PROVENANT DES DISSOLUTIONS SALINES

D'après des expériences spéciales de M. Regnault, il paraîtrait que la vapeur qui prend naissance dans les dissolutions salines soumises à l'ébullition, quoiqu'à la même température que la dissolution à l'instant où elle s'en dégage, ne possède pas une force élastique beaucoup supérieure à la pression hydrostatique à laquelle elle est soumise. Ainsi, par exemple, l'eau de mer qui sert à l'alimentation des chaudièresdc bateaux, ne bout, snus la pression ntmosphénqm^, qu'à une

FORCES ÉLASTIQUES DES VAPEURS. 39

FORCES ÉLASTIQUES DES VAPEURS MÉLANGÉES

On admet généralcmeul qu'un mélange de plusieurs substances volatiles qui ne se combinent pas chimiquement, émet des vapeurs complexes dont la force élastique totale est égale, dans Tétat de saturatioDy à la somme des tensions que chacun des liquides produirait isolément à la même température. Cette proposition n*est, d'ailleurs, qu'un cas particulier de la loi générale de Dalton qu'on applique à tous les mélanges de fluides élastiques, gaz ou vapeurs. Mais, de.^ expériences peu connues de M. Magnus de Berlin^ faites en 18Q6, et d'autres, beaucoup plus récentes, de M. Regnault, il résulte que cette loi n'est pas exacte, au moins dans certains cas.

D'après les expériences de M. Regnault, la loi de Dallon, appliquée aux substances volatiles qui ne se dissolvent pas, serait vraie en théorie, mais ne se vérifie probablement jamais d'une manière absolue dans la pratique, parce qu'il n'existe probablement pas deux substances absolument dépourvues d'action dissolvante l'une sur l'autre; de plus, elle ne serait applicable qu'au cas statique, c'est-à-dire de repos de deux liquides superposés, le plus volatil se trouvant à la partie inférieure, parce qu'alors la vapeur de ce dernier est obligée de traverser l'autre et peut plus facilement s'en séparer; mais dans l'état d'ébullition, surtout lorsqu'elle devient tumultueuse, on n'atteint plus que la tension du liquide le plus volatil seul.

Lorsque les substances volatiles soumises à l'expérience se dissolvent plus ou moins, la tension des vapeurs combinées se rapproche d'autant plus de la somme des tensions des vapeurs prises isolément à la température donnée, que l'action dissolvante de ces substances volatiles est moins énergique. Dans le cas où la puissance de dissolution réciproque est très-grande, comme celui de l'eau et de Télher, la force élastique du mélange des vapeurs atteint à peine la force élastique des vapeurs d'éther seul, et même elle est parfois un peu moindre.

DILATATIOiN DES FLUIDES.

Od nomme coefficient de dilatation d'un fluide la fracUon du volume primitif de ce fluide pris à la température O*", dont il se dilate pour une augmentation de température de {<" centigrade, lorsque Ton maintient sa tension invariable.

Ainsi, soient : V le volume d'un fluide à 0° sous une certaine tension ; Y le volume qu'il occupera à la température t, sous

la même tension.

a le coefficient de dilatation.

On aura : V - V + V of = V (1 + at).

Si on porte le vol. V à la température r' sans changer sa tension, il deviendra V" que l'on déterminera de la même manière :

V" ==. V + V ar = V (1 + ûO- Enfin, si le fluide est pris à la température t et porté à la température t!, sans modification de tension, il vient :

V':V" = V(l+aO: V(l+aO,

d'où V" == Y

1 + at

Telle est la formule qui sert à calculer ce que devient le volume d'un fluide élastique qui passe de la température ^ à la température ^, lorsque sa lension demeure invariable.

