CHAPITRE VIII

j Des Pompes à liquides et à gaz .

Quoique le calcul des pompes appartienne à la mécanique, cependant comme leurs propriétés dépendent du ressort de l’air, et sont d’un fréquent usage , je vais en donner ici une idée succincte.

L’espèce de pompe, que l’on appelle aspirante , est composée d’un petit canal KH , fig. 26, joint à un autre canal plus gros appelé corps de pompe , et représenté par AB. Au-dedans de celui-ci , par le moyen de la verge M Y , on fait monter et descendre un piston P , qui est ordinairement un cylindre de bois arrondi au Tour, revêtu d’étoupes , et qui remplit exactement la capacité intérieure du corps de pompe AB. Il y a une soupape S à la jonction des deux tuyaux AB, AH, et une autre S' dans le piston P. La disposition de ces soupapes est telle que celle qui est marquée de la lettre S s’ouvre naturellement et facilement pour donner passage à tout ce qui tend à entrer dans le corps de pompe AB* mais du moment oh elle cesse d’être ainsi soulevée , elle retombe par son propre poids et se ferme exactement 5 de sorte que si quelque chose tend à sortir du corps de pompe , elle lui bouche absolument le passage. L’autre soupape qui est marquée de la lettre Sf s’ouvre dans le même sens et de la même manière que la précédente , pour donner passage à tout ce qu’il y a dans le corps de pompe sous le piston P , et qui tend à passer au-dessus j maiscette même soupape se referme si exactement d’elle-même par son poids , qu’elle bouche absolument le passage à tout ce qu’il y a dans le corps de pompe au-dessus du piston P, et qui tendrait à revenir au-dessous.

Concevons maintenant qu’ayant abaissé le piston P jusqu'au

îo'J DES POMPES A LIQUIDES ErE A GAZ.

fond du corps de pompe AB, on enfonce dans l’eau la partie inferieure du tuyau AH. Alors, si l’on élève le piston dans le corps de pompe , par exemple , j usqu’en B , il se fera un vide sous ce piston. L’air intérieur au tuyau AH se dilatera pour le remplir , et sa force élastique diminuée par cette dilatation, se trouvant moindre que la pression extérieure de l’atmosphère, celle-ci fera monter dans le tuyau AH, et peut-être même dans le corps de pompe , une colonne d’eau dont le poids compensera cet affaiblissement. Supposons que ce dernier cas ait Heu, et qu’il entre réellement une certaine quantité d’eau dans le tuyau AB. Cette eau, une fois entrée, n’en pourra plus sortir; car la soupape S lui interdira le retour, en se fermant par son propre poids. Donc , si l’on redescend le piston P jusque dans cette eau , elle soulèvera la soupape S' , et passera au-dessus du piston ; mais une fois arrivée là , elle ne pourra plus redescendre , parce que la soupape S’ , en se fermant , lui interdira le passage. Si donc on élève le piston de nouveau , on soulèvera cette eau qui a passé au-dessus de lui; mais en meme temps il se fera de nouveau un vide au-dessous. Une nouvelle quantité d’eau montera donc dans le corps de pompe A B , et s’y trouvera de même renfermée par le jeu de la soupape S. Cette quantité d’eau s’élèvera ensuite au-dessus du piston P quand celui-ci sera abaissé ; et, par l’effet de ce jeu alternatif, la quantité d’eau ainsi élevée au-dessus du piston augmentant toujours, finira par arriver jusqu’à l’orifice O , percé latéralement dans le corps de pompe , par lequel elle s’écoulera.

On conçoit que, dans ces sortes de pompes , il ne faut pas que la hauteur de la soupape S au-dessus du niveau de l’eau qui entoure le tuyau AII , surpasse iom,4, environ 3a pieds ; car au-delà de cette limite , on aurait beau faire le vide en S dans le corps de pompe , en élevant le piston , l’eau ne pourrait jamais arriver jusque-là , puisque la pression ordinaire de l’atmosphère ne peut l’élever que jusqu’à iom,4> environ 32 pieds de hauteur. Mais ce cas excepté , si une fois l’eau arrive au-dessus de la soupape S , et passe pardessus le piston P, en quelque petite quantifé que ce puisse

cire, on pourra ensuite la faire monter à telle hauteur que l’on voudra en élevant le piston qui la porte.

