TOME PREMIER

Recherches, Expériences et Vues nouçelies sur la Flamme^

et Observations sur la Combustion des Mélanges gazeux.

Par Sîr Humph&t Datt.

XjORSQu'uifE lampe de sûreté, en tissn métatliqtie , brûle daus un mélange très-explosif d'air et de gaz inflammable du charbon de terre, la lumière est faible et pâle ; au contraire, riea de plus brillant que la flamme d'un courant du même ga2, brûlé dans l'atmosphère. M. Dav j s'est proposé de déterminer la cause de cette différence*. U a fait voir, que l'éclat et la densité de la flamme dépendent du charbon qui se dépose dans le dernier cas , et qui entre en combustion dans rétat solide. En général, suivant lui, l'intensité de la lumière des flammes, dans lesquelles une matière solide et fixe est produite, comme dans la combustion du phosphore, par exen^ple , dépend de ce corps solide ; et Ton peut snppléer à sa production, en plaçant au milieu des flammes, des corps, même incombustibles.

Ed poursuivant ses recherches sur la flamme, m. Davy, dans un atéoQoire important, i.^ discute les effets de la raréfaction de Tair sur la flamme et l'explosion ; a.^ il considère l'influence de la chaleur ; 3>9 il examine l'effet que produit , sur la flamme et la combustion, lo mélange des suostances gazeusesqui sont étrangères à ce phénomène^ 4-^ î' présente quelques vues générales sur la flamme , et indique certaines apphcations qu'on peut faire des résultats à la pratique et à ]a théorie.

h Le degré de raréjOetcUon > qui fait cesser la combustion,

yi8 APPENDIt.

diffère pour chaque corps inflammable* Ainsi le eaz hydrogène s'éteint lorsque la raréfaction s'élève à dix fois ; le gu hydrogène percarboné soutient à-peu-prés le même degré de raréfaction. Le gaz oxide de caitione s'éteint, lorsque U raréfaction est de cinq fois* II faut qu'elle soit de trente fob pour que le soufre s'éteigne; et pour le phosphore, de soixante fois; le gaz hydrogène phosphore brûle dans Tair le plus raréfié par la machine pneumatique.

II. La raréfaction des gaz par la chaleur n'est point on obstacle k leur combustion et à leur explosion ; mais , à cer* taines élévations de température, îl y a explosion ou combustion dans des atmosphères , ou raréfiées ou condensées.

III. Une quantité déterminée d'un mébnge de deux parties de gaz hydrogène et d'une partie de gaz oxigène en volume, cesse de s enflammer, en la mêlant avec différentes

Îroportions de divers fluides élastiques. L'effet de ces uides élastiques doit dépendre principalement du pouvoir qu^ils possèdent d'enlever^ plus ou moins vite , le calorique aux particules contiguës; et ceci tient probablement à deux de leurs propriétés, leur conductibilité et leur capacité'

IV. La flamme est une matière gazeuse, chauffée an point d'être lumineuse, et jouissant d'une température qui sur* passe la chaleur blanche des corps solides. Lorsqu'on essaie défaire passer la flamme i travers une gaze métallique très* serrée, à la température ordinaire, ce tissu refroidit le gaz

3ui le traverse , de manière à réduire sa température an* essous du degré auquel il est lumineux. C'est sur cette

i que l'humanité doit à sir H. Davy ; selon la nature plus ou moins combustible des gaz ^ la largeur des mailles du tissu métallique, et l'épaisseur des fils dont ce tissu est formé.

