OU LE DEGRÉ DE CHALEUR PRODUIT PAR LES COMBUSTIBLES

Tout le monde sait qu’on détermine la température atmosphérique et celle des vapeurs au moyen d’un instrument nommé thermomètre ; cependant malgré la précision de ceS instruments, ils ne peuvent servir à déterminer les autres

(températures, à cause que le mercure ou l’alcool qu’ils contiennent, en se vaporisant, opèrent bientôt la rupture du tube de verre qui les contient. On a donc imaginé d’autres moyens plus sûrs; le meilleur, jusqu’à présent, est le pyromètre de Wedgvvood que nous allons faire connaître.

Pyromètre de Wedgwood.

Cet instrument a pour base la propriété dont jouit l’argile de prendre du retrait, lorsqu’elle est exposée à une haute température. Il est done évident que plus elle aura pris du retrait, plus elle aura été exposée à une chaleur élevée. Cet instrument se compose de deux règles en cuivre, convergentes et divisées en degrés. On y met un cylindre d’argile préparée qu’on a fait cuire à une chaleur rouge ; on ie place ou dans le fourneau ou dans la substance en fusion dont on veut reconnaître la température ; on le laisse refroidir, et on l’introduit entre les deux règles; plus il a pris du retrait, plus il s’enfonce, et plus il marque de degrés. Le 0 de cet instrument correspond à 580°, 55 centig. ; celui de la fusion du fer, à 1750 degrés centig. Chaque degré de ce pyromètre est évalué à 72°,22 centig.

On attribuait le retrait qu'éprouve l’argile par la chaleur à la perte d’une partie de l’eau qu’elle contient. Pour les basses températures, cette opinion est exacte, mais il n’en est pas de même pour les hautes. M. de Saussure a reconnu qu’un cylindre d’argile pyrométrique, pesant 1 gram. 72, chauffé a 29 degrés, avait perdu 0,132 milligr., et que, de ce degré, jusqu’à celui de 170, il ne perd plus rien de son poids, quoiqu’il diminue d’un quart de son volume. M. Thénard pense que le retrait de l’argile, dans les hautes tempé-

212 DEUXIÈME PABTIE.

ratures, doit être attribué à la combinaison plus intime de ses éléments.

Nous allons maintenant donner la description de ce pyromètre; il se compose de deux pièces. La première est un petit cylindre d’argile de 12,7 millim. (5 lignes 1/2) de diamètre, de 1 4 à 15 millim. (6 lignes environ) de longueur, un peu aplati d’un côté, et cuit à une chaleur rouge. La % deuxième, destinée à déterminer le retrait ou si l’on veut la diminution du volume de l’argile, se compose d’une plaque en cuivre ou en laiton, sur laquelle sont soudées deux règles de même métal , très-égales , ayant 609,592- millim. (2 pieds 2 pouces) de longueur, et formant un canal convergent dont l’ouverture est de 12,7 millim. (5 lignes 1/2) à une extrémité et de 7,62 millim. (3 lignes 1/2) à l’autre. L’une de ces règles est divisée en 210 degrés; le zéro de l’échelle est placé à l’extrémité la plus large. Afin que cet instrument soit plus portatif, on a l’habitude de le diviser en deux parties; l’on a, par conséquent, sur la même plaque, deux canaux convergents dont l’un est, par conséquent, la suite de l’autre. Voyez la figure 62. Nous allons rendre cette description plus intelligible.

G, C’, G”, G’”, plaque de laiton.

D, D’, rainure formée par les deux règles E, E’, F, F’.

G, G’, autre rainure faisant suite à la première et formée par les deux règles F, F’, H, H’.

I, petit cylindre d’argile entrant dans la rainure D, D’.

L, petit creuset ou étui terreux, très-réfractaire, pour calciner le cylindre d’argile.

Afin d’obtenir des résultats comparatifs exacts, il faut préparer toujours les petits cylindres avec une argile identique et réfractaire (1).

Voici la manière de reconnaître, par ce moyen, le degré de température auquel fondent les métaux. Nous allons prendre pour exemple le cuivre : On place un de ces cylindres avec ce métal dans le creuset; dès que celui-ci est en fusion complète, on retire ce cylindre; on le laisse refroidir, et on l’introduit ensuite entre les deux règles pour constater

fi) Wedgwood fabriquait ces cyliudres avec l'argile blanche de Cornouailles, dans

laquelle il admettait :

Il est maintenant reconnu que toutes les argiles contiennent beaucoup plus de silice : il y ajoute donc la moitié du poids de cette argile d'alumine pure, précipitée de l'alua par la potasse, et lavée ù l'eau bouillante»

PTBOMÈTRE DE DANIELL. 213

le retrait qu’il a pris, lequel est déterminé par son enfoncement qui s’arrête au 27e degré (1), qui est donc celui du pyromètre auquel fond ce métal. Par le même moyen, on pourra s’assurer du degré auquel fondent les autres.