La pompe que Ton appelle foulante , est composée d'un tuyau ou corps de pompe AB , fig. 27 , percé de plusieurs petits trous dans sa partie inférieure. Ce tuyau communique avec le canal ACS; , au dedans duquel se trouve une soupape S' , qui s’ouvre pour donner passage à tout ce qui tend, à sortir du corps de pompe ÀB, mais qui, lorsqu’elle cesse d’étre soulevée , se ferme très-exactement par son poids , et ferme le passage à tout ce qui tend à sortir du tuyau OSrÿ pour rentrer dans le corps de pompe. La base AA de ce dernier est toujours plongée dans l’eau, à une certaine profondeur. C’est pourquoi , quand on tire le piston P qui remplit exactement Incapacité intérieure de cette base, l’eau s’y introduit par les petits trous t ; mais en abaissant le piston et pressant cette eau, plus vite qu’elle ne peut fuir, elle est contrainte de monter en partie dans le canal AC S', en soulevant la soupape S', laquelle, se refermant aussitôt , l’empêclie ensuite de redescendre dans le corps de pompe AB; ainsi, à force d’élever et d’abaisser le piston , il entre toujours de nouvelle eau dans le corps de pompe , et il en monte toujours de nouvelle dans le canal ACSf; de sorte qu’enfin l’eau se trouve assez élevée pour s’écouler par l’orifice O pratiqué dans ce canal , à telle hauteur que l’on voudra.

La troisième espèce de pompe est composée d’un petit tuyau AH, fig. 28 , joint au corps de pompe AB. Celui-ci communique avec le canal DSfO , au dedans duquel il y a une soupape Sr , qui s’ouvre pour donner passage à tout ce qui tend â sortir du tuyau AB, et se ferme pour boucher le passage à tout ce qui tend à y rentrer. H y a encore une autre soupage S , à la jonction du petit tuyau AH avec le corps de pompa ; celle-ci s’ouvre pour donner passage à tout ce qui tend à entrer dans le corps de pompe , et se ferme pour boucher le passage à tout ce qui tend à en sortir.

Cette troisième espèce de pompe est appelée composée , parce qu’elle réunit les effets des deux précédentes. Lorsqu’on élève le piston P , il se fait un vide au-dessous de lui ,

comme dans îa pompe aspirante y et l’eau etl’air du tuyau AH entrent dans le corps de pompe AB , en soulevant la soupape S ÿ mais dès que l’on cesse d’élever le piston , cette soupape se ferme et empêche l’eau de redescendre dans le tuyau A II. Alors, si l’on abaisse le piston, et qu’on le presse sur cette eau, comme dans la pompe foulante, il la contraint de monter, toute entière, dans le canal D Sf O, en soulevant la soupape S'y celle ci , bientôt après, se fermant par son propre poids, quand la force qui pressait le piston s’arrête , empêche l’eau élevée au-dessus de S' de rentrer dans le corps de pompe AB. Alors , en élevant de nouveau le piston , une nouvelle quantité d’eau entre dans le corps de pompe , puis passe dans le canal DS'O, et s’élève au-dessus de Sr quand on abaisse le piston 'y de sorte qu’en continuant ce jeu alternatif , on peut enfin élever l’eau , dans ce canal , jusqu’à la hauteur de l’orifice O , par lequel elle doit s’écouler.

Les idées que nous venons d'exposer feront aisément concevoir ce que nous avons à dire sur le mécanisme des pompes à air , que l’on nomme machines pneumatiques . Pour faire monter l’eau dans les corps de pompe , nous avons employé une force extérieure , qui était îa pression de l’atmosphère ; pour faire sortir l’air d’un récipient fermé de toutes parts , nous nous servirons de la force intérieure par laquelle cet air lui-même tend à se dilater , lorsqu’on lui ouvre une communication avec un espace vide.

Supposons que le récipient B, Jig. o.q, dont nous voulons épuiser l’air ou tout autre gaz , soit muni d’un robinet R , qui puisse s’ouvrir et se fermer à volonté , de manière à permettre ou à empêcher la communication de l’air extérieur avec l’intérieur du récipient. Yissons celui-ci à un cylindre AB, qui sera un véritable corps de pompe , dans lequel un piston très-juste P pourra monter et descendre au moyen de la tige T. A l’extrémité de ce corps de pompe, qui communique au récipient , ajustons un second robinet Rf , pareil au premier , travaillé avec le même soin, et qui puisse .égalaient , selon qu’il s’ouvre ou se ferme , permettre ou empêcher îa communication de l’intérieur du corps de pompe

des pompes a liquides et A GAZ. 191

îivec l’air extérieur. Les choses étant ainsi disposées , et le robinet R étant fermé , ouvrons le robinet R' , et abaissons le piston P jusqu’en AB. L’air contenu dans la capacité de ce cylindre sortira par le robinet R/ ; fermons alors ce robinet et ouvrons au contraire celui du, récipient. Maintenant , si nous élevons de nouveau le piston P, il se formera un vide au-dessous de lui , puisque tout accès est interdit à l’air extérieur. Par conséquent le gaz , contenu dans le ballon B , se dilatera pour remplir ce vide , et passera en partie dans le corps de pompe : alors fermons le robinet R. Cette por : tion de gaz ne pourra plus rentrer dans le ballon. Pour la chasser aussi du corps de pompe , nous n* avons qu’à de nouveau ouvrir le robinet R', et abaisser le piston jusqu’en AB, Cela fait, nous fermerons Rf de nouveau , et nous nous trouverons précisément dans les mêmes conditions qu’au commencement de l’expérience , avec cette différence unique, mais importante , que le récipient B aura déjà été vidé d’une partie du gaz qu’il contenait. En opérant donc une seconde fois de la même manière , on extraira une nouvelle portion de ce gaz 'y et en réitérant de nouveau la même manœuvre un grand nombre de fois , on devra l’épuiser presque entièrement.

