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Od voit que dans les hautes températures les écarts deviennent considérables, de sorte qu'il serait bon que tout fabricant de thermomètres à mercure les graduât par comparaison avec un thermomètre à air en dehors des points fixes de Téchelle où tous les thermomètres s'accordent nécessairement. De cette façon les expériences faites avec les thermomètres à mercure deviendraient comparables, ce qui n existe point aujourd'hui, principalement dans les températures élevées.

Pour les très-hautes températures, auxquelles le verfe ne peut résister comme enveloppe, on peut le remplacer par le platine, et il est possible d'obtenir ainsi des pyromètres qui offrent une continuation de l'échelle ordinaire des températures et un degré de précision bien supérieurs à ceux que présentent les pyromèlres de Wedgwood fondés sur la contraction de l'argile par l'accroissement de température.

La pressio», ou tension, que développent les fluides élastiques, se

sont le manomètre à air libre et les manomètres h colonne liquide et à gaz comprimé.

Dans les derniers, la tension du fluide soumis à Texpérience est mesurée par la différence de niveau du liquide manométrique dans les deux branches de Tappareil, et par les variations de volume que subit le gaz contenu dans la colonne fermée du manomètre, dans Thypothèse où ces variations de volume et les tensions correspondantes suivent la loi de Mariotte. Mais cet instrument présente plusieurs inconvénients, dont voici les principaux :

!<" Difficulté de se procurer des tubes parfaitement calibrés dans la partie fermée qui contient le gaz, afin que les variations de volume soient exactement représentées par les variations de hauteur de la colonne gazeuse ;

S"» Inexactitude de la loi de Mariotte, comme nous le montrerons plus loin en rappelant les expériences de M. Regnault; surtout lorsque le gaz contient un peu de vapeur d'eau ;

Z" Influence de la température à laquelle le manomètre est exposé ; température qui fait varier la tension du gaz, même quand son volume ne varie pas, de sorte que les graduations de Tappareil, faites à une certaine température, ne peuvent plus convenir à une autre;

4"* Dans les hautes pressions les divisions de Téchelle des pressions se rapprochent de plus en plus, de sorte que les indications deviennent d'autant plus incertaines et moins exactes que les pressions sont plus élevées.

Ces inconvénients et quelques autres moins importants, qui ne permettent d'évaluer la tension du fluide élastique soumis à Texpérience, qu'à l'aide d'une série de corrections et de calculs impossibles à la plupart des personnes qui se servent de ces instruments, ont généralement fait renoncer à leur usage toutes les fois que les tensions doivent être évaluées avec un certain degré d'exactitude ; ils ne peuvent être employés commodément et sans corrections que dans les cas où l'on n'a besoin que d'une approximation assez grossière.

Le manomètre à air libre ne présente aucun de ces inconvénients, aussi il est, par excellence, Tinstrument propre à mesurer les tensions, et les physiciens remploient toutes les fois que la tension d un gaz ou d'une vapeur doit être déterminée avec la plus grande précision. Le

liquide maDogiélrique que i*on y emploies est ordinairement le mercure^ au moins quand les tensions doivent varier entre des limites assez écartées, parce qu'il est peu dilatable par les variations de température, peu compressible, facile à obtenir dans un état identique, parce qu*il n'émet que peu de vapeur sous la tension ordinaire, ce qui en rend la quantité contenue dans Tappareil, invariable pendant longtemps, et parce que, ayant une grande densité, les différences de niveau des deux colonnes sont moindres qu'avec tout autre liquide, ce qui diminue la hauteur de l'appareil, le rend portatif et en fait un véritable instrument d'application industrielle.

Les variations de température et la pression croissante à laquelle une colonne de mercure se trouve exposée depuis le haut jusqu'en bas ne peuvent produire dans la densité de ce liquide des modifications assez grandes pour qu'il en faille tenir compte dans les circonstances ordinaires.

En effet, le coefficient de dilatation du mercure qui croit avec la température est toujours très-faible ; d'après M. Regnault^

à Qo il est 0,00017905

à lOO'» — 0,00018305

Ainsi une colonne de mercure à 0"^ de 1"" de hauteur, s'allongerait d€ 0»^. 01 7905 ù 0"^,0 1850^1, en nassaiil ù lu tciniiéniLure de IQO'^ ci

température 9 deviendrait trop considérable pour être négligée et> dans ce cas, on calculerait, à laide des coefficients cités ci-dessus, les corrections à apporter au\ indications directes de Tinstrument.