L’expérience et le calcul ont démontré que le 0 de ce pyromètre correspond à 580°, 55 du thermomètre centig., et que chacun de ses degrés équivaut à 72°, 22. Si l’on examine maintenant les lois de la dilatation des solides, il est évident que la marche de ce pyromètre n’est pas rigoureusement proportionnelle à celle de la chaleur. Tel qu’il est cependant, il n’en donne pas moins des résultats approximatifs trèsutiles.

Moyen pour mesurer de hautes températures.

Par M. J. Wilson.

On a proposé diverses méthodes pour mesurer les températures qui dépassent l’étendue de l’échelle du thermomètre à mercure.

Le pyromètre de Wedgwood est fondé, comme on sait, sur la propriété de l’argile de prendre du retrait à de hautes températures. Cet effet, dû d’abord à l’évaporation de l’eau, puis à une vitrification partielle qui tend à rapprocher les molécules, ne peut, en quelque sorte, être considéré comme proportionnel à la température qui a produit ce retrait. Mais ce pyromètre n’est plus employé depuis longtemps par les savants, parce qu’on ne peut compter sur ses indications, que chaque observation exige un cylindre nouveau d’argile, où, expérimentalement parlant, on n’est jamais certain que la contraction de ce nouveau cylindre sera exactement la même pour un même degré de chaleur, et qu’il est extrêmement difficile de se procurer des terres dont la composition soit rigoureusement la même. De là les différences énormes qu’on observe dans les températures indiquées par plusieurs observateurs, Guyton de Morveaux faisant correspondre chaque degré de ce pyromètre à 17°C., tandis que Wedgwood avait indiqué

Pyromètre de Daniell.

Dans le pyromètre de Daniell, la température est mesurée par la dilatation d’une barre de fer renfermée dans une gaine consistant en un parallélipipède de carbure de fer ou graphite, dans lequel on a percé une cavité de 7m.60 (23 pieds)

(i) Si la substance dont on veut déterminer la température est susceptible de se vi* irifier avec l’argile, ou place celle-ci dans un petit creuset ou étui couvert.

ÏI4

de diamètre, et de 20 centim. (7 pouces 5 lignes) de profondeur. C’est dans cette cavité qu’on introduit un barreau cylindrique de platine ou de fer doux, à peu près de même diamètre, et de 16 à 17 centim. (5 pouces 1 1 à 6 pouces 4 lignes) de longueur, de manière à ce qu’il repose sur le fond de la cavité ; sur l’extrémité libre du barreau repose une plaque cylindrique en porcelaine, appelée index , de 38 millim. (1 pouce 5 lignes) de longueur, maintenue fermement à sa place par une bande de platine et un petit coin de porcelaine. Quand l'instrument est chauffé, le métal se dilatant davantage que sa gaine en carbure, presse l’index qui, par l’effet de la bande de platine et du coin, reste à la place où il. a été poussé après que l’appareil a été retiré du feu et est refroidi. Il y a une échelle qu’on applique ensuite pour mesurer l’étendue précise dont l’index a marché sous l’action du barreau, ce qui indique l’allongement apparent de celui-ci, c’està-dire la différence entre son allongement et celui de sa gaine en graphite qui le contient.

Pour que les indications de ce pyromètre fussent correctes, c’est-à-dire que des dilatations égales indiquassent des accroissements égaux de chaleur, il faudrait que le barreau et sa gaine se dilatassent uniformément ou variassent tous deux dans le même rapport. Mais relativement au graphite, la dilatation totale est tellement faible qu’il est impossible d’y découvrir les variations d’uniformité dans des points intermédiaires. Quant à la dilatation de la barre métallique, elle n’est pas exactement uniforme, cependant elle fournit des indications pratiques assez satisfaisantes de l’intensité relative de différents foyers, et donnerait même une mesure exacte si on pouvait déterminer la marche précise de la dilatation.

Pyromètre à air.

On a cherché, dans quelques circonstances, à mesurer de hautes températures par le moyen d’une sphère creuse de niatine pourvue d’un tube d’évacuation d’air. Plus le foyer auquel on expose la sphère de platine est à une température élevée, et plus est grande aussi la quantité d’air chassé de cette sphère : cet air reçu dans une cloche y est mesuré. Dans le cas où cet instrument, auquel on a donné le nom de pyromètre à air, peut être employé commodément, on en a obtenu des résultats très-exacts.