La nécessité de fermer et d’ouvrir successivement les deux robinets RR' rendrait cette opération assez pénible j mais le principe étant ainsi trouvé , il est bien facile de le perfectionner. D’abord , nous pouvons remplacer le robinet R' par une soupape S , placée dans l’intérieur du piston P luimême , et tellement ajustée qu’elle s’ouvre lorsque Pair intérieur la soulève pour sortir du corps de pompe , et qu’elle se ferme par son propre poids , ou par l’action d’un petit ressort dès que cet air cesse de la soulever , fig. 3o. Cela fait , quand on voudra commencer l’expérience , le robinet R étant fermé , on commencera par abaisser le piston dans le corps de pompe ) Pair intérieur, comprimé par lui , soulèvera la soupape S , et il sera exclu entièrement quand le piston sera descendu jusqu’en A B. Alors , si l’on ouvre le robinet R, et qu’on soulève le piston , il se fera un vide au-dessous de Rii , comme dans l’expérience précédente 5 et le gaz contenu

dans le récipient B se dilatera pour le remplir. Mais ce gaz ne pourra soulever la soupape S , parce que, étant dilaté , sa force élastique est moindre que la pression extérieure de l'atmosphère qui pèse sur cette même soupape de dehors en dedans. Ainsi , en fermant le robinet R , et abaissant de nouveau le piston jusque en AB, on chassera tout le gaz qui s’était répandu dans le corps de pompe ) et par une suite d’opérations semblables , on finira par épuiser presque entièrement le gaz que le récipient renfermait.

Il faut maintenant nous exempter du robinet R : on emploie pour cela divers moyens j mais en voici un imaginé par Fortin , et qui est aujourd'hui le plus généralement adopté. Il est représenté fig. 3ï : le piston est traversé par une tige de cuivre tt\\e long de laquelle il monte et descend, avec un frottement assez ferme pour ne pas laisser de passage à l’air. Lorsque le piston descend vers A B , cette tige descend d’abord avec lui, et elle porte à son extrémité inférieure un bouchon b , qu’elle va justement appliquer à l’orifice o , par lequel le corps de pompe communique avec le récipient. Arrivée à ce point , elle s’arrête par la résistance du plan A B , et le piston surmontant le frottement qu’elle lui oppose , continue à descendre comme à l’ordinaire. Maintenant , quand on relève le piston , il enlève aussi la tige tV et le bouchon b , et il Féleverait ainsi avec lui indéfiniment ; mais après qu’il l’a déplacé seulement de la quantité nécessaire pour déboucher l’orifice o , l’autre bout de la tige t1 rencontre la partie supérieure AfBf du corps de pompe , et par conséquent s’arrête : alors le piston continue à monter à frottement le long de la tige , et le bouchon b reste toujours très-près de l’orifice 0, comme nous l’avions supposé d’abord. Au moyen de cette disposition , on peut laisser le robinet R du récipient constamment ouvert , aussi long-temps que l’on fait jouer la pompe * l’orifice o sera toujours ouvert quand on élevera le piston dans le corps, de pompe , ce qui y fera le vide , et il se trouvera constamment fermé quand le piston s’abaissera. C’est précisément l’effet alternatif que nous obtenions en fermant et ouvrant successivement le robinet R du récipient qui con-

DES POMPES A LIQUIDES ET A GAZ. iç3

tient le gaz. L’opération terminée , on fermera ce robinet, et on enlèvera le récipient. Je profite de cette occasion pour faire remarquer que, dans toutes les machines , de quelque nature qu’elles puissent être, il faut toujours faire en sorte que tous les mouvemens secondaires , qui se répètent souvent , soient ainsi conduits et dirigés par le moteur principal.

