UÉHOIRE

page 606 pour des pressions moindres, on forme le tableau suivant :

Kict* de pr««aIoa Rcfraiaiiwment

pcodubuit rtcoDleiDcnt. inbl ; pu le gu. Talcnr de Vi.

38591 — 81,960 — a,ia38

On voit que le refroidissement augmente plus rapidement que l'excès de pression qui produit l'écoulement.

Le refroidissement considérable que le gaz acide carbonique subit par sa détente lorsqu'il conserve la force vive acquise, explique plusieurs phénomènes que l'on observe sur l'acide carbonique liquéfié dans l'appareil Thilorier. Ainsi, ouand l'acide liauide s'échaDoe du réservoir nar un

Lorsqu'on laisse échapper du réservoir, par un orifice capillaire, V acide gazeux qui forme atmosphère au-dessus de l'acide liquide, on reconnaît que Torifice se bouche fre* quemment par des petits cristaux d'acide solide. C'est encore le froid résultant de la détente qui produit ces congélations momentanées.

En résumé, mes expériences avec les tubes capillaires en argent prouvent que, lorsqu'un gaz circule , même avec une grande vitesse, suivant des parois très-étendues, il n'y a pas de dégagement sensible de chaleur que l'on puisse attribuer au frottement des molécules gazeuses sur ces parois.

Cette conclusion est en opposition avec lés idées généralement admises, et Ton peut citer beaucoup de faits qui semblent la contredire. J'indiquerai les plus importants:

Un projectile, qui traverse l'air avec une grande vitesse, s'échauffe beaucoup. On attribue ce fait à la chaleur qui serait dégagée par le frottement du projectile contre les molécules de l'air qu'il traverse.

Les bolides traversent notre atmosphère avec une extrême vitesse ; ils s'échauffent ainsi jusqu'à devenir incandescents, jusqu'à fondre complètement, ou seulement à leur surface. On attribue encore ce fait à la chaleur dégagée par la friction contre les molécules gazenses.

Je crois que, dans les deux cas, le dégagement de chaleur provient d*une autre cause, et qu'il est dû uniquement à la chaleur dégagée par la compression de Vair.

Lorsqu'un mobile traverse l'air avec une vitesse plus

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Selon moi il n'y a de chaleur dégagée par le frottement de deux corps que lorsque leurs molécules ne sont pas libres, cest-à-dire quand elles sont sous Tinfluence d'une fprce quelconque d'agrégation. D'après nos observations, la liberté absolue n'existerait réellement que dans les fluides immatériels tels que Téther qui transmet les vi|;>rations lumineuses. Elle n'est pas parfaite dans nos gaz, et par cela seul le mouvement d'un gaz le long dune paroi solide, doit dégager une certaine quantité de chaleur qui résulte uniquement de la transformation en chaleur de la perte de force vive subie par les molécules pour vaincre leurs résistances intérieures. En tous cas, mes expériences prouvent que cette quantité de chaleur est si petite pour l'air atmosphérique qu'elle échappe à nos moyens d'observation.

Les liquides présentent tous plus ou moins de viscosité, ce qui prouve que leurs molécules ne possèdent pas une mobilité parfaite. Le passage d'un liquide à travers un tube doit donc dégager une quantité sensible de chaleur qu'on n'a pas besoin d'attribuer au frottement, et cette quantité doit varier pour les divers liquides. J'ai fait, à plusieurs reprises^ des expériences à ce sujet, mais elles ne sont pas encore assez complètes pour que je puisse les publier.

Enfin, dans les corps solides, surtout dans ceux qui jouissent d'une grande dureté, les molécules ont très-peu de mobilité; le frottement de ces corps, les uns sur les autres, peut donc produire un dégagement considérable de chaleur, même quand il n'y a pas désagrégation. En tout cas, la chaleur dégagée provient de la transformation d'un mouvement extérieur sensible en un mouvement vibratoire moléculaire autour de la position d'équilibre, qui ne se manifeste que par

tique d'un corps peut s'apprécier par la vitesse avec laquelle il transmet un ébranlement. La vitesse de propagation est plus grande dans les solides que dans les liquides ; elle est plus grande dans les liquides que dans les gaz. Les gaz doivent donc s'éoarter pins des lois mathématiques de l'élasticité que les liquides et que les solides ; c'est en efTet ce que l'expérience démontre.

Dans la détente dynamique de nos gaz réels, nous devons tenir compte, à la Ibis, des réactions moléculaires et des changements de vitesse. L'ignorance dans laquelle nous sommes de la constitution moléculaire des corps ne nous permet pas de calculer l'effet calorifique produit, dans chaque cas, par les réactions moléculaires. Elle ne nous permet pas d'avantage, selon moi, de calculer sûrement les changements de force vive moléculaire, et d'en déduire les quantités de chaleur qui leur correspondent.

