

Le comité ne doutant pas que les luttes ou concours de vitesses n'aient été une des principales causes d'explosion, pense qi^'il serait utile de les défendre par une loi.

Les expériences du comité sur les cas d'explosions produites p^r la présence d'un mè-

EXPÉRIENCES. a6i

talsurchaufifé dans la chau<iière y produisirent les condusions suivantes.

Dans une chaudière à Tapeur conyenablemcnt construite, aucune partie du métal n'est exposée à l'action directe du feu , sans être immédiatement on contact avec l'eau. La température du mitai ne peut s'élever au-dessus de celle de l'eau , qui est déterminée par la charge de la soupape de sûreté. Quand, par quelque cause particulière, le mèfal n'est pas dans de. pareilles conditions f il se sur« chauffe , et le danger peut provenir de deux circonstances particulières , la première , de ce que le métal est devenu' moins résistant , la seconde , de ce qu'il se transforme en réservoir de chaleur qu'il cède à l'eau pour le convertir en vapeur fortement élastique , quand cette dernière se met en contact avec lui.

Par ces expériences, le comité a trouvé ce ffait curieux, que la ténacité du fer s'accroît à mesure qu'on élève sa température jusqu'à une certaine époque, maximum qui correspond à une température supérieure à celle sous laquelle beaucoup de machines à vapeur fonctionnent. Passé ce maximum, la tena« cité décroit rapidement ; à la chaleur rouge ,

a^ft EXPÉRIENCES,

elle n'est plus qu^un 7 de ce qu'elle est à la température ordinaire. La ténacité du cuivre décroît, à partir de la température de 52*" F. ( 0* cent. )

Relativement à la vapeur d'une forte élasticité qui peut se produire par le contact de l'eau contre le métal surchauffé , on a vu, par les expériences de Klaproth , que des gouttes d'eau introduites successivement dans un bassîM de fer chauffé jusqu'au rouge, se vaporisaîetlt d'autant plus vite que le métal perdait de sa température. Dans les expériences de Perkins ou d'autres personnes , une grande quantité d'eau contenue dans des vaisseaux fortement chauffés, se vaporisait lentement. Il est vrai que par une injection d'eau dans un cylindre de fer très chaud , M. Perkins trouve un accroissement spontané d'élasticité ; mais il attribue cet effet à la vapeur surchauffée et désaturée que le cylindre contenait , et au travers de laquelle on opérai^ l'injection. Le comité a trouvé que la température à laquelle le fer dans son^état de propreté ordinaire vaporisait le plus promptement des gouttes d'eau, était celle de 554* F« (167,5* cent ). Le développement de la force répulsive est si rapide au-dessus de cette tem*

EXPÉRIENCES. a63

pérature^ que les gouttes d'eau qui exigeaient une seconde pour disparaître à la température du maximum de vaporisation ^ en demandaient 1 5a quand le métal était chauffé à SgS*» F. ( 30i%6 cent). Un huitième d'once d'eau introduite dans un bol de fer de ^ de pouce d'épaisseur 5 chauffe au moyen d'un bain d'huile à la température de 546* F. (286» cent.) fut vaporisée en quinze secondes, tandis «que à la température de 507» F. (264° cent. ) , qui est celle de la plus grande vaporisation^ dans ces circonstances, elle disparaissait en treize secondes. L'effet refroidissant de l'eau sur le métal, est ici démontré d'une manière frappante par l'augmentation de température à laquelle ce dernier avait été porté au commencement de l'expérience, afin d'obtenir la plus rapide vaporisation. Une autre explication de même genre est fournie par la comparaison de la température donnant la plus rapide vaporisation quand le métal du bol est chauffé par un bon ou mauvais conducteur , avec un bain d'étain ou d'huile ; avec une surface rugueuse , un bol de fer d'un quart de pouce d'épaisseur vaporisait un huitième d*once d'eau plus rapidement à la température deSSë"* F. (290* cent.) ^ quand ce bol

itak échauffé au moyen d'un bain d*hi]ûle ; que lorsque le bol était chauffé par un bain d*étain ^ dans ce cas, la température correspondante n'était que de SoS"" F. (364*" cent.} £n donnant de Textension à cette idée , nous trouTons la limite d'action de Veau jetée en grande quantité sur un métal surchauffé; quand cette quantité s'accroît de 16 fois son poids ou d'un huitième d'once à deux onces, la température de la plus grande vaporisation passe de 4^0* F. ( 237» cent. ) à 600» F.

(3i5° cent.) : la surface du métal étant polie et la chaleur étant appliquée au moyen d'un bain d'étain. Maintenant , quoique les différences dans la manière d'appliquer la chaleur puissent altérer ces températures, il est évident qu'elles s'élèvent avec l'accroissement de la quantité d'eau jetée sur le métal. Dans le cas où le bol fût rempli d'eau autant qu'il pouvait en contenir , et sans qu'il y eût perte par l'ébullition 9 la température de la plus grande vaporisation sur une surface polie fut de 600» F. (3i5*cent.) ou environ 200* F. (111 • ) au-dessous de la chaleur rouge, elle serait par analogie plus élevée, si la surface du métal était rugueuse ou oxidée.

