AUTRES QUE L'AIR ATMOSMIÉRIQUE
Jusqu'ici on na déterminé directement la vitesse de propagation du son que dans Tair atmosphérique. Pour les autres gaz, on a eu recours à la méthode indirecte, en cherchant à déterminer la note que rend un même tuyau d'orgue quand il donne le son fondamental dans différents gaz.
Soient:
X, la longueur, supposée constante, de Tonde fondamentale du tuyau;
N, le nombre de vibrations qui correspondent à cette onde quand Tair atmosphérique résonne dans le tuyau ;
y, la vitesse de propagation du son dans Tair atmosphérique , nous aurons
Y = XN.
Si V N', V représentent les mêmes éléments pour un autre gaz, nous devons avoir
V = MiV d'où
Le rapport des deux vitesses est donc égal à celui des
nombres de vibrations qui appartiennent aux notes fondamentales que le tuyau émet dans les deux gaz.
Cette théorie admet comme incontestable un fait qui a été longtemps controversé : savoir que la longueur X est absolument la même dans un tuyau à même embouchure, quelle que soit la nature du gaz qui forme le milieu élastique.
Quoi qu'il en soit, je me suis proposé de déterminer rfir^ctement la vitesse de propagation d'une onde dans quelques gaz, notamment dans ceux dont la préparation, en grande masse, ne présente pas de trop grandes difficultés; j'ai dû me borner à Tacide carbonique, à l'hydrogène et au gaz de l'éclairage.
Je ne pouvais pas espérer trouver une longue ligne de tuyaux d'une plus petite section que celle de la route militaire; je me décidai donc à faire les expériences dans cette localité, en profitant des additions que j'avais faites à la conduite pour mes expériences sur l'air atmosphérique sous diverses pressions.
L'opération présentait des embarras et des difficultés sérieuses, car il s'agissait de préparer en plein air, au milieu d'une route très-fréquentée par les piétons et par les voitures, une quantité de gaz assez considérable pour chasser complètement l'air qui remplit une longueur de 'tuyaux de 900 mètres.
Or, nos tuyaux ont o™io8 de diamètre; la longueur de la ligne entre les stations A et B, qui doit servir aux expériences, est de 567 mètres. De plus, comme on a conservé la même disposition que pour les expériences sur la vitesse du son dans l'air sous diverses pressions, on a continué la
DE r«A BOUTS MILITAIRE. ia5
ligne jusqu'à la station G; de sorte quelle avait une longueur totale de 896 mètres.
La capacité de la ligne des tajaux de A à B est de S^^^% La capacité de la ligne des tuyaux de A à C est de S*%i
J ai admis que Tair était complètement chassé des tuyaux, au moins dans l'espace compris entre A et B, quand j'avais envoyé par Touverture A un volume de gaz de i5 à ao mètres cubes.
BXPIÎRIENCBS SUR LE GAZ ACIDE CARBOlflQUE.
La ligne des tuyaux est disposée comme pour les expériences sur la vitesse du son dans de l'air sous difFérentes pressions. L'orifice A est muni de l'appendice en laiton à robinet (fig. 8, planche II) ; la membrane est placée en B, comme la figure !i8 le montre; enfin, la seconde extrémité C des tuyaux est fermée par une plaque qui porte une tubulure permettant la sortie de l'excès du gaz.
On prépare lacide carbonique en faisant agir l'acide chlorhydrique sur des fragments de marbre ; 1 00 kilog. de marbre sont répartis dans trois grandes bonbonnes en grès à deux tubulures. Par Tune des tubulures on fait arriver un courant continu d'acide chlorhydrique, dont on règle la quantité avec une pince de serrage qui rétrécit plus ou moins le tube de caoutchouc amenant l'acide. La seconde tubulure porte un tube de verre muni d'un robinet et sert au dégagement du gaz acide carbonique. Le gaz fourni par chaque
I!i6 TUYAUX A GAZ DE 0"*lo8
bonbonne traverse l'eau d'un grand flacon laveur^ et se rend dans la ligne des tuyaux par la tubulure D de Tappendice (fig. 8).
Tjorsqu'une bonbonne a reçu une grande quantité d'acide chlorhydrique, il faut faire sortir le liquide provenant de la réaction sans avoir à démonter l'appareil. Pour cela, on arrête l'arrivée de l'acide et on ferme le robinet de la tubulure par laquelle le gaz se dégage. La pression s^éiève alors dans la bonbonne, et elle force le liquide chargé de chlorure de calcium de s'écouler par le tube qui amène ordinairement Tacide, et dont rextrémité inférieure descend jusqu'au fond. IjSl bonbonne peut maintenant recevoir de nouvelles quantités d'acide chlorhydrique.
L'acide carbonique, débité simultanément par les trois bonbonnes, pénètre dans la conduite par l'orifice A et chasse devant lui Tair qu'il fait sortir par la tubulure de l'autre extrémité G. En recueillant de temps en temps, dans une cloche, une petite quantité du gaz sortant, on peut apprécier le degré de pureté du gaz de la conduite.
