AUX DIFFÉRENTES TEMPÉRATURES
Lorsque Ton chauffe de 1 eau dans uo vase ouvert et que la pression atmosphérique sur la surface du liquide est de O^'Te de mercure, il entre eu ébullilion et se transforme en vapeur à une température qui correspond au centième degré du thermomètre centigrade, et si Ton essaye de comprimer cette vapeur en maintenant, par un moyen quelconque, sa température à lOO^", sa tension n'augmente pas ; il s'en condense une portion équivalente à la diminution de son volume, et Tétat de la partie qui reste est Identiquement le même que celui dans lequel elle se trouvait avant la compression.
Si l'opération se fait dans un vase fermé, les parois intérieures du vase éprouvent, lorsque Teau est arrivée à la température de lOO"", une pression équivalente à une colonne de mercure de 0*^76 de hauteur, et si Ton fait varier entre des limites quelconques la capacité de ce vase eu maintenant à la température de lOO*" Teau qu'il contient, la pression par unité de surface contre ses parois sera invariable; il se formera plus ou moins de vapeur à la tension de O'^TG pour occuper toute l'étendue qui lui sera offerte au-dessus de la surface liquide, ou il s'en condensera de celle qui était formée si l'on procède par voie de
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Troidisseroent naturel qu'éprouve loul corps entouré d'autres corps moins chauds que lui, lorsqu'il ne reçoit plus de chaleur nouvelle, et que la température soit revenue à 100'' centigrades.
En un mot, tant que Feau et la vapeur en contact dans le vase sont à la température de lOO*", il n'y a aucune modification possible dans la tension de la vapeur qui reste de O'^TG de mercure ou d'une atmosphère, quelles que soient les variations de volume que l'on produise dans ce vase.
Si le vase fermé, dans lequel nous supposons que l'on ait fait préalablement le vide, contient de l'eau à une tempéra tui*e inférieure ou supérieure à lOO'', ses parois éprouveront, de la part de la vapeur qui s'y forme, une pression moins ou plus considérable que O'^TG de mercure, et tant que la température commune de l'eau et de la vapeur sera maintenue invariable, la tension de cette vapeur sera également invariable, nonobstant toutes les variations de volume que pourra subir la capacité dans laquelle on aura enfermé l'eau génératrice; mais celle-ci ne doit jamais s'épuiser complètement parce que si le volume du vase augmentait jusqu'à ce que toute l'eau fût transformée en vapeur, un nouvel accroissement de capacité ne pourrait plus provoquer la formation d'une nouvelle quantité de vapeur^ et celle qui est formée se dilaterait en diminuant de tension comme un gaz, même quand on maintiendrait sa température constante.
Les vapeurs qui sont dans cet état d'invariabilité de tension correspondante à une certaine température et dont la densité est arrivée à son maximum puisqu'elle cesse de croître par compression, se nomment vapeurs saturées ou vapeurs à l'état de saturation^ ou encore, vapeurs au maximum de densité; et il est évident que lorsqu'une chaudière fermée contient de l'eau, que l'on a porté cette eau à une certaine température, puis, qu'en continuant le feu on ne laisse s'échapper de cette chaudière que la quantité de vapeur qui emporte avec elle autant de chaleur que la chaudière continue à en recevoir, la température de l'eau demeurant constante, il est évident, disonsnous, que la vapeur ainsi fournie est de la vapeur saturée. C'est le cas ordinaire de la pratique industrielle.
La recherche de ces tensions de vapeur, correspondantes à certaines températures déterminées, est donc très importante, surtout en ce qui
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concerne l'eau, el elle a occupé un grand nombre de physiciens ; mais nous ne citerons que les travaux les plus importants.
En 1823, une commission fut chargée par T Académie des sciences, sur la demande du ministre de Tintérieur, de procéder à de nouvelles expériences sur les Torces élastiques de la vapeur à de hautes ictmpéralures, les résultais recueillis jusqu'alors étant considérés comme insuffisants pour résoudre les questions relatives aux machines à vapeur dont Tusage se répandait rapidement. Ces expériences furent exécutées par MM. Dulong et Arago, à laide d'appareils de dimensions considérables et avec tous les moyens de précision que possède la science moderne. Le travail de ces physiciens fut présenté à TAcadémie le 30 novembre 1829; il comprend Télude des forces élastiques de la vapeur d>au depuis une jusqu'à vingt-quatre atmosphères, el s'étend beaucoup au delà des limites que les physiciens avaient atteintes jusqu'alors. Ce sont les tables contenant les résultats -de ces expériences qui ont servi aux mécaniciens jusqu'en ces derniers temps.
