C*H 4 + 2CO* = 4CO + 4H
Si ces réactions s'effectuaient complètement, il n'y aurait pas de carbures d'hydrogène dans le gaz produit. Mais, en réalité, cette transformation n'a pas lieu, et le gaz mixte produit par le passage d'un mélange d'air et de vapeur d'eau sur du charbon maigre porté au rouge contient, outre les gaz que nous avons indiqués plus haut, principalement du méthane et de l'éthylène.
11 est important, au point de vue de l'étude des gazogènes, de connaître le pouvoir calorifique et la composition du gaz produit. Ce sont ces déterminations que nous allons maintenant indiquer.
3. Pouvoir calorifique inférieur. — Pouvoir calorifique supérieur. — On
appelle pouvoir calorifique inférieur (Hcizwert, en Allemagne; unterer Heizwert, en Autriche) le nombre de calories-kilogrammes dégagées par la combustion complète de 1 mètre cube de gaz à 0° sous la pression normale, l'eau étant supposée à l'état de vapeur à 100°.
Le pouvoir calorifique supérieur (Verbrennungswârme, en Allemagne; obérer Heizwert, en Autriche) est égal au pouvoir calorifique inférieur augmenté de la quantité de chaleur dégagée par la condensation de la vapeur d'eau à 100° et par le refroidissement de l'eau produite de 100° à 15° C, soit environ 600 calories-kilogrammes par kilogramme d'eau.
La différence entre ces deux pouvoirs calorifiques est beaucoup plus considérable que celle qui existe entre les deux puissances calorifiques absolues des combustibles solides ; elle peut en effet atteindre jusqu'à 7 à 8 0/0 du pouvoir calorifique inférieur.
Par contre, il n'y. a pas lieu de spécifier si la combustion se fait à volume constant ou à pression constante, parce que la différence deces deux pouvoirs calorifiques est négligeable ( t ).
4. Détermination du pouvoir calorifique par l'appareil de Mahler. — L'appareil deMahler, que nous avons décrit plus haut, permet de connaître le pouvoir calorifique supérieur d'un gaz combustible. Pour cela on fait le vide dans l'obus exactement jaugé. On le remplit une première fois de gaz. On recommence la manœuvre delà machine pneumatique pour obtenir un nouveau vide de quelques millimètres de mercure. On remplit une dernière fois l'obus de gaz sous la pression atmosphérique et à la température du laboratoire.
L'opération s'achève comme nous l'avons indiqué pour les solides. Toutefois il est bon de ne pas perdre de vue la circonstance suivante. Il faut se garder de diluer legaz àétudier dans une quantité d'oxygène telle quele mélange cesse d'être combustible. Avec legaz d'éclairage^ 5 atmosphères d'oxygène suffisent; avec les gaz pauvres (gaz h
0) L. Marchis, Thermodynamique, t. Il, p. 48 (Paris. Gauthier-Viilars, 1905; Grenoble, A. Gratier).
l'air ou gaz mixte), il ne faut pas dépasser une demi-atmosphère, mesurée au manomètre à mercure.
Les gaz sur lesquels on opère sont emmagasinés dans des gazomètres à l'eau saturée de gaz ou à l'eau salée, suivant les cas; ces gaz sont donc saturés d'humidité au moment de leur introduction dans la bombe.
La méthode de M. Mahler exige que l'on ait une machine pneumatique pour faire le vide dans la bombe.
5. Détermination du pouvoir calorifique par l'appareil de M. A. Witz. —
M. Witz( 1 ) a modifié ce procédé de manière à le rendre aussi simple que possible. Il a construit une bombe eudiométrique facile à manier, qui se prête au remplissage sur la cuve à mercure et supprime l'emploi de la machine pneumatique.
L'appareil de M. Witz est formé d'un cylindre d'acier A (fig. 27) de 60 millimètres de diamètre intérieur sur moins de 2 millimètres d'épaisseur ; sa hauteur est de 90 millimètres, ce qu lui donne une capacité d'environ 255 centimètres cubes. Deux couvercles B et C sont vissés sur le cylindre et en effectuent la fermeture hermétique par simple interposition d'un papier huilé. Le couvercle supérieur B porte l'excitateur d'étincelle e ; le couvercle inférieur C est muni d'une soupape autoclave D, qui débouche dans un ajutage cylindrique de 27 millimètres de diamètre. Ce second couvercle présente une déclivité de la circonférence au centre de manière à faciliter l'écoulement complet du mercure par l'ouverture centrale.
Toutes les surfaces sont nickelées; le constructeur indique son poids, afin que, par le calcul, on puisse déterminer le poids en eau.
La bombe étant complètement remplie de mercure, on la renverse sur ce liquide à la façon d'une éprouvette ; le mélange tonnant y est introduit, en le transvasant d'une cloche dans laquelle il a été préparé h l'avance ; on se sert pour cela d'un tube de caoutchouc que l'on amène à la partie inférieure de la bombe. Grâce à une pression convenable exercée sur la cloche qui contient le gaz, celui-ci passe dans la bombe en soulevant la soupape D. La forme conique du fond permet à la bombe de se vider complètement et de se remplir entièrement du mélange de gaz combustible et d'air, à une pression légèrement supérieure à la pression de l'atmosphère. On rétablit l'égalité en desserrant un peu la soupape D, pendant un instant très court, de manière à iivrer issue a l'excès de gaz. On lit alors au baromètre la pression atmosphérique, et l'on prend pour température du gaz celle de la cuve à mercure.