Quant à raccroissement de densité depuis le haut jusqu'en bas d'une colonne, par suite du poids même du mercure, il est excessivement faible; d'après M. Regnault, le coefficient décompression sous la charge de 1" de mercure serait de 0,000004628 ; en d'autres termes, une tranche très-mince de mercure, sous la charge de 1", diminuerait d'épaisseur dans le rapport de 1 à 1 — 0,000004628; diminuerait d'une quantité double sous une pression double et ainsi de suite. Cette compression agit en sens inverse de l'accroissement de température et produit une augmentation de densité, mais excessivement faible, car, suivant M. Regnault, la diminution qu'elle produirait sur la hauteur d'une colonne de 10"" ne serait que de 0,'«0001986, et de 0,"001356 sur la hauteur d'une colonne de 2S". L'eflel de la compression est donc tout à fait négligeable dans toutes les applications industrielles.

Le poids du mètre cube de mercure à la température O"" et sous la pression de 0'°76 étant de 13596 kil., il sera facile d'évaluer la pression qu'un fluide élastique qui fait équilibre à une difl'érence de niveau connue entre les deux colonnes de mercure d'un manomètre, exerce contre les parois du vase qui le renferme.

Dans beaucoup de circonstances , on compare la tension des fluides enfermés dans une capacité à la tension de l'air atmosphérique libre et, comme cette dernière est très-variable, on a pris pour point de comparaison sa valeur approximativement moyenne au niveau de la mer sous nos latitudes. Or, cette tension moyenne fait équilibre à une différence de niveau de O'^TO entre les deux colonnes d'un baromètre ; on a donc nommé pression d'une atmosphère^ celle qui maintient cette diflërence de niveau; pression de deux atmosphères, celle qui maintient une difl'érence double, et ainsi de suite.

Dans d'autres circonstances, les tensions s évaluent eu kilogrammes par mètre carré ; ainsi une tension d'une atmoiàphère ou de 0^76 de mercure, équivaut à 13596 kil. 0,76=10333 kil. par mètre carré.

11 y a une observation importante à faire sur l'emploi des manomètres à air libre ; c'est que la tension du fluide soumis à l'expérience

MESURE DES PRESSIOiNS.

faisant simultanéinent équilibre à la colonne du manomètre et à la pression atmosphérique extérieure, et celle-ci étant dans un état de variation perpétuelle, on ne peut connaître la tension effective du fluide, sans déterminer la hauteur du baromètre en même temps que celle du manomètre; ces deux instruments devraient donc être inséparables dans la plupart des applications.

Pour faire comprendre nettement Timportance de Terreur que Ton peut commettre en négligeant Tobservation barométrique, dans Févaluation de la tension de la vapeur d'eau, par exemple, supposons que deux observations, faites à intervalle assez long, aient fourni O^'TG au manomètre à air libre, et qu'à Tinstant de la première, la pression barométrique ait été de O^'TSG^ et de O'^yTO à Tinstant de la seconde.

En négligeant Tobservation directe du baromètre, on suppose toujours la pression atmosphérique de O'^'Te, et on évaluerait la pression à deux atmosphères ou 20666 kil. par mètre carré; cependant la tension réelle était dans le premier cas de 0"'764-0,735=l"495 de mercure, ou 13596. 1,495=20326 kil. par mètre carré; et dans le deuxième de 0,76-|-0,77=l»53 de mercure, ou 13596. 1,53 = 20802 kil. par mètre carré. Ces erreurs sont évidemment trop consisidérables pour être négligées dans le calcul des machines.

Les Anglais emploient, dans certains cas, une autre unité de mesure des tensions ; ils les évaluent en livres anglaises, avoir du poids, par pouce carré anglais.

Or, le pouce carré anglais équivaut à 0,000645 mètre carré; la livre anglaise, à(> kîL 4534;

à colonnes liquides par d^autres instruments moins volumineux, plus portatifs et mieux appropriés à la mesure des tensions qui varient rapidement.

En effet, les manomètres à air libre, les plus exacts de tous, sont très-hauts quand ils doivent servir à mesurer de fortes tensions, et quand ces tensions sont très-variables, il se produit des effets de force vive qui font osciller le mercure dans les colonnes comme un pendule d'une espèce particulière, et il devient impossible d'apprécier aucune tension ; par exemple, quand il s'agit de mesurer le décroissement de tension de la vapeur qui se détend dans le cylindre d'une machine motrice. Ces manomètres ne peuvent donc servir qu'à la mesure des tensions qui varient lentement et par degrés insensibles, comme celle de la vapeur dans une chaudière. Leur hauteur les rend également impropres à mesurer la tension dans les chaudières de machines locomotives, à cause du genre de service de ces machines.

Les instruments construits jusqu'à présent pour les remplacer sont très-variés et il serait difficile d'en donner ici la nomenclature; mais le jeu de la plupart d'entre eux est basé sur l'élasticité des ressorts d'acier ou sur la résistance croissante que présente un flotteur qui sort d'un bain de mercure, sur lequel il est en équilibre lorsque la tension de la vapeur est seulement égale à la tension atmosphérique extérieure.