Supposons maintenant que le volume V à 0"^ et sous la tension h

Si, au lieu de porter le volume V à la température t, on le portait à la température t\ toujours sans accroissement de la capacité qui le renferme, sa tension deviendrait H' qui, évalué par le même procédé, serait représentée par :

Enfin, si le volume V pris à la température f, est porté à la température t', il vient :

doùir = nr4^— . (B)

C*est la formule qui sert à calculer ce que devient la tension d'un fluide élastique enfermé, à la tension H et à la température (, dans une capacité invariable, lorsqu'on porte sa température de ^ à t\

Les deux expressions (A) et (B) montrent que, pour une même variation de température^ les tensions des fluides varient, lorsque leur volume ne change pas, suivant la même loi que les volumes lorsque c*est la tension qui est invariable.

Lorsque le volume primitif V, pris à O"", change en même temps que sa tension et sa température, il est possible de combiner les deux méthodes qui précèdent pour arriver à une expression plus générale du phénomène.

L'expression V" = V j-— — indique ce que devient le volume V

d'un fluide élastique, lorsqu'on le porte de la température r à la température l' sans changer sa tension; rien n'empêche maintenant de supposer que cette tension passe de h à H, sans changement de température t^ ;

De sorte que si l'on désigne par v ce que devient alors le volume V", on a :

formule générale qui sert à trouver le volume t; que prend un fluide élastique dont le volume primitif est V, quand on fait varier sa température dcth t^ et sa tension de hhU.

Il est évident que les deux expressions (A) et (B) ne sont que des

iî2

DILATATIOiN DES FLUIDES.

cas parliculiers de l'expression générale (C), qui peut servir à résoudre tous les problèmes qui peuvent se présenter sur ce sujet. En effet, (C) devient (A) quand on fait II = h et devient (B) quand t;== V.

Mais, pour résoudre ces problèmes, il faut connaître le coefljcient de dilatation a pour tous les fluides élastiques qui peuvent être employés, et il faut, de plus, que ce coefficient soit constant pour chaque fluide, quel que soit son état initial de température et de tension.

Les premières expériences sérieuses pour déterminer la valeur de ce coefficient sont celles de M. Gay-Lussac, et il crut pouvoir en tirer la conséquence que cette valeur, entre 0<* et 100°, était de 0,00375 pour tous les gaz et pour toutes les vapeurs, quand celles-ci sont un peu éloignées de leur point de condensation ou, en d'autres termes, quand elles sont portées à une température supérieure à celle qui les constitue à Tétat de saturation pour une certaine tension. Ce résultat si remarquable par sa simplicité, fut longtemps adopté par tous les physiciens, qui lui donnèrent le nom de Loi de Gay-Lussac^ et employé dans les calculs comme à labri de toute discussion ; mais, dans ces dernières années, un physicien suédois, M. Rudberg, vint jeter des doutes sur son exactitude et, par une série d'expériences faites avec soin, chercha à démontrer que la véritable valeur de ce coefficient devait être comprise entre 0,00364 et 0,00365.

Quelques années après, la même question fut reprise par M. Magnus à Berlin, et par M. Regnault en France, et ils arrivèrent à des résultais Iros-apnroximativemonl iiloiilïtiucs. Nous adopterons ceux de

Le coefficient moyen a, entre ces limites, est donc de 0,003665 par degré, dans le premier cas, et de 0,00367 dans le second.

Dans les mêmes conditions, M. Régna ult a obtenu les coefficients moyens qni suivent pour d'autres gaz :

Sous volume constant.

Hydrogène 0,003667

Azote 0,003668

Oxyde de carbone. . 0,005667

Acide carbonique . . 0,003688

Protoxyde d'azote. . 0,003676

Acide sulfureux. . . 0,003845

Cyanogène 0,003829

Sous pression constiinlc.

D'autres expériences, faites entre 0° et 100" sur de l'air pris à des teusions initiales inférieures et supérieures à la tension atmosphérique, ont fourni des coefllcients différents que voici :

Tension à 0°

en miliimëlres tic mercure.

Coefficient a

Méthode des j 375,23

volumes constants. \ 760,00

jl678,40

Il 692, 53

Par conséquent. Pair se dilate entre les mêmes limites de températures, de quantités qui sont d^autant plus considérables que la densité du gaz est plus grande ou, en d'autres termes, que ses molécules sont plus rapprochées.

