PREMIÈRE PARTIE

I. — Chaleur absorbée par P expansion duri gaz qui sort cTun réserifoir où il est comprimé y en traversant un petit orifice en mince paroi.

La première partie des expériences que je vais décrire a été faite en i85o, à l'époque où je faisais mes expériences pour déterminer les chaleurs spécifiques des gaz sous pression constante. J'ai employé le même appareil avec quelques modifications que je vais indiquer. Il est représenté tome II, planche I, fig. 7, et il a été décrit en détail dans les pages 69 et suivantes de ce volume. Je ne répéterai pas cette description ; je me contenterai d'indiquer la légère modification que l'appareil a subie pour ces nouvelles recherches.

Le tube en métal oxa qui joint la vis régulatrice U au serpentin placé dans la cuve ÂBGD a une section uniforme, sans étranglement, dont le diamètre est de 8 millimètres ; le petit manomètre MNM' est remplacé par un autre de dimensions beaucoup plus grandes, qui permet de noter des pressions de plusieurs atmosphères.

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L'extrémitéydu serpentin qui s'engage dans te calorimètre W se prolonge jusqu^au milieu de la grande boîte inférieure a^e^/ de ce calorimètre (tome II, planche I, fig. lo). Cette extrémité/* est fermée par une plaque mince de métal, percée en son centre d'une ouverture capillaire.

Lorsque l'appareil est disposé pour une expérience, le réservoir V renferme le gaz comprimé sous une pression que Ion mesure sur le grand manomètre à air libre, et à une température que l'on note sur le thermomètre T.

La grande cuve ÂBCD est remplie d'huile, constamment agitée, et que l'on maintient à une température sensiblement constante ;

Enfin le calorimètre est rempli d'eau que Ton agite continuellement et d'une manière parfaitement uniforme.

Au moment oii l'on fait partir le compteur à secondes, on observe la température du calorimètre, puis on suit pendant lo minutes la variation qu'elle éprouve par les causes extérieures. On obtient ainsi les prratiiers éléments néc*essaires pour établir la formule à l'aide de laquelle on calcule l'effet des causes perturbatrices extérieures, ou pour construire la courbe graphique que l'on utilisera pour le même objet*

A la fin de la dixième minute on ouvre brusquement, et complètement, le robinet R qui est à large ouverture. Dans une expérience préliminaire, la vis mierométrique a été tournée de telle façon que le manomètre MNM' indique une pression/* que l'on maintiendra constante pendant toute la durée de l'àipérience. Ainsi le gas s'édiappe du réservoir V avec un grand excès de pression; il traverse l'orifice que lui laisse la vis régulatrice U de manière à établir une pression

SUR LA DÉTENTE DES GAZ. SSg

absolument constante pendant toute la durée de l'écoulement dans le serpentin de la cuve ABGD. Arrivé à Textrémité/* sans changer de pression 9 il traverse lorifice capillaire ^ se détend dans les boites du calorimètre et s*échappe dans l'atmosphère par la tubulure qui les surmonte.

Un aida surveille constamment la marche du manomètre intermédiaire MNM". En manœuvrant convenablement la vis U, il maintient sensiblement constante la pression sous laquelle le gaz arrive, pendant toute Texpérience, à Torifice capillaire de l'extrémité y* du serpentin qui pénétre dans le calorimètre.

Pendant l'écoulement de l'air, on note de minute en minute, simultanément, la température variable 0 du calorimètre, la température T sensiblement constante de la cuve, enfin la marche du grand manomètre à air libre qui indique la pression, successivement décroissante, de Fair dans le réservoir V.

Lorsqu'une quantité suffisante d'air a traversé l'appareil, on ferme brusquement le robinet R, et l'on continue à observer, de minute en minute, la marche du thermomètre du calorimètre pendant i5 minutes. Les observations des dix dernières minutes, où le calorimètre n'est plus influencé que par les causes extérieures, servent pour le calcul de la formule de correction, ou pourle tracé de la courbe graphique qu'on utilise pour le même objet.

Lorsque le grand manomètre du réservoir V est dev^u statîonnaire, ce qui n'arrive que i5 à ao minutes après la fermeture du robinet Rj on note la pression du gaz qui reste dans le réservoir V, et l'on peut calculer le poids du gaz qui en est senti.