Ces obâeryations rendent raison de la prodtlon de Tapeur fortement tendue qui fut **esultat, dans les expériences du comité ^ ne injection d'eau dans une chaudière ' uJTée jusqu^au rouge clair. Dans une de expériences, une injection de lo onces lu^ accrut en moins de deux minutes Téfeité de la Tapeur à plus de i a atmosphè* et produisit une espèce d'explosion. Les larques faites dans cette expérience mon- . f^xxt que partout où Teau glissait au fond i '}^ chaudière , le métal s'obscurcissait d'a- ^ par une réduction spontanée de terapéare, et cela dans les circonstances défaTOles d'une quantité d'eau limitée. Le fond de î^haudière était propre, mais non pas poli.

tems pendant lequel se produisit la Tait* explosiTc dans cette expérience, ne peut > encore serTir de règle ; mais on peut afïier qu'une soupape de sûreté qui, dans les constances ordinaires pourvoirait avec ejlfi- 'ité à une accumulation de Tapeur, serait

^t«>à-fait insuffisante dans le cas dont il s'a-

Plusieurs exemples confirment les résultats <^ette expérience. Le mécanicien du Grampus perçut que l'appareil èvaporatoire de ce na-

9t66 EXPÉRIENCES.

Tire qui se composait de 6 cylindres de 38 po. de diamètre» contenait très peu d'eau; au moment où ralimientation se produisit, les 6 cylindres firent explosion simultanément. Quand an des bouilleurs du Car of commerce fitexplosioD, il fut bien inconnu que la pompe alimentaire était dérangée et qu'elle ne fournissait plus la quantité d'eau nécessaire, et ce fut précisément au moment même où l'appareil alimentaire fut rétabli en bon ordre, que le sommet du bouilleur se détacba ayec explosion. Ce bouilleur parut être d'une construction différente db celles avec lesquelles il commun!-quait.

Il ne faut pas cependant inférer de ce qui Tient d'être dit, que l'explosion est une conséquence nécessaire de la présence d'un métal surchauffé; car on a des exemples de garnitures de pistons brûlées, de chemises en bois^ de cylindres et de chaudières, qui se sont enflam- * mes sans qu'on pût attribuer ces éTénemeus à la proximité «des fourneaux.

Les autres circonstances auxquelles- le comité pense pouToir attribuer les explosions où les'destructions, sont dues aux défauts de construction des chaudières et des appareils contigus, au manque de soin et à Tignorance 4q

ïXPÊRîËWCÉSi a67

ceux à qui on confie les machines à vapeur^ enfin aux cas d'écrasemens résultant du yide qui pourrait se produire dans rintérieur des chaudières* '

MBSUBIS 4IfGLAl8B8 GOMPll^BS AUX MBSUBBS FBiNÇAlSBS.

Mesures de longueur.

Ponce ( /« da yard ) 3,539954 centimèt.

Pied ( - J- da yard ) 3, o479449 décimët.

Yard impérial 0,91 43 8348 mètres.

Sathom (a yards). ....•..• 1,03876696 Jdem,

Foie ou perchfS j yards).. 5,03911 Jdem,

Farlong (330 yards) 201,16437 Jdem,

Mile (1760 yards) 1609,3149 Jdem,

Millimètre 0,03937 ponces.

Centimètre. 0,395708 I^ni,

Décimètre 3,03708 Jdem,

oQySyoyg Jdem,

3,1 80899 pieds.

1,093633 yards.

Myriamètre 6,a i38 miles.

Mesures de superficie.

Anglaises. Françaises.

Yard carré 0,836097 met carré.

Bpd (perche carrée).....'.. 35,391939 Jdem,

Bood (1 310 yards carrés)... 10,116775 ares.

Acre (484o yards carrés), . . 0,404671 hectares.

Françaises. Anglaises.

Mètre carré 1 ,196033 yards carr.

Are .,.....•.•.. 0,098840 rood.

Hectare a,4736i4 acres.

Mesures de capacité.

Anglaises. Françaises.

Pînt (1 de gallon) 0,56795a litres.

Qu^rt (I de gallon) 1 9 135864 Jdem,

Galloa impérial 4*H34^794 Idem»

Peck (a gallooi) 0,0869 1 69 Idem*

Buscchel (8 gallons) 56,347664 Idem.

Sack (3 buschels) ;... 1,09643 hectolitr.

Qaarter (8 buschels) 2,907813 Idenu

Gbaldron (la sacks) i3,u85i6 Idem.

Françaiiea. Anglaises.

i-.. }... 1,760773 pint

''"'^•'j 0,2200967 gallons.

Décalitre.. •• • •• aiaoo9667 Idem.

Hectolitre i . • 22,009667 Idem.

POIM.

Anglais, Trcy. FreafaU,

Graio (a4* de pennyweight}.' 0,06477 grammes*

Fenby^eigbt (20* d'once). • 1, 55456 Idem,

Once fia* délivre troy).... 3 1,0913 Idem,