M. Davy rappelle ses observations précédentes sur la combustion lente et sans flamme; ilieur aonnepkis de dévelop* pement , et en déduit un moyen ingénieux d'ajouter ai^ avantages delà lampe de sûreté. Si , dans un mélange explosif de gaz, on introduit un fil de platine, après l'avoir chaufle, <^ fil devient rouge et reste dans cet état , jusqu'à ce que le mélange ait perdu sa vertu explosive. La vapeur d'éther, d'aï* co(^l, d'esscnde de térében^ioe et de naphte, présente ^

MESimË DIS TBltfilLàTXTESS, STC. 719

même effet; et cet effet est dû à h combustion lente oui se Sait sans inflammation. La chaleur , qui se dégage de la va-

Seur, suffit pour fiedre rougir le métal, mais non pour pro< uire rînflammation des gaz» Des dirers métaux avec lesquels M.DaTy essaya de prodm're les mêmes phénomènes, ce furent le platine et le palladium qui lui réussirent le mieux ; et la raison en parait être, quib conduisent mal la chaleur, et qu'ils ont de faibles capacités, comparativement aux autres mé^ taux.

On peut juger, par cet aperçu du travail de sir H. Davj •ur la flamme et les différentes espèces de combustion , combien ses (Aservations, sur ce sujet d'un si gratid intérêt, sont ingénieuses et importantes '.

Recherches sur la mesure des températures et sur les lois

de la communication de la chaleur»

Par MM. DuLoiia et Petit*.

Ce mémoire se compose de deux parties* La première, qui a pour objet spécial la mesure des températures, contient des recherches étendues sur la dilatation des corps par la ehaleur , et .«ur leurs capacités k diverses températures. La seconde partie traite de la communication de la chaleur; elle comprend les lois du refroidissement des corps plongés dans un fluide^ de nature, de densité et de température quelconques. Nous suivrons dans cet extrait le même ofdre que dans le mémoire où nous avons exposé les résuhats de nos recherches,

PRSHiiRE PARTIS.

Les expériences de MM. Gay-Lussac et Dalton ont fait j3^,,jim^,j^ connaître depuis long-temps la loi de la dilatation des gaz <^«* w^dans Tintervalle des températures de la glace fondante et de Vébullition de l'eau. En opérant d'abord par les procédés ordinaires 1 nous nous sommes assurés que cette loi se maintenait acnlessous de o^ jusqu'aux températures voisines de

' Jocirn, it riosUtntion royale, TkJ> III, p. 134* Phîl Trans. 1S16 et i8in. Atm. de Cbim. et de Phys. , tom. III, p. lag, et IV, p. a6o et 347.

' J.« dois à l'obligeABCe de M. Petit, profesf^eur de physique à CEcolo polytechnique ^ cet extrait fait par hii du grand et importaDt traTsil <pii lui e$t eommnii avec M. Dulông.

^%0 AP^SHDIZ.

1» coogétation du merànre. Ainsi, dans une étendae d^eatt* ron 140^^ le thermométce à mercure et le thermomètre à air ne présentent aucune discordance sensible.

Pour continuer cette même comparaison dans les températures «levées, nous avons été forcés de recourir à des méthodes nouvelles ^qui nous paraissent comporter tonte 1| précision dont les recherches de cette nature sont siiscep« tibles.

Notre appareil se compose d*une cuve rectangulaire de cuivre tov^e de sept décimètres de longueur , d'un décimètre de largeur et d'un décimètre de profondeur. Cette cuve porte sur l'une de ses petites faces latérales deu douilles, dont Tune sert à introduire dans une situation horizontale un thermomètre a mercure, et dont Vautre retient l'extrémité ouverte d'un tube qu'on place horizontalement i la même hauteur que le thermomètre. Ce tube est parfaitement desséché et contient de Pair pareillement sec.

La cuve repose sur un fourneau construit de manière

3u'il puisse chauffer également de toutes parts : on la remplit 'une huile fixe qui peut, comme on le sait^ supporter nne température de plus de trois cents degrés sans bouillir. Cette cuve est fermée par un couvercle percé de plusieurs oavertures : les unes sont traversées par des thermomètres vertieaux qui servent à s'assurer que toutes les parties de la masse sont à la même température ; les autres portent d^ tiges armées de volants , dont la rotation produit dans le liquide une agitation assez vive qui a pour objet d'établir Tuoiformité de température.