Nous avons supposé jusqu’ici que le récipient où nous voulions faire le vide avoit un col très-étroit • mais il arrive souvent que l’on a besoin d’effectuer le vide dans un espace assez large , pour que l’on puisse y introduire commodément différens corps. A cet effet, on adapte au corps de pompe un tuyau recourbé C 7fig- 3a , terminé par un plan de glace horizontal G G , dressé avec beaucoup de soin j on pose sur celte glace une cloche R , dont les bords ont été usés à l’émeri. Si la glace a été bien dressée , et si elle est dépolie , un peu d’huile ou quelque autre corps gras , inséré entre elle et des bords de la cloche , suffira pour maintenir le contact , de manière qu’en faisant jouer le piston P , on fera le vide dans la capacité R. Toutefois il est bon de tenir la cloche pressée contre la glace pendant les premiers instans de l’opération : mais après quelques coups de piston cette pression devient inutile , parce que celle de l’atmosphère y supplée, n’étant plus contre-balancée comme auparavant par le ressort de l’air intérieur. Lorsqu’on veut éprouver l’effet du vide sur certaines substances , on commence par les placer sur le plateau de glace GG, on les recouvre avec la cloche R, et on fait le vide. Cependant , comme on peut aussi avoir besoin de faire le vide dans des récipiens à col étroit, on termine le tuyau C par une vis Y qui s’élève un peu au-dessus du plateau de glace , et l’on y visse les ballons dans lesquels on veut faire le vide, au lieu de les appliquer immédiatement à l’orifice o , comme nous l’avions d’abord supposé.

On peut remarquer qu’à mesure que l’air intérieur au récipient se raréfie , on doit avoir plus de peine à soulever le piston P , puisque cet air raréfié le presse par-dessous beaucoup moins fortement que l’air extérieur ne le presse par- Tome I. i3

Iç4 DES pompes liquides et a gaz.

dessus : c’est en effet ce qui a lieu. Mais , par la même raison f lorsqu’on fait descendre ce piston , pour chasser l’air dilaté qui a passé dans le corps de pompe , il n’y faut employer au» cune force ; et le poids de l’atmosphère , qui pèse sur lui , suffit pour cela. On a heureusement imaginé d’employer cette seconde puissance pour aider l’autre , et l’on y est parvenu en faisant mouvoir à la fois , par une même roue dentée , les tiges parallèles de deux pistons , dont l’un m onte , tandis que l’autre descend ,fig- 33. Ces deux pistons appartiennent chacun à un corps de pompe particulier , qui communique au récipient oh l’on fait le vide. Ainsi , lorsqu’on tourne la manivelle M M pour faire monter l’un d’eux , le poids de l’atmosphère, qui tend à faire descendre l’autre, vous aide , et vous aide avec une puissance justement égale à celle qu’elle vous oppose sur le premier piston • de sorte que , par cette disposition, quelque loin que vous poussiez le vide, vous n’avez jamais d’effort à faire que ce qu’il en faut pour surmonter les frottemens des pistons dans les corps de pompe ou ils sont ers mouvement.

Ce n’est pas tout que d’avoir ainsi un moyen de diminuer considérablement la densité de l’air dans un récipient , il faut encore savoir jusqu’à quel point va cette raréfaction. Pour le connoître , on adapte à la machine un tube barométrique vide H H , fig . 34, qui , par sa partie supérieure , communique au récipient oh l’on fait le vide , et , par sa partie inférieure , plonge dans un vase rempli de mercure. A mesure que l’on fait le vide dans le récipient, le mercure s’élève dans le tube H II. Une division verticale permet de juger à chaque instant de combien il s’est ainsi élevé au-dessus de son niveau, et par conséquent permet d’évaluer le degré de dilatation de l’air que le récipient contient encore. En effet , la force élastique actuelle de cet air a pour mesure l’excès de la pression barométrique totale sur celle qu’indique le baromètre de la machine j ainsi la pression totale divisée par cet excès donnera le rapport des forces élastiques , par conséquent celui des dilatations Par exemple si le baromètre extérieur marque om, 760 et celui de la machine Gm.y58 , la difïe —

rence sera 2mm; et la dilatation de l’air intérieur sera exprimée par ou 38o ; c’est-à-dire que la quantité d’air qui remplit maintenant tout le récipient , si elle était soumise à la pression totale om,76o , occuperait un volume 38o fois moindre; et par conséquent ne remplirait que yfôdu récipient entier.