Pyromètre WlLSON'.

Voici maintenant un nouveau moyen pour la mesure des hautes températures ;

FTROMÈTRE WlLSOtf. 215

On prend un poids donné de platine qu’on expose pendant quelques minutes au feu dont on veut mesurer la température, puis on le plonge dans un vase contenant un poids déterminé d’eau et à une température donnée, et après que la chaleur du métal a été communiquée à l’eau, on note la température à laquelle celle-ci s’est élevée, et c’est cette température qui sert à évaluer celle à laquelle le platine a été soumis.

Ainsi, si on suppose que le poids du platine employé soit de 64 gram., celui de l’eau dans laquelle on le plonge de 128 gram., ce liquide étant à une température de 15°C., si en jetant le platine dans l’eau la température s’élève à 32 degrés, alors 32° — 15° = 17°, nombre qui, multiplié par 2 (puisque le poids de l’eau est double de celui du platine), donne 34 degrés pour la température à laquelle aurait été élevé un poids d’eau égal à celui du platine. Or, pour convertir les indications de ces instruments en degrés centigrades, il faut multiplier les premières par 31,23, qui exprime la chaleur spécifique de l’eau, celle du platine étant prise pour unité : on a donc 34 X 31,25= 1062°58C.

Pour obtenir des résultats aussi exacts qu’il est possible par ce moyen, il faut prendre des précautions pour se garantir contre la conductibilité et le rayonnement de la chaleur. L’appareil employé'par l’auteur et représenté dans la figure 34, pl. 159, consiste en un vase poli de fer étamé de forme cylindrique de 7,5 centim. (3 lignes) de profondeur et 5 millim. (2 lignes) de diamètre, placé concentriquement dans un vase semblable à une distance d’environ 6 à 7 millim. (2 1/2 à 3 lignes). Par ce moyen, il y a très-peu de chaleur dissipée, et l’on peut aussi employer des vases qui ne renferment en eau que le double en poids du platine. L’évaporation qui a lieu lors de l’immersion du platine dans l’eau, ne donne pas lieu à une perte sensible de chaleur.

Quand on détermine les températures avec ce pyromètre, il faut y faire une correction pour la portion de chaleur totale qui est absorbée : 1“ par le mercure dq thermomètre plongé dans l’eau ; 2° par la boule et la tige de ce thermomètre ; 3° par le vase en fer, qui renferme l’eau; 4° enfin pour la chaleur que retient le morceau de platine. La portion de la chaleur totale absorbée par ces divers corps, comparée à celle acquise par l’eau, sera, en proportion de leurs poids et de leurs chaleurs spécifiques, comparée à ceux de l’eau.

Chaleur spécifique. Equivalent én gram. d'eaui

Mercure. 12.80 gram. x 0.0330 = 0.4224

Verre.... 2.24 gram. X 0.1770 = 0.5960

Fer . 42.11 gram. X 0.1098 = 4.6^36

Platine.. 64.00 gram. X 0.03125 = 2.0000

Total . 7.4420

Pat conséquent l’effet d’absorption de ces corps équivaut à 1 addition de 7 gr. lih 26 ou 128 gram. d’eau, c’est-à-dire

qu’il faut ajouter — ~ - ~ comme correction à toutes les tem*

pératures obtenues avec cet appareil, ou en d’autres termes que le multiplicateur devra être porté à fort peu près de 31,25 à 33, dans tous les cas où le poids du mercure et du verre thermomètre du vase en fer et du platine seront les memes que ceux ci-dessus indiqués.

\ oici quelques résultats obtenus avec ce nouveau pyro— mètre : Dans les expériences auxquelles ils se rapportent, les points de fusion ont été déterminés en mettant environ 56 giam. du métal dans une coupelle placée tout à côté d’une autre coupelle contenant le morceau de platine; à l’instant ou le métal entrait en fusion, on retirait le platine et on mesurait la température, comme on l’a dit ci-dessus. Il faut éviter tout contact entre le platine et le corps en fusion, afin qu il ne se forme pas des alliages ou qu’une portion du métal n adhère pas au platine, ce qui affecterait les résultats. Les métaux doivent être placés aussi près qu’il est possible, mais sans aucun contact. Pour enlever le platine, on se sert de pinces chauffées au rouge, afin qu’il y ait la moindre sousti action possible de chaleur pendant ce contact instantané.

2 emperatures des points de fusion en degrés centigrades .