Le tube qui renferme Pair se termine du côté de la douille par un tube capillaire fort court qui sort en partie de la cuve. Ce petit tube, dont on va connaître Pusage, ne partiape pas complètement, il est vrai , à Péchauffement du reste de h masse; mais la quantité d^air qu'il renferme est tout-à-faic négligeable.

Voici maintenant la marche suivie dans chaque expérience : on échauffait d'abord la cuve jusqu'à une température peu distante de celle qu'on voulait atteindre, et Ton fermait alors toutes les issues du fourneau. La chaleur tendant à se mettre en équilibre dans tout l'appareil, la température de l'huile s'élevait encore de quelques degrés, et parvenait bientôt à son nuiximum, où elle devenait quelque temps

MtSVftS DES TIMPéftlTURSS) EtC. ^t

statioimanre, et pAr conséquent facile à mesurer avec préci''' sîoD . Elle éutt alors indiquée par le thermomètre horizontal^ qu'on enfonçait assez avaat dans f huile pour que toute la colonne de mercure y plongeât : au même instant on fermait au chalumeau la pointe clSlée de la partie eitérieure dd tube à air et l'on notait la hauteur barométrique. Cela fait , on retirait le tube et on le transportait (hns une chambre séparée dont la température était à-peu-pris invariable ; on le plaçait yerticj^cment, et-jde manière que sa pointe pion* geât dans un bain de mercure parfaitement sec. En cassant cette pointe, le mercure remontait jusqu'à ce que l'équilibre fût établi avec la pression extérieure : on laissait alors \é tube dans cette situation pendant un temps suffisant pour qu'il prit exactement la température de la chambre, qu'indiquait un diermOknètre très*sen$ible suspendu à peu ae dis* tance. Lorsque cet éqûiUbre de température s'était produit , OD mesurait, à Taide dWe échelle vertica)e armée d'un ver«> nier, la hauteur de la cobnne soulevée dans le tube. On observait en même -temps la hauteur barométrique, et la difjference de ces hauteurs faisait connaître l'élasticité de l'air fi-oid :' on retirait alors le tube en prdnanft toutes les pré^ cautions nécessaires pdur y retenir lemercure dont se com-^ posait la colonne qui avait été soulevée. On pesait le tube et Je mercure qu'il contenait^ ion- pesait ensmie ce même tube successivement vide et^eotièrenront plein de mercure; te*^ traodiaiit du résuhat de cette dernière pesée ceux des deux premières, on avait les- poids de deux volumes de mercure é^flux, Tun au volume de Fuir froid , Vautre au volume de l'air chaud ; et de ces poids^^ontconcluart les vohmes qu'on ramenait ensuite à ce qu'ils auraient été sous ta même près-* sion, puisqu'on connaissait ^élasticité de l'air froid ^ qui avait été mesurée, comme nous l'avons indiqué, ei celle de Veit, chaud qui était égale à la pression de l'atœosfiAière à Thistant ou l'oo avait fermé le tube.

Qnoîcnie les résultats obtenus par le procédé que nous Tenofeis de décrire se soient toujours parfattenlent*accordéi entr'eux , nous avons encore cherdié à les rvérifier en fcisant usage d'une méthode différente.

Dans ces nouvelles expériences, nous nous sommes servis d'un tube à air d'une beaucoup plus grande capacité que daus les premières, et placé delà même manière; seulement

7» APFkKBIX.*

le tube trte^roit qui lui était soudé se recourbtiti sa sortie de la cuve , et se prolousetit dans une longueur d'entiroi cinq décimètres ; on chauffait eo prenant les précautioiu ordinaires; et lorsqu'on avait atteint la teopératare stationoaire, et qu'on avait noté la hauteur barométrique, oo po^ tait sous rextréfDÎté ii^érieure du tube vmical ime capsule pleine de mercure faten sec; on lassait refroidir le tobe jusqu'à ce que Itraile eût à<^u-près répris la tempéntore de l'air. Pendant toute la durée de ce refroidissement, k mercure montait dans le tube Tcrttcai, et ne s'arrêtait qoe lorsque l'air iotérieiir était complètement refroidi. La force élastique de cet air était alors égale k la pression extérieare de l'atmosphère , diminuée de la>banteur de la cobnDe soulevée*, celle de lair chaud était égsde.à la bailleur barométrique observée à rinstant oà la température était stationoaire; on pouvait donc calculer, au moyen de la loi de Mâciotie, quelle aurait été la dilatation dé l'air s'il eût toujours codaervé la même élasticité* On conçoit d'aifieurs que , pour rendre ce procédé complètement exact, il a fallu tenir covpte à-la-fois, et de la dépression capillaire que le mercnreéproove dans le tube très-éiroît ou il s'élèvs, e tde l'effet produit par b rentrée dans le grand tube d'une petite portion de l'air froid contenu dans le tube vertical*