Le mélange de gaz combustible et d'air est préparé sur la cuve à eau, en se servant de l'ampoule représentée sur la figure 28. Cette ampoule, fermée par un robinet R à la partie supérieure, se termine à la partie inférieure par un bout effilé ; le gaz ou l'air arrive par le
Calorimètre de M. A. Witz (Demi-grandeur d'exécution).
Fig. 28. — Ampoule de M. A. Witz pour la préparation du mélange combustible introduit dans le calorimètre.
0) A. Witz, Moteurs à gaz et à pétrole, t. I, p. 94; — voir aussi Annale* de chimie et de physique, 6 # série, t. VI, octobre 1885.
. GAZ MIXTE OU GAZ PAUVRE. - POUVOIR CALORIFIQUE, COMPOSITION CHIMIQUE 75
haut, au travers d'un tuyau de caoutchouc, et il se substitue lentement à l'eau qui s'écoule par le bout. On vide le contenu d'une ampoule daqs une cloche, en glissant l'ampoule en dessous dans l'eau et en ouvrantle robinet R. Si l'on mélange 6 ampoules d'air et 1 ampoule de gaz, on a un mélange tonnant au 1/7 6 ; c'est la proportion employée habituellement pour le gaz de ville. Pour les gaz pauvres, on fait de préférence un mélange de an pour un, Tair étant souvent additionne d'oxygène pour assurer une combustion complète.
La bombe étant remplie d'un mélange de gaz combustible et d'air ou d'oxygène, on l'introduit dans un calorimètre qui mesure 100 millimètres de diamètre sur 200 millimètres de hauteur et dans lequel on verse environ 1 litre d'eau jaugée à l'avance, de manière que la bombe soit bien noyée. On fait passer l'étincelle et on termine l'expérience comme nous l'avons indiqué plus haut dans la méthode de Mahler.
Prenons un exemple.
Mélange de 1 volume de gaz d'éclairage et de 6 volumes d'air
Poids d'eau contenue dans le calorimètre 999,865 grammes
Poids en eau du calorimètre, de la bombe et du thermomètre 120,994 —
Poids total en eau 1.120,859 —
Elévation de température 0°,1627
Température initiale du gaz 15° C.
Pression atmosphérique 776 mill. de mercHre
Chaleur dégagée .' 182,4 calories-gr.
Le volume de la bombe étant égal à m ,257, la quantité de chaleur dégagée par 1 mètre cube <fu mélange gazeux étudié, mesuré à 0° et sous la pression de 70 millimètres de mercure, est
D'après la composition du mélange, cette expression représente la quantité de chaleur
dégagée par - de mètre cube de gaz d'éclairage mesuré à 0° sous la pression de 760 millimètres
de mercure. La quantité de chaleur dégagée par 1 mètre cube de gaz d'éclairage mesuré à 0° et sous la pression de 700 millimètres de mercure, ou le pouvoir calorifique supérieur du gaz d'éclairage, est donc
*, = 7 X (i + 15 X -3) ^ X ^ X 182,4 = 5.136.000 calories-grammes ou 5.136 calories-kilogrammes.
6. Méthode calorimétrique à température constante* — La méthode de la bombe calorimétrique, que nous venons d'exposer, est la seule méthode vraiment scientifique permettant de connaître le pouvoir calorifique d'un gaz. Sous la forme que lui a donnée M. Witz, elle est aussi vraiment industrielle. Toutefois elle demande une installation de laboratoire. Aussi a-t-on proposé d'autres méthodes qui, à première vue, semblent plus simples, mais sont, en réalité, d'une application aussi délicate que la précédente.
Toutes ces méthodes calorimétriques sont dérivées de la méthode calorimétrique dite à température constante, indiquée par M. d'Arsonval. Le principe de cette méthode est le suivant. Supposons qu'un phénomène dégageant de la chaleur se produise dans une certaine enceinte; si, au fqr et à mesure de la production de ce phénomène, on absorbe, par un pro-
cédé convenable, la chaleur dégagée, la température de l'enceinte restera invariable et le phénomène se produira toujours dans les mêmes conditions de température; il pourra être observé dans des conditions bien déterminées. Par exemple si, sous une pression constante, on fait brûler un gaz dans une enceinte à température invariable, la combustion se produisant toujours dans les mômes conditions, les diverses expériences pourront être comparables entre elles. Or on maintient la température invariable en refroidissant immédiatement les gaz produits par la combustion et déterminant la quantité de chaleur qu'ils dégagent
durant ce refroidissement. En d'autres termes, si la combustion a été complète, oja peut déterminer le pouvoir calorifique du gàz dans des conditions déterminées de température et de pression. C'est sur ce principe que sont fondés les calorimètres que nous allons maintenant décrire.
