I. — EXPÉRIENCES AVEC L'ANQEN APPAREIL MODIFIÉ PAR L'ADDITION
D'UN SECOND CALORIMÈTRE.
Les expériences de 1 854 et de 1 855 ne présentaient pas une concordance assez parfaite dans leurs résultats pour me satisfaire complètement. Je résolus en i864 de les reprendre en faisant subir aux appareils dçs* modifications propres à faire connaître les causes des divergences et à les faire disparaître.
Je craignais surtout que, dans mes expériences anciennes, le gaz complètement détendu ne séjournât pas assez longtemps dans le calorimètre pour ^ mettre exactement en équilibre de température avec lui. Sous cette préoccupation, je disposais l'appareil comme le représente la figure 8, planche IV.
Le gaz est toujours comprimé, préalablement, dans le grand réservoir de 253 litres 23 de capacité.
Ce réservoir communique avec une pièce en bronze U à cinq tubulures r, r , r", r^'\ r'", munies chacune d'un robinet.
La tubulure centrale r communique avec le grand réservoir à gaz comprimé.
La tubulure r" communique avec le grand manomètre à mercure qui indique la force élastique du gaz.
La tubulure r' communique avec un serpentin en cuivre abce^ de 1 5 mètres de long, placé dans une cuve ABCD remplie d'eau, que Ton maintient dans une agitation continuelle à Taide de l'agitateur N m m\ et dont la température diffère peu de celle de l'atmosphère ambiante. '
L'extrémité e de ce serpentin s'engage, par une tubulure et à l'aide d'un mastic à la résine, dans le réservoir calorimétrique IJLM.
Ce réservoir calorimétrique communique, par un tube capillaire en argent w', avec un second calorimètre, de dimensions beaucoup plus petites, et qui est disposé exactement comme ceux que j'ai employés pour déterminer la capacité calorifique des gaz sous la pression de l'atmosphère. La vis micrométrique R permet d'intercepter complètement la communication du gaz entre les deux calorimètres, ou de faire passer le gaz du premier au second avec plus ou moins de rapidité.
La figure 12 donne une coupe agrandie de la pièce contenant la vis régulatrice. Son inspection suffira, je pense, pour en faire comprendre le jeu.
Les deux calorimètres sont munis de thermomètres trèssensibles et d'agitateurs mus d'un mouvement parfaitement régulier.
Je vais expliquer maintenant la marche d'une expérience double, c'est-à-dire successivement, par compression et par détente.
Le gaz est comprimé préalablement dans le grand réservoir ; on mesure sa force élastique sur le grand manomètre à air libre. Les robinets r\ r'", r"", sont fermés, les robinets r et r sont ouverts , enfin, la vis régulatrice Jl laisse
SUR LA DETENTE DES GAZ. j85
libre la communication entre les réservoirs d'air des deux calorimètres. Ainsi Tair est sous la pression atmosphérique dans les deux calorimètres* Après une agitation continuelle et régulière des trois agitateurs, on procède à lexamen de la variation de température dans les deux calorimètres pendant les dix minutes initiales ; puis, serrant fortement la vis R, on ouvre brusquement le robinet r\ Le gaz du grand réservoir se précipite dans le récipient calorimétrique IJLM, mais il traverse le long serpentin de la cuve ABCD, et, comme ce serpentin n'a qu'une faible section intérieure qui ne dépasse pas un millimètre, l'équilibre de pression ne s'établit dans les deux réservoirs qu'au bout de quelques minutes. On peut donc espérer quib le gaz arrive dans le récipient IJLM avec la température à peu près invariable de l'eau de la cuve ABCD. On note d'ailleurs, comme à l'ordinaire, la variation de température du calorimètre, de minute en minute^ jusqu'à ce que cette température ne soit plus influencée que par les causes extérieures^ ce que Ton reconnaît facilement à la constance des variations ; enijn on procède à Tobservation des dix minutes finales.
On fernae alors le robinet y, et l'on desserre la vis régulatrice R. Le gaz passe du calorimètre IJLM au petit calorimètre OP, ou il se détend complètement dans le tube capillaire u\ et. il parcourt sous une pression très- peu différente de celle de l'atmosphère les boites superposées pour s'échapper par la tubulure p avec la vitesse moléculaire acquise. On note, de minute en minute, les températures des thermomètres -des deux calorimètres jusqu'à ce que la détente soit complète et que les calorimètres ne subissent plus que les variations produites par les causes T. III. 99
extérieures, enfin on note de nouveau les variations des calorimètres pendant les dix minutes finales. "
Le calcul des expériences se fait comme précédemment d'après les éléments fournis par lobservation : je n'y reviendrai pas et je me contenterai d'inscrire les données du nouvel appareil :
Poids du grand calorimètre en laiton avec tous ses accessoii^es. ^SSS^'So
Valeur eo eau 4385,5. 0,0940= 4 ra,24 Poids de Feau fournie par la jauge pour chaque expérience 2661,00
Valeur en eau du calorimètre M =: 3073,24
Log M =3,4875965
Poids du petit calorimètre avec agitateur, etc., etc. 353*^40
Valeur en eau 353, 40. 0,094 = 33,22
Poids de Teau donnée par la jauge pour chaque expéiîence 633,90
Valeur totale en eau du petit calorimètre m = 657,12
Log m = 2,8176447
Les trois thermomètres, très-sensibles, qui donnent les températures de la grande cuve ABCO et celles des deux calorimètres, ainsi que le thermomètre qui donne la température de l'air ambiant, sont rigoureusement comparés entre eux, chaque jour, en les plongeant dans la grande cuve ABGD. Enfin le système représenté pai: la figure est enveloppé de parois de planches minces efi sapin pour éviter l'influence des courants d'air irréguliers.