Quelquefois, au lieu de l’appareil que nous venons de décrire , on se contente de celui qui est représenté fi g. 35 , et que l’on nomme une éprouvette. C est un tube recourbé ABC, rempli en partie de mercure que l’on y a fait bouillir • une desesbranchesB A , est fermée; l’autre B C est ouverte, et tout l’appareil se place dans l’intérieur du récipient où l’on fait le vide. Tant que la force de ressort de l’air restant est plus que suffisante pour soutenir une colonne de mercure égale à la différence de niveau AH, la brandie AB reste pleine. Mais si cet air devient plus rare , le mercure de cette branche s’abaisse ; et l’excès de son riiveau sur celui de l’autre branche , indiqué par une double division tracée sur l’appareil , donne la mesure de la pression que l’air intérieur soutient encore. Un pareil instrument est donc un véritable baromètre , mais qui ne peut servir que pour une atmosphère très-diîatée. Quand on a ainsi observé la différence de niveau du mercure dans les deux branches de l’éprouvette , on peut facilement en conclure le degré de dilatation de l’air intérieur. Car cette différence exprime immédiatement la valeur de sa force élastique. Ainsi, en cherchant combien de fois elle est contenue dans la pression barométrique totale, on aura le rapport des dilatations. Par exemple , si la pression barométrique est om,y6o et que l’éprouvette marque seulement 2mro, la dilatation de l’air sous le récipient sera ’7~~ ou 38o , comme dans l’exemple précédent.

La pompe à air , perfectionnée comme nous venons de le dire , est généralement désignée sous le nom de machine pneumatique. On a cherché à calculer suivant quelle proportion elle épuise l’air. A considérer la chose d’une manière abstraite , ce calcul est très-facile : car , si au premier coup de piston elle enlève ~ de l’air contenu dans le récipient, elle y laissera par conséquent 77 ; au second coup elle enlèvera

encore — de ces ~ ou ~ , et elle y laissera ou

“• au troisième coup elle enleyera encore de ces ~ 011 et e^e y laissera ~ — 77-^ ou d’où l’on voit qu’en général les restes seront exprimés parles puissances successives de la fraction primitive Ces restes diminuant ainsi continuellement, il semble que l’on devrait enfin parvenir à faire un vide tel que la pression indiquée par l’éprouvette fut toutà-fait insensible, et c’est cependant ce qui n’arrive jamais , même avec les machines les mieux exécutées. Cela tient à plusieurs causes physiques dont nous n’avons pas tenu compte dans notre calcul. En premier lieu , il faut mettre les vapeurs aqueuses qui se développent dans l’appareil même , et qui émanent des parois du récipient et des corps de pompe à mesure que l’on y raréfie l’air. Il faut y ajouter le frottement des soupapes , l’effort qu’il faut que l’air dilaté fasse pour les soulever, leur jonction qui ne peut pas être parfaite. Toutes ces causes sont autant d’obstacles quilimitent l’efïet de lamachine, lorsque l’élasticité de l’air intérieur n’est plus suffisante pour les surmonter. Heureusement un videjiarfait n’est jamais nécessaire. Il suffit que la machine raréfie l’air à un haut degré 7 le baromètre qu’elle porte vous indique la quantité d’air qu’elle ne peut extraire , et vous achevez de la rendre parfaite en corrigeant , par le calcul, l’erreur qui pourrait en résulter.

On peut , d’une manière fort simple , prouver par l’expérience ce que nous venons de dire sur le développement des vapeurs aqueuses qui s’exhalent des parois du récipient et des corps de pompe, à mesure que l’on en extrait l’air. Il faut pour cela employer, comme récipient , un ballon à col étroit, susceptible d’être vissé sur la platine de la machine pneumatique, et muni d’un robinet bien travaillé , qui puisse à volonté se fermer et s’ouvrir. On extrait l’air de ce ballon aussi exactement qu’il est possible^ et , pour rendre cette extraction plus parfaite , vers la fin de l’opération , l’on multiplie les coups de piston avec rapidité. On observe alors la tension intérieure. Si la pompe est en bon état, elle doit être fort petite , par exemple , de un ou deux millimètres. Fermez alors le robinet de yotre ballon 7 de manière à intercepter

tonie communication entre sa capacité inférieure et celle des corps de pompe. Laissez l’appareil dans cet état pendant quelque temps , par exemple , pendant une heure ) puis faites le vide de nouveau dans les corps de pompe , ce qui n’exigera que quelques coups de piston ’y et lorsque vous verrez , par le tube barométrique , que la pression intérieure est redevenue presque nulle , ouvrez le robinet de votre ballon , pour rétablir la communication entre sa capacité intérieure et celle des corps de pompe. Vous verrez aussitôt le mercure du tube barométrique baisser d’une quantité très-notable , qui pourra aller, par exemple , à douze ou quinze millimètres , si la température est de 16 ou 17 degrés. Cependant votre ballon , étant resté vissé sur la machine pneumatique , ne peut pas avoir repris d’air. Il faut donc qu’il se soit développé dans son intérieur une nouvelle quantité de fluide élastique qui n’y existait point dans le premier moment ou l’on venait d’y faire le vide ; ce fluide n’est autre chose que la vapeur aqueuse qui s’est exhalée des parois du ballon pendant le temps qu’il est resté fermé • et si l’effet n’en était pas sensible pendant que l’on faisait le vide , c’est qu’on la pompait plus vite qu’elle ne se développait. La preuve la plus sure que ce fluide élastique est réellement de la vapeur aqueuse , c’est qu’il ne se formera point , si vous mettez dans le ballon quelque sec dessiccatif , comme du muriate de chaux , de l’alkali caustique , etc. • ou , pour parler plus exactement , il se formera encore, mais ces sels l’absorberont j et de cette manière , votre récipient , ouvert sur la machine pneumatique au bout d’un temps quelconque , par exemple , après une année entière , vous donnera précisément la même tension que vous aviez observée au premier instant, comme je l’ai moi-même éprouvé par expérience. Mais, pour que le récipient garde si long-temps le vide , il faut que les robinets soient parfaitement travaillés ; et comme cette perfection est d’une nécessité indispensable dans une infinité d’expériences , je vais entrer dans quelque détail sur leur construction.

