DE FORCE ÉLASTIQUE

Cet appareil est représenté par la figure 6 de la planche V.

ABCD est une grande cuve en métal, munie de deux ap* pendices coniques semblables XYZ. Deux serpentins égaux en cuivre rouge, de lo mètres de long et ayant 8 millimètres de diamètre intérieur, sont disposés symétriquement dans cette cuve. Par l'une de leurs extrémités, ces serpentins communiquent avec le gros robinet V; par Tautre, chacun de ces serpentins communique avec un calorimètre EFGH, Ë'F'G'H'. On a cherché à rendre les deux calorimètres aussi identiques que possible; je vais donner la description de Tun d'eux.

ahcd est un tube central, de 12 millimètres de diamètre intérieur, qui communique par une tubulure horizontale O avec Tun des serpentins de la cuve ABCD, et par un^ seconde tubulure horizontale e avec mie boîte annulaire en métal efghy garnie d'une série de rondelles annulaires métalliques portant des échancrures. La figure 7 représente l'un

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de ces anneaux avec son échancrure abcd. L'anneau qui est immédiatement au-dessus, et celui qui est immédiatement audessous, ont leurs échancrures diamétralement opposées à celle du disque intermédiaire, c'est-à-dire en cih'dd! ; de telle sorte que l'air, au sortir du tube central abcd (fig. 6), est obligé de circuler en spirale dans la boîte annulaire efgh avant de s'échapper du calorimètre par le tube vertical ik.

Le tube central a^c^? est surmonté d'une pièce métallique semblable à celle qui est représentée planche IV (fig. 12), mais renversée. Il est muni en 'outre, intérieurement^ d'un petit disque j?j^,dont l'orifice, exactement rodé, a un diamètre de 8 millimètres égal à celui des serpentins de la grande cuve ABCD. Un cône métallique /^ termine la vis r; il est ajusté de manière à fermer exactement l'orifice du disque xy quand la vis r est poussée au refus. Lorsqu'au contraire la vis r est suffisamment soulevée, l'air trouve en xy un passage dont la section est égale à celle des serpentins de la grande cuve.

La petite portion de chacun des deux serpentins de la grande cuve> qui est comprise entre la soudure au dehors du cône XYZ et son entrée dans le calorimètre correspondant, est exactement la même des deux côtés. Pour neutraliser autant que possible l'action de l'air ambiant sur ces deux portions, on les a entourées d'un petit cylindre en carton, dont les parois sont à i millimètre de distance du tube métallique.

Les calorimètres sont munis de thermomètres à mer* cureT,T', très-sensibles et rigoureusement comparés, ainsi que d'agitateurs 9 m n, 9 W/i' qui reçoivent un mouvement d'agitation uniforme d'un moteur unique.

Je nie bornerai à cette description sommaire de l'appareil; les autres parties utiles, qui s'y trouvent, seront expliquées dans l'exposé que je vais faire des procédés d'expériences.

Les premières expériences qu'il convient de faire ont pour but de donner aux deux calorimètres exactement la même valeur calorimétrique en eau, et de constater par l'expérience s'ils sont influencés de la même manière par les causes perturbatrices extérieures.

J'ai dit précédemment qu'on s'était attaché à rendre les calorimètres aussi semblables que possible; mais on ne peut pas espérer le réaliser complètement. On pèse les deux calorimètres, avant de les ajuster dans l'appareil ; l'un pèsera P, l'autre P + ^. Si c représente la chaleur spécifique du métal qui les compose, la valeur en eau du premier calorimètre sera Pc; celle du second sera (P+/>)c. Leurs valeurs calorimétriques seront ég[ales si l'on met dans le premier calorimètre un poids M d'eau, et dans le second un poids M — pc.

Les deux calorimètres ont la même valeur en eau, mais il faut savoir si ils subissent la même influence des causes perturbatrices. S'il en est ainsi, les deux calorimètres doivent subir la même variation de température quand ils sont traversés, simultanément, par la même quantité d'air qui leur arrive avec la même vitesse et avec le même excès de température.

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Pour cela on procède comme il suit :

La cuve ABGD est remplie d'huile chauffée à une température T que Ton maintient à peu près constante pendant toute la durée de Texpérience.