Prenons, en e^et, un des cas les plus simples et qui se présente souvent dans mes expériences : supposons de l'air atmosphérique comprimé dans un grand réservoir, et qu'on ouvre un oriBce circulaire de la section S; supposons, pour .simplifier encore, que l'oritice se termine par un tube de la même section et d'une longueur indéfinie, n'exerçant aucune action calorifique, ni résistante, sur ie gaz. Désignons par

s la section de l'orifice et da tube, exprimée en màtre carré,

p la vitesw du gas sortant, k l'orifice ou dans une section délerminée du tube,

au bout du temps t compté à partir du commencement de l'écoulement, y la force élastique, exprimée en millimètres de mercure, que l'air possède dans

cette section au même instant, S sa tempintnre.

dant à la demie somme des forces vives acquises pendant récoulement

1,^932 S p fv^dt

fi

'jg, 760 E / I + aô

Pour chaque expérience, il faudra trouver la fonction spéciale qui lie les variables yj (^, 0 à la variable indépendante^; cela sera très-difBcile dans la plupart des cas.

Les expériences que j'ai décrites dans la première partie de ce mémoire présentent le cas le plus simple, où la fonction est indiquée d'avance. En effet, prenons comme exemple l'expérience VI du tableau de la page 655 :

L'air arrive avec une vitesse V, sous la pression (F + H), dans un tube dont la section est S et qui est situé à Tintérieur du calorimètre;

Il se détend dans Tintérieur du calorimètre en subissant des variations de force vive, mais dont nous n'avons pas à nous préoccuper;

Enfin, il sort du calorimètre par une tubulure de section S', ayant la force élastique H de l'atmosphère extérieure, et une vitesse V.

Or, la force élastique F + H varie très-peu dans ces expériences; nous la supposerons constante;

La force élastique H est également constante; nous la supposerons égale à 760. Mais si les forces élastiques F -f- H et H sont constantes, les vitesses V et V le seront également;

Enfin, la température 6 change si peu qu'on peut la regarder comme constante.

On a d'ailleurs

hi 4

P = o^454a9, /i = o^oo909y 6=3i5^23«

Dans le tube du calorimètre qui précède le fil capillaire d'argent, on a

d'où

1^2932 F+760 ^T+To -^6^^=0,00909

Dans le tube de sortie, on a

1,293a H a . — r— T -TT- V = o'oo909

d'où

Gomme la température est constante, que les forces élas* tiques H et F sont constantes, par suite que les vitesses V et V sont elles-mêmes constantes, on a pour

La demie-somme des forces vives du gaz entrant — Y*.

Pour la demie-somme des forces vives du gaz sortant — V*.

Ainsi dans son passage à travers le calorimètre, le gaz a acquis un accroissement de force vive

correspondant à une quantité de chaleur, représentée par

et qui est donnée par le calorimètre. Si Ton calcule cette quantité de chaleur d'après les valeurs numériques que je viens de donner, on trouve

Or Texpérience directe nous a donné pour cette expérience Q = 287, 9, quantité beaucoup plus faible. Je devrais en conclure que les réactions moléculaires intérieures ont donné de la chaleur et non du froid. Mais je n'ai aucune confiance dans la méthode que je viens de développer; ainsi, dans notre calcul des effets calorifiques produits par l'accroissement de force vive, nous avons parfaitement négligé la considération des réactions moléculaires^ qui nous préoccupe tant dans l'étude du phénomène général.

L'appréciation des effets calorifiques produits par les réactions moléculaires et par les changements de force vive devient encore bien plus difficile quand on veut tenir compte de la constitution de la molécule du gaz. Pour un gaz simple on peut admettre, sans qu'on puisse le contester, que la molécule se compose d'un seul atome, par conséquent qu'il n'existe entre les molécules que des forces centrales. Mais, pour les gaz composés, il faut bien admettre que la molécule se compose de plusieurs et souvent d'un grand nombre d'atomes. Dans ce cas il faudra tenir con^pte, non-seulement des réactions moléculaires auxquelles nous attribuons les écarts de la loi de Mariotte , les variations de la dilatation, ^tc, etc., mais aussi des réactions qui prennent naissance dans chaque groupement d'atomes qui constitue une molécule. L'effet calorifique produit par ces dernières T. IIL 85

réactions peut dépasser beaucoup celui qui résulte des réactions moléculaires. C'est à une cause de ce genre que j'atrtribue les anomalies si considérables que le gaz acide carbonique présente par rapport à l'air dans la plupart des mesures calorimétriques. Ces anomalies sont beaucoup trop grandes pour qu'on puisse les attribuer à un plus grand écart de la loi de Mariotte.

SUR LA DérENTE DES GAZ. 6y5