Je ne puis pas donner une idée plus juste de ces pièces et de leur usage 7 qu’en disant que ce sont des cônes solides qui

pénètrent à angles droits un autre cône creux d’égal diamètre. Soit , jig. 36, TT un cylindre métallique solide, luté hermétiquement au coi du récipient R. Cé cylindre est percé dans toute sa longueur par un canal étroit qui permet d’introduire, dans le récipient, de Fair , des gaz ou des liquides. Il s’agit d’intercepter à volonté cette communication : pour cela on perce dans la masse du cylindre TT , perpendiculairement à sa longueur, un cône creux AB A TP, et Fon remplit cet espace par un cône solide semblable RfRr , fait d’une autre pièce de même métal. On conçoit que, d’abord , ces deux cônes ne peuvent être tailles qu’approximativement l’un sur l’autre, et qu’ainsi ils ne joignent pas parfaitement dans tous leurs points. Mais, pour rendre cette jonction parfaite, on use le cône solide PTRf dans le cône creux , en Fy faisant tourner rapidement un grand nombre de fois , au moyen de la machine que les ouvriers appellent un tour ; et pour rendre cette opération plus facile, on met entre les deux pièces que Fon frotte ainsi l’une sur Fautre , une poussière très-dure , que l’on nomme du tripoli , et que Fon choisit de plus en plus line à mesure que le travail avance. On y met aussi de l’huile pour faciliter le mouvement de rotation ; et en même temps on presse la partie épaisse du cône R'Rr vers la partie la plus étroite du cône creux , comme si on voulait Fy faire entrer. Par cette opération , qui s’appelle dans les arts un rodage , on finit par user et mouler les deux pièces l’une dans Fautre , avec une telle justesse, qu’elles adhèrent ensemble comme si elles ne formaient qu’un seul corps continu 3 et Ton peut ensuite faire tourner le cône solide RTT sur luimême autour de son axe , sans que , ni liquides , ni gaz , quelque subtils qu’ils soient , puissent s’échapper du récipient R, ou y rentrer. Alors on retire le cône RfR? , on perce un petit canal 00 dans son milieu , et perpendiculairement à sa longueur , puis on le remet en place. Quand on tourne ensuite ce cône sur lui-même , tantôt le petit canal 00 coïncide avec le canal intérieur du grand cylindre TT , et alors la communication de l’intérieur du récipient à l’extérieur est libre 5 tantôt le petit canal 00 se trouve perpendiculaire à

celuî du grand cylindre , et alors cette communication est fermée par les parties solides du cône RTF. Tel est le jeu de cet appareil qui est , dans les expériences de physique, d’un usage continuel. On fait de pareils robinets, meme en verre 3 et cela est nécessaire quand on veut renfermer dans les appareils des substances qui, par elles-mêmes ou par les vapeurs qu’elles exhalent, pourraient corroder les métaux ou se combiner avec les luts.

J’ai expliqué plus haut , fig. 3i , comment on parvient à ouvrir et à fermer tour à tour la communication du récipient avec les corps de pompe , au moyen du bouchon û, que le piston lui-même pose et enlève dans son mouvement. Mais cette méthode , quoique très-bonne , n’est pas encore la plus sûre que l’on puisse employer 3 car le peu. de largeur du bouchon est un obstacle à ce qu’il ferme l’orifice o , avec la dernière justesse 3 et le plus léger défaut , à cet égard , deviendra surtout sensible quand le vide étant presque fait sous le récipient , l’air comprimé dans les corps de pompe fera effort pour s’y introduire. C’est pourquoi, dans les machines oii l’on recherche une perfection extrême , M. Fortin emploie un autre mécanisme que j’ai décrit dans le Traité général.