La dissolution des i oo kilog. de marbre introduits dans les bonbonnes, était à peu près complète après 5 heures. Cependant le gaz recueilli à la tubulure G renfermait encore une quantité sensible d'air. La journée était trop avancée pour que l'on pût songer à faire une nouvelle préparation de gaz. Je me décidai à faire une première série d'expé* riences sur ce gaz, bien que j'eusse des doutes sur sa pureté, même dans la première partie ÂB de la conduite qui intervenait seule dans les expériences.
DE LA ROUTB MIUTAIRE. I27
série (a8 décembre i86â)«
L*onde est produite par le pistolet à poudre, que)i'on ma-r nœuvre comme à Tordinaire.
Une double oscillatioD du pendule vaut 201,70 doubles vibrations du diapason. , Température du tuyau = 1 2*0, /= io""46, H &ss 763,5.
McaÉtaniie s.
Moyenne = 109,10
. V = a64*46 V. = a58»78 Vo'= a58»io
Pour éviter, pendant la nuit, la rentrée de Tair dans les tuyaux, on a fermé le robinet de la tubulure G, et on a fait arriver de Facide carbonique par l'orifice A jusqu'à ce que le gaz intérieur montrât un excès de pression de ao centimètres d^eau : on ferma alors le robinet A.
Deuxième série (itq décembre).
Lie lendemain au matin, on constata encore un excès no* table de pression dans les tuyaux. Les appareils à dégagement d'acide carbonique étaient prêts à fonctionner; on les fit marcher pendant quatre heures, le robinet G étant ouvert.
ia8 TUYAUX A GAZ DE 0"lo8
On ferma alors le robinet G, en laissant encore arriver de Tacide carbonique jusqu'à ce que le gaz intérieur montrât un excès notable de pression ; après quoi on ferma le robinet R de la station de départ A. La ligne de tuyaux restant chargée d'acide carbonique avec un excès de pression, Ton n'avait pas à craindre l'altération du gaz pendant le temps nécessaire pour disposer les expériences sur la vitesse du son. Je n'ai pas produit Tonde foulante par un coup de pistolet, mais par l'entrée subite d'une petite quantité d'acide carbonique plus comprimé, à l'aide de la disposition que j'ai décrite page 49- Le réservoir M était rempli, cette fois, d'acide carbonique avec un excès de pression de o™i5 de mercure. Le départ de l'onde était marqué par le petit système à lamelle de laiton de la figure 8.
Vexcèê de preaaion mis dans le réserroir M est de o*x5*
La température dans l'intérieur du tuyau est 1 3'a, /= i i"^3i , H =i 75a|S.
Une oscillation du pendule vaut 101,77 vibrations du diapason.
Runln MembraMB.
3 io5,6S
5 loStOO
7 io8^o3 $ 107,33 y 108,1 5
Moyennes 107,56
V = a6«-33 V,= a6a»oo Y.'= a6o-ai
DE LA ROUTE MILITAIRE. 1 aq
Troisième série (3i décembre).
On produit Tonde par le coup de pistolet à poudre, en fixant la bride qui porte le pistolet sur la bride D de la figure 8.
Membrane B.
fr io8,»7
5 io5,65
Moyenne e= 107,60
V = a68»5o y. =: a6a"ao
^\ del d représentent les densités de deux gaz à la même température et sous la même pression, V et V les vitesses de propagation d'une onde dans les deux gaz, on doit avoir, d'après la loi de Newton,
Supposons que l'un des gaz soit l'air atmosphérique, et que
l3o TUYAUX A GAZ DE 0""lo8
i soît la densité de l'acide carbonique par rapport à Tair ; alors
y== y et Ion a ^ = y j.
L'expérience a donné pour Facide carbonique î = i,5^9 ; c'est la densité réelle de ce gaz, par suite on a
r = V7jli5 = o>'
Je prends pour V la vitesse Vo = 33 1,91 qui a été obtenue dans l'air sec pour l'onde produite par le pistolet à poudre (page 118), pour V dans l'acide carbonique sec la valeur V©' = a6o™4i d^ la troisième série où l'onde avait été produite également par le coup de pistolet et dans les mêmes circonstances ; alors
v: - ^ït;^ = '''^^^^'
Cette valeur est un peu plus faible que celle qui est donnée par la théorie de Newton ; on doit en conclure que la vitesse réelle de propagation de Tonde dans Facide carbonique est un peu moindre que celle que Ton déduit de la théorie. On ne peut pas attribuer cette différence à une impureté du gaz, car il ne pouvait s'y trouver que de l'air atmosphérique qui aurait augmenté la vitesse. Elle est due à ce que l'acide carbonique s'éloigne beaucoup plus que l'air de l'élasticité parfaite.
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