Dans les uns, l'agent manométrique est un tuyau courbe formé d'un métal élastique ; ce tuyau est mis, d'un côté, en communication avec la capacité qui renferme le fluide dont on veut apprécier la tension, et il est solidement flxé de ce côté; l'autre extrémité est fermée et porte une crémaillère ou agit sur un levier qui peut communiquer le mouvement à une aiguille indicatrice des degrés de tension sur un cadran.

Lorsque le fluide pénètre dans un semblable tube, celui-ci dont la capacité intérieure s'agrandit quand il se redresse, en vertu d'un principe de mécanique que nous démontrerons plus tard, se rapproche d'autant plus de la position recliligne que la tension intérieure est plus grande et, dans ce redressement, l'extrémité fermée se meut seule en emportant dans son mouvement l'aiguille indicatrice des tensions sur le cadran qui est divisé en conséquence.

Dans les aulres, un petit piston, glissant à frottement doux dans un cylindre, agit sur un ressort dont le degré de flexion indique le degré de tension du fluide qui agit contre le piston qui se meut sous son influence^ et dans ce mouvement de la tige du piston comprimant le ressort, une aiguille transversale, fixée à celte tige, indique les tensions sur une échelle rectiligne placée a côté. Celte disposition a été appliquée aux indicateurs qui servent à apprécier les tensions de la vapeur dans un cylindre pendant la détente ; on remplace Taiguille par un crayon qui trace une courbe en se mouvant suivant la génératrice d'un petit cylindre qui porte une feuille de papier enroulée et qui reçoit un mouvement de rotation dont* la vitesse est exactement correspondante à celle du piston , ce que Ton obtient en liant le mouvement de rotation de Tun au mouvement rectiligne de Tautrc par un moyen quelconque. Ces courbes de tensions portent le nom de diagrammes.

Dans d'autres encore, pour éviter les erreurs dues au frottement de ce piston dans le cylindre, frottement qui varie suivant Tétat d'entretien ou d'usure de Tinslrument, on fait agir le fluide élastique contre une espèce de membrane en caoutchouc qui s'appuie directement contre le piston lequel n'a plus besoin de fermer aussi hermétiquement le cylindre, et empêche les fuites; mais cette membrane qui est fixe, et qui ne se prête que par extension aux mouvements du piston, présente évidemment une résistance qui croit à mesure que le piston cède à la pression et qu^elle est déjà plus tendue; puis il est

tient fiu€ In courso possihlf! <rnn nistoiu daris ces conditions.

cation de roouvemeut du point où agit le fluide à laiguille indicatrice, est loin de présenter ce degré de précision quasi mathématique qui serait absolument nécessaire pour que, en Tabsence de toute autre cause d'erreur, les tensions pussent être évaluées rigoureusement. Aussi nous n'avons presque jamais vu deux de ces appareils montés, par exemple, sur la même chaudière à vapeur, marcher complètement d'accord. Il ne faut donc les considérer que comme des moyens seulement approximatifs de mesurer les tensions, et vérifier le plus souvent possible leur degré d'exactitude par comparaison avec un manomètre à air libre.

Il serait cependant très-désirable que Ton imaginât un bon appareil de cette espèce, principalement pour la mesure des tensions trèsrapidement variées. Dans un tel instrument, la résistance opposée à l'action du fluide élastique soumis à l'expérience devrait, autant que possible, être inaltérable comme l'action de la pesanteur ou la force élastique d'un gaz; Télasticitédes ressorts est trop aisément altérée. L organe contre lequel agit directement la pression du fluide devrait pouvoir parcourir un chemin d'une notable longueur pour simplifier la communication de mouvement à l'aiguille indicatrice, et diminuer les erreurs inhérentes à toute amplification considérable du chemin parcouru par cet organe, à moins que, par sa nature même, la communication dut échapper aux plus petites variations dans le rapport des vitesses à ses extrémités. Il faudrait atténuer les effets du frottement ou, tout au moins, rechercher le moyen de les rendre constants et faciles à déterminer à chaque instant. H faudrait, et cette considération est capitale pour certaines expériences, que la masse de la partie mobile de l'appareil fût très-faible, afin d'atténuer les effets de force vive ou de vitesse acquise dans les variations rapides de tension, et d'éviter ces continuelles oscillations qui se produisent alors dans la plupart des appareils actuels, surtout dans ceux qui contiennent des colonnes de mercure. Enfin, il conviendrait qu'il fut susceptible de tracer des courbes de tensions comme les indicateurs d'aujourd'hui.

FORCES ÉLASTIQUES DES VAPEURS

FORCES ÉLASTIQUES DE LA VAPEUR D'EAU