Après avoir expliqué en détail la construction et l’usage de la machine pneumatique , on comprendra facilement le mécanisme d’une autre espèce de pompe , qui sert pour condenser l’air. Soit R , fig. 37 , le récipient dans lequel il s’agit d’opérer cette condensation. Pour cela , on le visse à un corps de pompe ÂB , dans lequel marche le piston P qui est entièrement solide , et qui doit être construit avec beaucoup de justesse 3 la communication du fécipient , au corps de pompe , se fait par le canal SO , terminé en S par une soupape tellement ajustée qu’elle se lève dans le sens SO , pour laisser passer ce qui tend à entrer dans le récipient 3 mais qu’elle ferme le passage à tout ce qui voudrait en sortir : au contraire , il y a en S' une autre soupape qui , étant soulevée , permet à l’air extérieur d’entrer dans le corps de pompe , mais qui ne lui permet pas d’en sortir. Cela posé concevons le piston P abaissé sur le fond AB de la pompe.

Si on vient à l’élever , il se formera un vide au-dessous de lui ; Pair contenu dans le récipient ne peut pas en sortir pour venir remplir ce vide , parce que la soupape S Pen empêche ; mais Pair extérieur le remplira , parce que la soupape S' lui permet d’entrer dans le corps de pompe. Maintenant abaissons de nouveau le piston , cet air se trouvera comprimé. Il ne pourra pas sortir par la soupape Sr qui lui ferme le passage; mais il entrera dans le récipient en forçant la soupape S qui, bientôt après se fermant d’elle-même , quand le piston sera descendu en ÂB, retiendra cet air et s’opposera à son retour. Alors , en élevant de nouveau le piston , on introduira de nouveau dans le corps de pompe une quantité d’air égale à la première ; de là elle passera dans le récipient , et par une suite d’alternatives semblables , on finira par introduire dans ce dernier autant de volumes d’air égaux entre eux , qu’on aura de fois répété ce mouvement.

Pour rendre cet appareil plus commode, et pouvoir souînéttre différens corps à la pression de l’air, on le dispose comme dans la fig. 38. Alors le récipient est un cylindre de verre très- épais , fermé à ses deux bouts par deux plans de cuivre MMGG qui y sont scellés, et qui sont attachés l’un à l’autre par des tringles métalliques , serrées avec de fortes vis, pour que la compression intérieure ne les sépare pas. Le récipient communique au corps de pompe par un canal C. Il est muni en R d’un robinet qui sert à le fermer quand on y a condensé Pair; et enfin, il est enveloppé d’un grillage en fer, pour prévenir les accidens qui pourraient arriver s’il venait à éclater par l’effet de la condensation. On emploie ordinairement deux corps de pompe , mais c’est uniquement pour rendre le jeu de la machine continu; car les pressions exercées sur les deux pistons ne peuvent plus se contre— balancer ici comme dans la machine pneumatique , et il faut une force extérieure pour faire entrer l’air dans le récipient. Mais on rend l'effort moins pénible, eq* donnant aux corps de pompes de très-petits diamètres.

f Pour juger du degré de la condensation , on place dans le récipient une éprouvette représentée Jïg. 3g. Elle est com-

posée d’un tube de verre recourbé ABC, dont, Tune des branches AB est fermée en A, tandis que l’autre est ouverte en C. Le sommet de la première est occupé par un certain volume d’air sec, lequel s’y trouve emprisonné par une colonne de mercure H B /z, quise recourbe dans l’autre branche. A mesure que l’on condense l’air dans le récipient , cet air qui presse sur la surface du mercure en h , tend à faire monter le liquide dans l’autre branche B A ) mais l’air contenu dans cette dernière résiste à cet effort par son élasticité* et, 'à mesure que la condensation augmente , il résiste davantage en se contractant toujours , de manière que son volume soit, d’après la loi de Mariotte, réciproquement proportionnel au poids dont il est chargé. Ainsi , en comparant ce volume à lui-même , au commencement de l’expérience , et après qu’on a donné un certain nombre de coups de piston, on peut facilement calculer dans quel rapport on a condensé l’air dont le récipient est rempli.

Avec les appareils que nous venons de décrire, on peut faire une infinité d’expériences instructives. Par exemple, en mettant des animaux vivans sous le récipient de la machine pneumatique, et y faisant le vide, on les voit haleter et bientôt mourir* ce qui prouve que l’air qu’ils respirent est nécessaire à leur existence. Il se produit encore en eux un autre effet : toutes les substances aériformes renfermées dans l’intérieur de leur corps, et dont le ressort était contre-balancé par la pression de l’air extérieur , se trouvant déchargées de cette pression , se dilatent et brisent les vaisseaux qui les

renfermaient. Cette dilatation excessive rend même sensible

aux yeux la petite couche d’air qui adhère comme une enveloppe à la surface de presque tous les corps j car si l’on met, dans un vase plein d’eau, des morceaux de verre ou de métal, du sable, des plumes ou des poussières, et qu’après avoir placé ce vase sous le récipient de la machine pneumatique , on commence à pomper l’air qui presse la surface de l’eau , on voit aussitôt les surfaces de tous les corps plongés dans ce liquide se couvrir d’une infinité de petites bulles d’air qui s’en détachent à mesure que l’on fait le vide , et qui

