CHAPITRE IL

DJB LA TAPEUR.

L'eau est, à peu près, le seul liquide dont

la vapeur est employée à produire lo mouTe->

ment des machines dont nous aTons à nous

occuper. On a fait des essais multipliés sur

d'autres liquides; l'alcool ou esprit de tîb,

l'acide carbonique ont été mis à contribution;

d'autres, tels que le mercure, Fhuile, ont été

employés comme Téhioule , ou comme

a6 DE Là TàPEUa.

moyens de transmission du calorique. Mais la yapcur d'eau continue à être l'agent principal de la force mouvante de toutes les machines aujourd'hui en usage, et c'est aussi d'elle dont nous nous occuperons d'une manière particulière.

Quelques personnes attribuent aux particules qui composent la Tapeur une forme yésiculaire, infiniment mince ^ semblable aux bulles qui se forment contre les parois chauffées des Tases^ très impressionnables aux variations de température et susceptibles d'être transparentes dans un milieu ambiant d'égale température. A la dernière supposition près , qui n'est point une hypothèse, cette opinion équivaut à un système qui, ainsi que beaucoup d'autres, ne saurait être discuté dans cet ouvrage. Les connaissances que nous possédons aujourd'hui sur la tapeur d'eau , suffisent à l'explication des résultats que nous en obtenons, et nous nous contenterons de l'étudier dans ses effets , depuis sa formation jusqu'à l'époque où sa puissance peut être utilisée comme force mouvante.

Par l'inspection de la table ci-après; on peut voir que l'eau à une température même inférieure à celle de la glace fondante ^ pro-

duit déjà une force élastique appréciable, et qu'à — ao% elle fait équilibre à une colonne de mercure de 1™»", i35.

A cette époque de température , l'eau est à Tétat de glace. Et si on l'admet sous cette forme dans un yase exposé au feu^ sa température s'élèvera , et à 0% elle reprendra la forme Uquide en diminuant de Yolume, d'en- Tiron 7;.

En augmentant toujours de température ^ on croirait que ce liquide^ suivant la loi ordinaire de tous les autres, ainsi que celle des solides, devrait augmenter en volume; mais il en est autrement, et il est bien confirmé que de o» à -4- 4°> l'eau se contracte, et que ce n'est qu'à partir de cette époque, désignée sous le nom de maœimufn, de densité^ qu'elle obéit à la loi de dilatation qui lui est propre. Du point de son maximum de densité à 100* l'eau se dilate d'environ ^; àce terme, elle entre en complette ébuUition, et sa vapeur est en équilibre avec la pression de l'atmosphère. Yoici comment on peut s'en convaincre.

Dans la chambre barométrique d'un baromètre, faites pçi^ser une goutte d'eau (1);

(1) La chose est facile à faire : le tobe étant rea« vereé et plein dp mercure, fidex une légère portiou

teS DE LA TAPEUR,

d'abord cette goutte d'eau^ en arriyantdans la chambre barométrique, émettra instaDtanément une quantité de Tapeur, relative à la température du moment, tandis qu'une portion conseryera son état liquide; le niveau du mercure baissera d'une certaine quantité.

Remarquons en passant, que si dans de pareilles circonstances, on enfonce davantage le tube du baromètre dans la cuvette, le sommet de la colonne de mercure restera constamment à la même hauteur, à partir du niveau de la cuvette, et que cette immobilité se conservera encore, si on donne à l'instrument un mouvement ascendant contraire.

Ainsi donc , dans ces diverses positions , la vapeur d'eau ne s'est point comprimée ni détendue; elle variait seulement en quantité et en

da métal , et remplacez-la par nue gootte d'eau ; boochex ensuite avec le doigt et replongez ce tobe ainsi bouché dans la cuvette. Vous verrez aussitôt la goutte d'eau traverser le mercure et venir occuper le sommet de la colonne dans la chambre barométrique. Gela fait^ retirez le drigt , alors la colonne de mercure s'abaissera à une bautcur qui dépendra de la pression actuelle de Talmosphére et de la quantité de vapeur d'eau qui se formera dans la cbambrc barométrique de l'instrument.

DE LA TAPEUR. s^

raison inyerse du Tolumede Teau au-dessus de laquelle elle s'était formée^ c'est-à-dire qu'il se produisait une nouyelle quantité de Tapeur à pression égale ^ au dépend du Tolume de l'eau, quand l'espace était agrandi; elle se condensait^ et repassait à l'état liquide dans le cas contraire. Dans les deux cas , la longueur de la colonne de mercure suspendue, restait exactement la même , et mesurait par sa longueur comparée à celle d'un baromètre en fonction , la tension effective de la Tapeur dans le vide barométrique , relativement à la température du moment.

Ainsi donc la Tapeur d'eau ne se comprime pas, quand elle ne change pas de température; elle varie seulement en quantité, comme l'espace qui la contient Tarie lui-même en grandeur.

Maintenant, soumettons notre instrument entier à une chaleur progressivement croissante ; alors les quantités de Tapeur et leurs tensions augmenteront graduellement aTec elle, le niTcau du mercure s'abaissera à mesure, et quand la température aura atteint 100 degrés, on remarquera que la colonne de mercure a baissé jusqu*au niT^au de la cu-

U DE LA TÀPEUH.