Des expériences faites par M. Rudberg, sur de l'air non desséché, ODt donné pour coefficient 0,003840 et 0,003902, ce qui donne une

idée de l'influence de Phumidité sur la dilalatiou de Tair. Le même appareil rempli de gaz sec a donné 0,003652.

Enfin d'autres expériences de M. Regnault ont donné :

Tension k 0*.

MillinicHrcs.

CocDlcicnt.

Méthode des

volumes constants

Acide carbonique.

Hydrogène. — 0,0036616 pour toutes les tensions entre une et (|ualre atmosphères.

Acide sulfureux. — CiOefBcienl croissant très-rapidement à mesure que la tension s'élève et que le gaz se rapproche de sou point de liqué- Taction.

De l'ensemble de ces expériences, il semble résulter, d'après M. Regnault, que la plupart des vapeurs ont des coefficients très-différents de celui de l'air, lorsqu'on s'approche de leur point de liquéfaction et, par conséquent, dans les circonstances où l'on se place généralement pour déterminer leurs densités et pour les employer comme forces motrices; et que les coefficients des différents gaz s'approchent d'autant plus de l'égalité que les pressions sont plus faibles; de sorte que la loi qui consiste a dire que tous les gaz ont le même coefficient de dilatation, peut être considérée comme une loi limite qui s'applique uux gaz dons un état de dilaiation extrême^ mais qui s'éloîi^ne d'autant

les gaz permanents, et qu'il est absolument indispensable de procéder à des nouvelles expériences, pour déterminer directement les coeflicienls relatifs aux diverses vapeurs en des points plus ou moins rapprochés de Tétat de saturation ou de condensation.

Nous n'avons trouvé, sur ce sujet, aucun renseignement positif dans les divers recueils scientiflqucs modernes, et il faut altendre la publication des travaux de M, Regnault sur toutes les questions qui se rattachent à Tapplication des fluides élastiques à la production du travail mécanique, pour établir d'une manière certaine la partie de la théorie des appareils à vapeur qui exige la connaissance des coefficients de dilatation de ces vapeurs.

Les expériences de M. Rudberg, sur de Tair non desséché, dont nous avons rapporté les résultats ci-dessus, font pressentir que le coefficient de la vapeur d'eau est plus considérable que celui de l'air sec, mais ce renseignement est fort vague, car, dans ces expériences, Taugmentation rapide de tension par accroissement de température pourrait être du à la présence dans l'air d'une certaine quantité d'eau à rétat vésicuiaire, qui se transformerait en vapeur par suite de réchauffement du mélange. Quoi qu il en soit, dans l'impuissance où nous nous trouvons de citer des résultats dignes de confiance, nous adopterons provisoirement pour la vapeur d'eau le coeilicient 0,00507 que M. Regnault a trouvé pour l'air sec et qui s'est trouvé assez bien vérifié pour des températures inférieures à 100°.

L'eau, à partir de la température d'environ 4** cenligrades qui correspond à son maximum de densité, se dilate par l'action de la chaleur, de quantités croissantes avec la température et, jusqu'à présent, on n'a point découvert la loi que suit cette dilatation; il faut donc, à ce sujet, se contenter des résultats directs de Texpérience.

Les travaux les plus récents et qui méritent le plus de confiance sur ce phénomène, sont ceux de M. Isidore Pierre, et voici les principaux résultats auxquels il est arrivé pour leau bien pure et distillée.

DlUTATiON DES FLUIDES.

Volamc de Peau à In

Accroissement de vo-

Coefficient moyen de

TEIPtRATURC X.

teni)»éra(ure X, le

lume d'une tempé-

Toliinie 4 0» étant

rature X à la sui-

d'une lempëratoreX

pris i»our unité.

vante.

& la sui^-aute.

IHi

SHi

ICHW

l,00420il9i