ÔgO • Ml^MOIRK

Posons :

F la pression initiale du gaz dans le réservoir V^

F' la pression finale du gaz dans le réservoir Y,

T la température du gaz dans ce réservoir au commencement et à la fin de l'expérience»

T la température moyenne, sur le thermonnièlreà atr, du liquide de la cuve ABC 1 >, que Ton maintient sensiblement constante pendant toute la durée de l'expérieuce,

0 la température initiale du calorimètre, au moment où Ton ouvre le robinet R,

0' la température finale du calorimètre, au moment où Ton commence à observer sa variation pendant les dix minutes finales,

AO le changement de température subi par le calorimètre, après correction âvs effets produits par les causes extérieures,

P le poids du gaz qui remplit le réservoir V, sous la pression F et à la température T, avant le commencement de récoulementi

P' le poids du gaz qui reste dans le réservoir après l'écoulement, sous la pi*ossion F' et à la même température t,

p le poids du gaz écoulé par minute,

M la valeur en eau du calorimètre contenant toujours la même jauge d'eau,

f Texcès de pression sous lequel l'écoulement a lieu et qui est marqué par le manomètre intermédiaire MNM',

c la chaleur spécifique du gaz sous pression constante.

Le poids du gaz qui a traversé le calorimètre est (P — F ) ; il y entre avec la température T qu'il a prise dans la cuve

ABCD; il en sort avec la température moyenne -i- du calorimètre. Il a donc abandonné au calorimètre^ par le fait seul de son refroidissement, une quantité de chaleur représentée par

Dans notre expérience, le calorimètre subit un change-

SUR LA DETENTE DES GAZ. Sgi

ment de température AO ; sa quantité de chaleur varie de MAt; par conséquent

-(P-p')e^T-îi^)=0

MAO

représente la variation qu'il a subie dans sa quantité de cha* leur par la détente et par le mouvement de Tair ; AO ayant le signe qui lui convient.

Le calorimètre éprouverait la même variation Mao dans sa quantité de chaleur, s'il était traversé par une quantité égale de gaz qui conserverait sa pression constante, et arriverait dans le calorimètre avec une différence constante x. de température par rapport à c^lle du calorimètre. La valeur de x sera donnée par Féquation

(P~P')rx=MAO.

Nous donnerons souvent cette valeur de x dans nos tableaux. Si Ton veut connaître la différence constante y de température que le gaz devrait présenter par rapport à la température moyenne du calorimètre pour que, traversant le calorimètre sous pression constante, il lui donnât une quantité de chaleur Q, égale à celle qui est abandonnée par le fait de la détente et de la circulation de Tair, il faudra poser

(P— F)ej=Q.

Nous inscrirons surtout les valeurs de y dans nos tableaux, parce qu'elles se rapportent à un élément nettement défini.

Enfin, on peut calculer, à Taide de mes expériences, une capacité calorifique spéciale C du gaz, laquelle comprend non*seulement la chaleur abandonnée par rabaissement; de

OQtà MEMOIRE

sa température, mais en outre l'effet calorifique produit par son expansion et par son mouvement, dans les conditions spéciales à chaque expérience. On aura alors :

MAO

On pourra ainsi rapporter l'effet calorifique produit par l'expansion et par le mouvement du gaz à la capacité calorifique c du même gaz sous pression constante.

lie réservoir V dans lequel on comprime le gaz est celui qui ma servi dans mes expériences pour déterminer la cha-leur spécifique des gaz sous pression constante; sa capacité est de 29 lit. 788.

Les poids P et P' de Tair contenu dans le réservoir V au commencement et à la fin de chaque expérience, sont calculés à Taide de la formule

p=:aa-»-b;i*+c/i»

que j*ai donnée tome II, page 70, et pour laquelle on a

Log Ars?,7o47569y LogBs: 8,3347796, Log C = Ti,i8o4 1 89 (*); B et C étant positifs.

Cette formule donne :

pour A = 760", Pss^S^'Saa.

Le poids de Teau qui remplirait ce réservoir serait

38>'5aa ç- = no'jS^i .

(*) C'est par suite d'une transposition typographique que l'on trouve, tome 11» page 70, log C=sîâ»8io4i89.

SUR LA DjStENTE DES GAZ. 5^3

Les valeurs du coefficient de dilatation de Tair sous difFérentes pressions sont prises dans la table que j^ai donnée tome II , page 7 1 .

EXPERIENCES DE l85o.

Première série.

Le bain d'huile et. Teau du calorimètre sont à peu près à la même température que Tair ambiant. Ainsi , dans ce cas, le calorimètre n'est influencé que par les dégagement ou absorption de chaleur que Tair atmosphérique éprouve par sa détente au sortir de Torifice capillaire /y et par celui qui peut résulter de son mouvement à travers les boîtes qui le composent.

On a pour la valeur M, en eau, du calorimètre : Log. M := 2,82^0372. La tubulure par laquelle le gaz sort du calorimètre a un diamètre de 8 millimètres.