Tette. Or atant d'introduire la goutte^d'eau dans la ehambre barométrique, la longueur de la colonne de mercure était de o'^^yô, égale à celle qui mesure la pression de Tatmosphëre : donc la force de tension qui a pu rabaisser ainsi jusqu'au niyeau de la cuvetle ne peut être que la même; en un mot, la force élastique de la Tapeur d'eau à loo degrés de température, est égale à la puissance de l'atmosphère. G'est-à*dire à un k.^oSS par centimètre carré de surface (i) ou o k,8i par centimètre circulaire.

Dans l'expérience que nous yenoQS d'indiquer, nous supposons que la petite quantité d'eau introduite dans la chambre barométrique était suffisante pour fournir un volume de Tapeur capable de remplir ou saturer la capacité du tube. Mais il peut en être autrement si, par exemple, dans notre expérience , à mesure que l'appareil approchait de la température de 100 degrés, le liquide eût manqué pour fournir une quantité suffisante de Tapeur, le niTcau supérieur de la colonne sus-

(i) Cette quantité de i^ o33 est la valear en poids d'une colonne de mercure de 0^76 de longneor et de un centimètre carré de surface de base, ou encore d'une colonne d'eau de zo»39 (3a pieds] de longueur et de même base.

DE LA VàPEUK. 3i

pendue^ malgré l'addition de chaleur^ ne serait pas descendu jusqu'à celui de la curette. Supposons, cependant, que par un moyen quelconque , on soit paryenu à l'obliger à descendre jusque là; alors l'espace agrandi, et la vapeur ainsi dilatée dans une capacité trop grande, eussent été dessaturés. On sait , au reste déjà y c[u'un centimètre cube d'eau liquide peut fournir enyiron 1700 centimètres cubes de Tapeur à 100 degrés ; ainsi donc, une capacité plus grande que 1700 fois le volume ^e l'eau destinée à être convertie en vapeur sera dessaturée comme aussi la vapeur contenue ; l'espacée et la vapeur seront saturés quand la capacité sera égale à 1700 fois le volume d'eau en question, et encore quand cet espace sera plus petit que le chiffre 1700. Mais dans ce dernier cas, comme nous l'avons dit plus haut , une portion de vapeur se réduira de nouveau à l'état liquide.

La vapeur d'eau dessaturée, séparée du liquide qui l'a produit , ne possède plus la même vertu de dilatation et de puissance, que celle qui se trouve en contact avec un excès de liquide ; elle rentre dans le cas des fluides élastiques permanens , secs et non .

comprimés, c'est-à-dire', que sa dilatation

3i DELAYAPECm.

pour 100 degrés (Centésimaux n'est plus que de 0,375 ; tandis que la force élastique de la Tapeur d'eau saturée et en contact ayec le 11guide « croîtra pour une même tempépature dans le rapport de 1 à 160.

IciAous obseryerons une circonstance particulière » c*est que, bien que la vapeur d'eau soit-en contact avec un excès de liquide , il est encore possible qu'elle ne soit point saturée, et ce cas arrivera quand la cbaleur sera appliquée à la vapeur^ et que l'eau inférieure restera immobile sans participer au feu du foyer. Mais nous reviendrons plus tard sur ce 8U)et important.

L'instrument qui nous a servi à mesurer la puissance élastique de la vapeur d'eau à des températures qui ne sont pas supérieures à roo degrés, et ^ à prouver qu'à la pression habituelle de l'atmosphère , cette même vapeur d'eau à 100 degrés lui fait équilibre, n'est point applicalïle à la mesure des fortes pressions qu'elle éprouve quand, sans cesser d'être saturée, on élève la température audelà de 100 degrés. Un autre appareil, dans ces derniers tems, a servi pour l'observer en pareilles circonstances.

Cet appareil se copxpose d'une capacité

hermétiquement bouchée ^ et destinée à contenir Teau qui doit produire la Tapeur dont on yeut mesurer la tension. D'une solidité bien éprouyée , cette chaudière est armée d'un manomètre bouché et d!un manomètre ouyert, prolongé indéfiniment ; un thermomètre lui était pareillement adapté^ de telle fa-

pon que la pression intérieure de la yapeur sur le tube et la boule , ne pût en aucune manière fausser les indications de cet instrument. C'est au moyen d'un appareil semblable, qu'on est paryenu à pousser la chaleur jusqu'à 224* centigrades, et par suite, la pression de la yapeur jusqu'à a4 atmosphères.

Voici la table qui fut le résultat de ces expériences :

TABLE Des forces élastiques de la vapeur d*eau , et des températures correspondantes d'une d ^4 a^mospliïreSj d'après l'observation, et de 2^d ' 5o atmosphères par le calcul ( i ) .

(i) Cette table est le principal résnltat d'un grand travail que le Goufernement avait demandé à l'Académie des sciences. Les expériences pénibles et son- ▼ent très dangereuses dont elle offre« poar ainsi dire, le résumé , ont été faites par MM. Duiong tt Àr*go.

( Voir le tableau ci-eontre,)

De lA. TAPEUS.

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