Les robinets V, R et R' sont dans la position que montre la figure 6. Les vis r et r' sont soulevées de façon que Tair trouve dans les deux cs^orimètres une section de passage qui n'est jamais moindre que 8 millimètres.

L'air est comprimé préalablement dans le grand réservoir sous une pression F; mais on continue à faire marcher la pompe de compression pendant l'expérience pour qu'elle rende au réservoir à peu près l'air qui en sort.

Le réservoir à air communique avec le robinet V de l'appareil par la tubulure U. On a mastiqué dans cette tubulure un tube capillaire en verre, par lequel l'air comprimé se détend et qui règle ainsi la vitesse avec laquelle le gaz circule dans l'appareil.

Lorsque tout est disposé pour l'expérience, on observe la variation des thermomètres T et T' pendant les lo minutes initiales pour obtenir le premier élément nécessaire au calcul des effets produits par les causes perturbatrices ; puis on ouvre la communication de la tubulure U avec le réservoir à air comprimé.

* L'air se détend par le tube capillaire en verre, il arrive dans le tube MS avec une pression très-peu différente de celle de l'atmosphère extérieure ; il traverse le premier serpentin de la cuve ABGD, passe par le tube P'O' dans le calorimètre E'F'G'H^ auquel il abandonne son excès de température ;

Il sort par la tubulure/' i\ suit le tube i'k^ et descend

SUR Là Détente des gaz. 966

par le tube S'N' dans le second serpentin de la cuve ABGD qu'il traverse en reprenant de nouveau la température T;

Enfin il traverse le second calorimètre EFGH dans des conditions identiques à celles où il a traversé le calorimètre E'FG'H', et il s'échappe par le tube vertical en traversant le robinet R, dont la tubulure l communique avec un

grand compteur à gaz. Les indications de ce compteur, dont la graduation a été rigoureusement vérifiée, permettent de calculer le poids de Tair qui a traversé l'appareil.

Lia conduite de l'expérience et l'observation des thermomètres T, T',T" se font exactement comme dans mes autres expériences pour déterminer la capacité calorifique des gaz ; je ne m'y arrêterai pas.

Lorsqu^on a fait écouler une quantité suffisante d'air, on interrompt la communication avec le grand réservoir d'air, et on achève l'expérience comme à l'ordinaire.

Si toutes choses sont égales pour les deux calorimètres, comme on a cherché à le réaliser, les deux thermomètres T et T' montreront la même variation de température^ Mais si, dans un certain nombre d'expériences successives, l'un des calorimètres montre constamment une élévation plus grande de température, il suffit d'augmenter un peu la quantité d'eau pour amener 1 égalité des effets. Le principe de la méthode consiste donc à égaliser les calorimètres le plus exactement possible, par les soins apportés dans la construction , et par l'égalité calculée de leur valeur calorimétrique, et à achever ensuite la compensation par laddition à l'un d'eux d'une petite quantité d eau qui doit rendre égales les deux moyennes déduites d'un nombre suffisant d'expériences.

On s'assure si la compensation est réellement obtenue, en faisant une nouvelle série d'expériences où Ton fait marcher le courant d'air en sens contraire. Pour cela, on tourne de 90® les robinets U, R et R'. L'air passe alors d'abord par le calorimètre EFGH, et il échappe dans le compteur après avoir traversé le calorimètre ETF'G'H'. L'inversion de la direction du courant ne doit pas troubler Tégalité des valeurs données par les deux calorimètres.

On fait des expériences, toutes semblables, en faisant passer dans les deux serpentins de l'air sous haute pression.

Pour cela on ôte de la tubulure U le bout du tube capillaire en verre par lequel se faisait la détente de l'air comprimé dans les expériences précédentes, et Ton mastique ce tube capillaire dans l'une des tubulures / et L\ que l'on fait communiquer ensuite avec le compteur à gaz. L'air traverse alors tout l'appareil avec la pression qu'il avait dans le grand réservoir à air, et il ne se détend qu'à sa sortie.

On reconnaîtra encore ici si les deux calorimètres donnent des valeurs égales.

On se propose de reconnaître si la capacité calorifique en poids de l'air, sous pression constante, varie avec la valeur de cette pression.

On mastique le tube capillaire en verre dans la tubulure S y

les robinets U,R et R' étant disposés comme le montre la figure 6.