Le poids de l'air à o®et sous la pression h qui remplit le réservoir contenant SS'*" 622 d'air à o® et sous la pression de 0^760 se calcule par la formule
pour laquelle on a :
LogAïs 2,7047569
i^Bss 8,334779^ Log C = T2, 1 804 1 89
Pour avoir le poids de l'air qui remplit le rçservoir calorimétrique IJML, on calcule avec la même formule, mais en multipliant le résultat par le rapport
6>45oi5 '3^;5^=:o,«6744i,
dont
I,og = 7,îa386io.
Dans la première période, par compression, \fi grand calorimètre fonctionne seul, et les anciennes formules s'y appliquent complètement.
Dans la période par détente , le second calorimètre intervient en ramenant le gaz détendu à la température de ce calorimètre. Il lui abandonne ainsi lïne quantité de chaleur r/ = mit, de sorte que Ton a :
Q=zM^^+ moi.
Enfin, si Ton désire que le gaz qui est sorti par la détente et celui qui est resté dans les calorimètres conservent leur température primitive, c'est-à-dire celle qu'ils possédaient dans le grand calorimètre avant Touverture de l'orifice de détente, il faut ajouter à Q deux quantités de chaleur s et s' que nous définirons de la manière suivante :
La température primitive du gaz dans le grand calorimètre étant 0, la température initiale du petit calorimètre de
788 Ml^MOIRE
détente étant t^ et sa température finale i^ on peut admettre que la totalité du gaz s'écoule avec la température moyenne
^ . Ainsi le gaz qui s écoule au dehors s'abaisse de 0 à ^^ ;
il emporte donc avec lui une quantité de chaleur
Le poids ir de gaz, qui reste dans le grand calorimètre après la détente, baisse de la température 8 à la température O' ; il perd une quantité de chaleur
/ = ic.o,a375 (ô— ô').
Ces deux quantités s et ^ de chaleur doivent être ajoutées à la quantité de chaleur que les deux calorimètres ont perdue par suite de la détente , de sorte que la somme qui est d ésignée par Q dans nos tableaux est :
Du reste, les quantités s et y sont ordinairement si petites, qu'on peut les négliger, et c'est ce que j'ai fait souvent dans les tableaux suivants.
Première série ( mai i864)*
. Par compression.
ni.
Tf
i5,ia
AO
o*iai68
o,ia444
aj97
o,aa
n. I firtn
o.i6oa
Par Mente.
Aô o®ii8ii o,u54i o,ia595
8/ o*o3i9 o,oa65 o,oai8
MAO 362,98 354,69 387,08
rr^ 0,1657 o,i547 o,i5o7 F— H
Moyenne de F— H = a463"o,
Q i par compression = o,i6ai
Moyenne de ^-^ | ^^^ ^^^^^^ ^ ^^,5^^
Deuxième série (niai i864).
Par compression.
MAO
i6oa3
0,267521 8aa,i4 i3,7i
Par détente.
AO
MAO
At
mSx
Moye
nnedeF— H =
Moyenne de ^
Q ( par compression 2z: 0,
ri 1 -^^ 1'.. ^m.^
Les moyennes de ^^ sont ici très -faibles ; cela tient
probablement à quelque fuite de gaz qui n'a pas été reconnue pendant l'expérience.
SUR LA DifTBNTE DES GAZ. 79 1
Troisième série (mai i864)-
Par compression.
ic 6>'o85 6,059 MS6 6,066 6^o5i
i5*47 16,75 16189 16,90 i7fi^
A6 o*»5ft90 ^o,a5a69 0,28298 o,a43i4 0,27627
MAO 777>*3 778j37 869,69 747f55 849«o3
q 3,96 i3,io 149^5 12,24 14)05
Par détente.
àA 0^25267 o,235i4 0,26443 0,22091 o,2656
At 0^0106 0,0446 o,o584 o,o563 0,0425
/tiAt 6,982 29,326 38,4o 37,006 ^7»93
■,^ Il 0,1567 0,1604 • 0,1539 0,1 547 o,i6ft3
Moyenne de F— H = 4994,6
Q ( par compression := 0,1 ^3 8
Moyenne de
F ^- H ) par détente =0,1576.
79^ IMEMOIBE
Quatrième série (mai i864).
\ Par compression,
\. If. III. IV.
F *68i4""a3 63oa,64 649i,5a 6286,19
Tt 6>'o58 6,o58 6,o58 6,1 ai
Mâô 931,87 881,10 878,93 869,15
q 'aa,4i 19,^7 i^»9i «j^o
AO 0*29705 o,a8476 0,38728 0,26755
MA6 9ia,90 875,18 882,74 822,24
At 0*0717 o,o52'o 0,0744 0,0467
wAt 47, i5 ,34,ai 4.8,88 ^0,73
Moyenne de
Moyenne de F — H = 57oo""4
Q \ par compression = o, 1 585
F — H ' par détente = o, 1 602,
SUR LA D^TEIHTE DES GAZl
Cinquième série (juin i864)-
Par compression»
VU