A peu près vers la même époque, une commission de savants américains se livraient à des expériences de même nature, et par des procédés à peu près semblables; mais les résultats ne présentant pas une concordance satisfaisante avec ceux des savants français, cela laissait planer quelques incerliludes sur Texactilude des uns et des autres. Enfin, à l'époque où ces travaux s'exécuiaient, les physiciens admettaient que deux thermomètres à mercure gradués pour leurs points fixes dans la glace fondante, dans la vapeur de l'eau bouillante et sous ia pression de 0"76, marchniciit ensuite parfïiilomeut d'accord
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semble des résultats obtenus par ce dernier, en laissant de côté les moyens qu'il a employés et qui sont scrupuleusement décrits dans ses mémoires originaux.
D après Tensemble de ce travail capital, dans lequel M. Regnault n a rien négligé pour se mettre à Tabri des causes d'erreur qui peuvent avoir affecté les résultats obtenus par ses prédécesseurs, il parait que la loi théorique qui lie les forces élastiques des vapeurs aux températures, reste tout à fait inconnue, ce qui résultait déjà des travaux précédents, et qu*à défaut de cette loi il faut jusqu'à présent se contenter des résultats directs de Texpérience, sauf à construire, par certains artifices mathématiques, des expressions dont le mérite est de fournir des résultats qui s'accordent avec ceux de Texpérience directe, entre des limites de température définies, dans lesquelles on a pris les données expérimentales qui ont servi au calcul des constantes et en dehors desquelles on ne les applique jamais, parce que, ne représentant pas la loi véritable du phénomène, elles deviendraient fautives au delà de ces limites.
M. Regnault propose deux formules qui établissent les relations qui existent entre les températures et les tensions de O"" à 250'' limite supérieure de ses expériences, avec un degré de précision très-satisfaisant et dont les indications ne s'écartent en aucune circonstance de celles qui sont dues à l'expérience directe, que de quantités tout à fait insignifiantes et qui ne dépassent pas la limite des erreurs possibles dans les observations directes. La première est applicable de O"" à lOO"" et la seconde de lOO"" à 230^
Formule applicable de 0* à 100**.
Logarithme F = o -f- 6m* — en'.
F est la tension en millimètres de mercure, Ha température en degrés centigrades, a, b, c, m, n sont des constantes dont voici les valeurs, ou les logarithmes, pour faciliter la solution :
a = 4,7384380, Log. 6 = —1,8659661, Log. c= 0|61 16485, Log. m = 0,006865036, Log. n=- - 0,0038751.
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Formule applicable de iOO« à 230°.
Logarithme F = a — bm —en
Valeurs des constantes.
a= 6,2640348, Log. 6 = 0,1397743, Log. c =. 0,6924331, Log. w = — 0,005950708, Log. n = — 0,001656138.
Voici comment on fait usage de ces formules : Supposons que l'on veuille trouver la tension de la vapeur saturée à la température de 140''5 : on emploiera la 2<' formule dans laquelle on fera :
X = bm et y = en
d'où Log. X = (140,5 + 20) log. m + log. 6 = — 0,815314334
d'oùx = 0,1530.
et Log. y -= (140,5 + 20) log. n + log. c = 0,4262250
d'où y = 2,6709.
La formule générale devient alors :
Log. F = 6,2640348 — 0,1530 — 2,6709 = 3,4401348
d'où F = 2755,17 millimètres.
La tension de cette vapeur à 1 40*'5 est donc de 2755,1 7 millimètres,
2755 17 ou de — ^ — = 3,625 atmosphères.
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La première colonne de la table indique les températures; la deuxième les tensions en millimètres de mercure ; et la troisième les tensions en atmosphères de 760 millimètres de mercure. Il ne faut provisoirement prêter aucune attention aux autres colonnes de la même table; leur but et leur usage seront exposés plus loin, et nous ne les avons introduites ici que pour n'insérer dans cet ouvrage qu'une seule table générale, contenant les éléments principaux du calcul des machines à vapeur, et éviter les répétitions.
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