Les résultats obtenus par ce -nouveau procédé ont dodseulement confirmé ceux que le poemier avait fournis ; ib ont encore af^ris que la loi de Mariotle se vérifie à toeres les températures, en sorte que les cbangemens d'élasticité que la chaleur produit dans un gaz dont le volume reste constant , sontassujétis aux mêmes lois que les changeneas de volume de ce fluide , quand sê pression ne varie pas.

Enfin lest mêmes experknces ont montré qiie rideod|é parfaite de dilatation de tous les fluides élastiques, obserfée déjà entre o"^ et loo'', se mainlenait à toutes les tempéra* tures.

Les résuhats définitif des expériences que nous vcaoïu de décrire,ae trouvent rassemblés dans le taUeattsuivaat,(|Bi comprend l'écbelle com{riète du mercure d^>uis sa congé* lation jusqu'à son ébuUition , c'est-à^ire un intervalte d'eoviron 40a».

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Les 'fioaibres contenus ims It seconde et la troisième cokmae sont corrigés de la dilatation da Terre <{ue nous ' £?rons bientôt connaître.

La connaissance de la dilatation lAisolue du mercure est , iHUânatatioii coaime on le sait^ d'une nécessité indispensaÙe dansoin aa*^L«.

Srand nombre dt recherches expérimentales; aussi est-il peu e déCermiaatioas de ce genre ^oi aient donné Ueu à tant de recherches; mais la discordance des résultats obtenus par les physiciens^ laissait encore beaucoup de doutes à c^ égard. C'est afki deles dissiper cpie nous avons repris cette question , à laquelle nous avons donné tout-le développement dont fUe est susceptible, en étendant nos expériences jusqu'aux limites de Féchelle du thermomètre a mercure. Le procédé dont noM aroas fait usage et qui nous parait d'une grande exactîtvde^ a d'ailleurs ravantaee de taire connaStore immédiate* mnaâ la dîlalation absolue «1 mercure, sans qu'il soit besoin êe tenir ocHupte de l'expaunon des- vases dans lesqu^ ce lipide est renfermé* Cette condition était m£spensable pour l'objet que nous nous proposiofis, ainsi que nous allons nientôt l'expUqtier.

Le procédé dont nous patfons est fondé sur cette loi

d'hydrosUtIque, que lorsque deux masses Uquides comme* oiquent entr elles par ud tube horizontal, les hauteurs verticales de leurs surfaces sont en raison inverse de leurs den* sites. H soit de là , qn'eo mesurant exactement les hauteurs de deux colonnes de mercure contenues dans les branches tfno siphon de verre renversé et maintenues, f une à oo et Vautte à une tenipérature donnée, 01^ pourra du rapport des baa«» leurs conclure celui des densités et de celui-ci déduire la dilatation cherchée; il est claif, en outre, qu'on obtiendra ainsi la dilatation absolue, pnisoue la forme des vases n'influant en rien sur la pression des liquides qni y sont renfermés, leurs dilatations ne peuvent pas Trffecter davantage. Cest sur ce prhicipe qu'est fondée la constiruction de l'appareil que nous allons décrire succinctement.