L'air traverse alors le calorimètre E'F'G'H' sous haute pression; il se détend en S après sa sortie de ce calorimètre, et passe avec la pression atmosphérique par le second serpentin de la cuve, puis par le calorimètre EFGH.

On comparera ainsi la capacité calorifique de Tairsous la pression F avec la capacité calorifique de la même quantité d'air sous la pression atmosphérique. Si les deux capacités calorifiques sont parfaitement égales, les élévations de température des deux thermomètres ne le seront pas, parce qu'il y aura plus de chaleur transmise par conductibilité au calorimètre qui reçoit l'air comprimé qu'à celui qui reçoit l'air sous la pression de l'atmosphère (tom. II, pag. 211), Ce fait sera d'ailleurs mis en évidence par les variations de température que l'on observera sur les deux thermomètres pendant les 10 minutes initiales, et pendant les 10 minutes finales, où l'air ne traverse pas l'appareil. Il est démontré de même par la comparaison des expériences des paragraphes I et II. L'expérience donnera l'égalité des deux capacités calorifiques quand on aura fait les corrections pour les causes perturbatrices d'après les observations des 10 minutes initiales et des 10 minutes finales.

On peut encore ici appliquer l'inversion du courant d'air, faire passer l'air comprimé successivement dans l'un, puis dans l'autre calorimètre.

Pour comparer notre capacité calorifique spéciale^ définie (p. 594)9 c'est-à-dire avec détente^ à la capacité calorifique

SOUS la ûression constante de Tatmosphère, on procédera de la manière suivante :

Le tube capillaire en verre n'entre plus dans l'appareil. Les robinets V, RetR' restent disposés comme le montre la figure 6. La vis r reste aussi dans la position que la figure indique, c'est-à-dire laissant l'orifice xy entièrement ouvert. Mais on descend la vis r' jusqu'à ce que, pénétrant dans l'orifice x'y\ elle ne laisse plus qu'un interstice capillaire par lequel le gaz peut passer.

Dans ces conditions, l'air traverse, sous haute pression, le premier serpentin de la cuve ABCD; il pénètre, sous haute pression , dans le tube central âVdd! du calorimètre E'F'G'H' ; il se détend dans l'interstice capillaire que lui laisse le cone/7' et traverse, sous la pression atmosphérique, la boite annulaire éf^K de ce calorimètre. Ainsi, dans ce cas, le calorimètre F/F'G'H' donne bien la capacité calorifique spéciale que j'ai définie page 694.

L'air, sortant sous la pression atmosphérique du calorie mètre E'F'G'H', traverse le second serpentin de la cuve, où il seréchaufi*e,puis le calorimètre EFGH auquel il abandonne sa capacité calorifique sous pression atmosphérique constante.

Nous venons de comparer la capaéité calorifique avec dé^ tente à^la capacité calorifique du même gaz sous la pression constante de l'atmosphère. Mais nous pouvons aussi, avec notre appareil, comparer la capacité calorifique avec détente à la capacité calorifique sous la haute pression initiale restant constante.

Pour cela, on laisse les vis r et / dans la situation qu'elles avaient dans les expériences précédentes, et on tourne de 90^ les robinets V, R et R'.

Avec cette nouvelle disposition, Tair comprimé traverse l'un des serpentins de la cuve ABCD ; il traverse sous haute pression le calorimètre EFGH, passe par le second serpentin de la cuve, se rend sous haute pression dans le calorimètre ET'G'H', où il se détend jusqu'à la pression atmosphérique^ pour s'échapper finalement par le compteur.

Enfin, il est évident que l'on peut faire l'inversion des calorimètres, c'est-à-dire faire fonctionner l'appareil de manière que la détente de l'air comprimé se fasse dans le calorimètre EF6H au lieu de se faire comme précédemment dans le calorimètre Ë'F'i

L'appareil que je viens de décrire existe depuis longtemps dans mon laboratoire ; je le destinais à une série de recherches qui devaient servir à contrôler mes anciennes expériences sur le même sujet. Le temps m'a manqué jusqu'ici pour l'utiliser, et dans la crainte qu'il en soit encore ainsi par la suite^ j'ai cru convenable d'en publier la description.