viennent crever à la surface. L’eau elle-même laisse échap-~ per de pareilles bulles provenant d’une certaine quantité d’air qu’elle peut absorber , et qui devient invisibl e pour nous tant qu’il est combiné avec sa substance , mais qu’on peut lui enlever, comme nous venons de le dire, en la délivrant du poids de l’air extérieur, de même que l’on y parvient encore en augmentant sa force élastique par la chaleur. De plus , si l’eau que l’on place ainsi sous le récipient de la machine pneumatique a été préalablement chauffée jusqu’à 20 ou 3o degrés , on la voit bientôt bouillir dès que l’on a donné quelques coups de piston , quoique cette température soit bien au-dessous de celle qui détermine l’ébullition sous la pression ordinaire de l’atmosphère. Cela s’accorde avec ce que nous avons vu précédemment que la température de l’ébullition de l’eau s’abaisse à mesure que la pression atmosphérique diminue $ mais nous ne faisons que montrer ici ce phénomène dont nous expliquerons plus tard les lois.

Lorsque les substances que l’on place ainsi dans le vide produisent des vapeurs , il faut prendre garde que ces vapeurs ne soient pas de nature à altérer les pistons de la pompe , en corrodant les matières dont ils sont formés. Si l’on veut introduire de pareilles substances dans le vide , il faut employer un instrument que l’on appelle un manomètre , et que nous décrirons plus loin.

On peut aussi se servir de la machine pneumatique pour prouver l’égalité de chute de tous les corps dans le vide , comme nous l’avons indiqué page

Enfin , on produit encore plusieurs autres phénomènes curieux, en disposant l’air dans des appareils fermés , de manière à augmenter son ressort par sa condensation , ou par la diminution de la pression extérieure. On emploie ce ressort pour élever l’eau dans des tubes, ou la lancer en jets d’eau dans l’air. Ce sont là des jeux de physique que l’on comprendra sans peine au moyen de ce qui précède , dès que l’on aura vu les appareils.

Mais une des applications les plus utiles de la machine

DES POMPES A LIQUIDES ET A GAZ. 2o3

pneumatique , c’est la faculté qu’elle nous adonne de peser Fair et les gaz. Je ne parierai ici que de Fair atmosphérique. Supposons que Fon prenne un ballon de verre muni d’un robinet travaillé comme nous Favoris dit, pag. 198, et que Fon pèse d’abord ce ballon ouvert et dans Fair libre. Le poids P, que Fon trouvera , sera égal au poids de l’enveloppe de verre , moins le poids de Fair que cette enveloppe déplace. Faites le vide dans ce ballon , fermez-le; et , dans cet état, pesez-le.de nouveau. Son poids Pf sera alors égal à celui de l’enveloppe de verre , moins le poids du volume total d’air qu’il déplace , et qui est plus grand que la première fois cFune quantité égale à toute la capacité intérieure. Par conséquent, si la température et la pression atmosphérique sont restées exacte-* tement les memes dans les deux expériences , si , de plus , vous avez fait parfaitement le vide , vous n’aurez qu’à retrancher, du premier poids P, le poids plus petit Pf, et la différence P — P' sera le poids de Fair que votre ballon contenait, dans les circonstances oh vous avez opéré. On trouve ainsi , qu’à la température de la glace fondante , et sous îa pression de om,y6 , un litre d’air atmosphérique sec pèse i£r,3oo • mais quoique ce résultat soit très-exact , comme on le verra par la suite , je ne le donne ici que comme une approximation telle qu’on pourrait se la procurer par le procédé que je viens de décrire j car il arrivera bien rarement que Fon puisse opérer précisément dans les circonstances que j’ai indiquées. Il arrivera plusrarement encorequela température et la pression restent tout-à-fait constantes pendant le cours des expériences * enfin , la vapeur aqueuse qui est toujours mêlée à Fair , en quantité plus ou moins considérable , fait encore varier son poids. Il faut savoir calculer l’influence de toutes ces causes , et en corriger l’effet, pour pouvoir réduire toutes les pesées à un même terme , tel que celui que je viens de donner* mais quoiqu’il nous reste encore beaucoup de connaissances à acquérir avant d’arriver jusques-là, j’ai jugé utile de donner , dès à présent, l’approximation précédente pour le poids de Fair, parce que cette connaissance approchée nous suffira pour donner tout de suite la dernière

BIESUHE DE LA DILATATION

précision à plusieurs résultats importans que nous découvrirons bientôt.