Le tube recourbé qui coutîéDt le toercure'se compose de deux brandies verticales communii[uant ensemble par on tube horizontal exactement dressé, eft conservant, dans tonte ?on étendue la même épaisseur de verre et le même diamètre intérieur; ce tube horizontal repose' sur une forte barre de fer, en forme de T, appuyée elle-même solidement mr - ses trois pieds sur une table de bois très-épnsse. La face supérieure de cette barre, exécutée avec soin, porte dent niveaux i angle droit au'on règle à l'aide des vis situées aux quatre anglçs de la table.

jCbacune des deux branches verticales dn siphoa est formée par l'assemblage de deux tubes de calibres très-différens soudés l'un à l'autre. En donnant au tube inférieur on petit diamètre, on diminue beaucoup la masse totale du ner* cure, et en le terminant par un tube plus larce, on segarautit de l'erreur que pourrait occasionner Pinegalité de Tefifet capillaire due à la différence de température des deux colonnes.

Le tube recourbé étant bien assujéti dans tontes ses parties , il resuit k disposer l'appareil . de manière à oommoniquer à chacnne des deux colonnes la température couve- Dable^ Rien n'était plus simple pour la ootonne qu'on voulait entretenir à séro. On y est parvenu en Pentootant d'uo krge cjdmdre de fer-blanc mastiqué dans le bas autour ^ k barre de fer , -et qu'on remplissait de glace p3ée jusqu'i la hauteur du mercure dans le tube. Quant a la colonne qoi doit être édiatt£fée| die ae trwve dans l'axe d'un cylindre

MBSVRS des TEUFtRATIïRCS, ETC. ^aS

de cuivre rouge fermé dans le haut et dans le bas par des plaques que Ton fiie à Taide d'un grand nombre de vrs d'acier. Ce cylindre y maintenu de toutes parts dans Fintérleur d'un fourneau, est rempli d'une huile fixe qu'on échauffe peuà-peu jusqu'à la température à laquelle on veut faire Tobservatipn. Pour connaître cette température avec précision, nous nous sommes servis d'un genre de thermomètre d'une

Jrande sensibilité, et dontnous avons fait fréquemment usage ans le cours de nos* expériences. Dans le cas dont il s'agit, ce thermomètre avait un réservoir cylindrique occupant toute la hauteur du vase de cuivre et se terminait en denors par un tube capillaire recourbé, dont l'extrémité se rendait dans une petite capsule. Ce thermomètre rempli à o^, laisse sortir d'autant plus de mejrcure qu'il est plus échaufïe; etle poids de ce mercure,comparéàcequisortpourunéchauffementde looo, fait connaître avec une extrême exactitude la température moyenne du bain d'huile.

11 nous reste enfin à indiquer le moyen employé pour mesurer les hauteurs des colonnes. Le micromètre qui a servi à cet usage, se compose d'une règle épaisse de cuivre • qu'on peut rendre verticale avec une grande exactitude, et le long, de laquelle glisse une lunette horizontale. Tout l'instrument peut prendre, en outre ^ un mouvement azimuthal, ce qui permet, comme on le voit, de mesurer la différence de hauteur de deux points qui ne sont pas dans la même verticale. Ce micromètre, posé sur un plan de marbre, était successiyement dirigé sur les sommets de la colonne froide et de la coIoDue chaude et sur un repère invariablement fixe, dont rélévation au-dessus de Taxe du tube horizontal avait été préalablement mesurée avec un grand soin.De ces trois observa tioos, il était facile de déduire tes hauteurs des, dioux colonnes, et par suite la dilatation absolue du mercure.

Le tableau suivant contient les résultats moyens d'un grand nombre d'expériences faites à l'aide de f appareil que nous venons de décrire;. On a joint aux dilatations du mercure, les températures qui s en déduisent, quand on les suppose uniformes. Ces températures sont celles qu'indiquerait un thermomètre à mercure dont l'enveloppe aurait la même loi de la dilatatigo^que le liquide qui y serait eontenu.

▲ FPERDIX.

delà dilaltaon de l'air.

Dil«latie«f iBoytwiei abiolaea dn mercart.

deUdUabtioadamerciit rappoUe miifoinc.