DANS L EMPLOI DE LA VAPEUE

Les phénomènes physiques primordiaux dont la connaissance serait indispensable pour calculer à priori le travail que l'on pourrait obtenir d'une quantité déterminée de chaleur mise en action par l'intermédiaire

42i ÉQDIVALENT NÉCAMQUE DE U CHALEDR.

de la vapeur 9 sool encore, au iiioios pour quelques-uns , trop imparfailemeut étudiés, pour qu*une telle évaluation puisse présenter on haut degré de certitude. Aussi nous ne rapporterons pas les raisonnemenls, souvent très-profonds, à Taide desquels cette évaluation à priori a été tentée, ei nous attendrons pour cela que les éléments qui formcnl la base de ces raisonnements aient été mis à labri de toute contestation par des expériences spéciales parfaitement appropriées à leur bat. Mais nous procéderons de la manière inverse, en indiquant les résultats d*expériences destinées à constater directement la quantité de chaleur qui disparait lorsqu^un poids donné de vapeur produit 09 travail déterminé. Ces expériences faites par M. Hirn sur les machines qui ont servi à constater les effets des chemises de vapeur et de la snrchauffe, dont nous avons rendu compte, sont intéressantes au plus haut degré, et si elles oe résolvent pas entièrement, et définitivement, la question, à cause de l'impossibilité d'atteindre, dans les conditions où elles oui été faites, le degré de précision qui est indispensable dans une question de cette nature, elles n*en fournissent pas moins des indications générales d'une grande importance pour la science des machines a vapeur, et donnent la clef d'un certain nombre de phénomènes inexpliqués jusqu'aujourd'hui. Ces expériences ont été faites sur des Oiachines à détente et condensation ; les seules qui soient appropriées à ce genre de recherches, comme nous allons le voir.

Dans ces machines, la vapeur agit à pleine pression pendant une partie de la course du piston et, pendant ce temps, il y a libre communication entre la chaudière et le cylindre; puis, pendant le reste de la

duil sur elle une véritable détenle sous une teusion et sous une température à peu près constautes, mais avec une énorme diminution de densité, et repousse dans tous les sens la masse de vapeur déjà formée qui ne devient ainsi qu'un simple intermédiaire entre le point réel où se produit le travail effectif et le piston qui le reçoit. On n'a pas pu constater directement si , aux points où Teau se transforme en vapeur, en surmontant les résistances qui s'opposent à cet accroissement de son volume, la consommation de chaleur était supérieure à celle qui reste dans cette vapeur après qu'elle est formée et lorsqu'elle est devenue un instrument passif de transmission du travail ; il faudrait évidemment, pour cela, connaître certains éléments de la question qui nous sont tout ù fait inconnus. Ainsi on ignore la quantité réelle de chaleur qui pénètre dans la chaudière et celle qui se dissipe dans l'atmosphère après avoir traversé cette chaudière et le massif de maçonnerie qui l'environne; on ne connaît que celle qui reste dans la vapeur formée et qui a été déterminée avec tant d'exactitude par M. Regnault.

Quoi qu'il en soit, il est difficile d'admettre que dans cette dilatation avec production de travail, qui constitue la vaporisation, la chaleur ne se comporte pas de la même façon que pendant la détente dans le cylindre, lorsque la vapeur isolée de la source calorifique trouve dans sa propre chaleur la cause de sa dilatation et du travail qui en résulte ; de sorte que si les expériences démontrent qu'il y a dans le second cas, disparition d'une quantité de chaleur proportionnelle au travail produit, il devient extrêmement probable qu'il en est de même dans le premier ; que la chaleur nécessaire pour produire un poids donné de vapeur, est plus considérable que celle qui reste dans cette vapeur après sa formation et que l'excédant est également proportionnel au travail produit. La similitude des deux phénomènes autorise à conclure qu'ils doivent amener des conséquences semblables.

G'estcettedisparitiondechaleur, pendant la détenle dans le cylindre, qui a été constatée par les expériences de M. Hirn dont nous allons rendre compte.

Les données de la question à déterminer par expérience étaient les suivantes :

l"" La quantité effective de chaleur contenue dans la vapeur à l'instant où commençait la détente;

2* La qnanlilé absolue de travail produîl pendanl eetle déleole ;

3* La quantité de chalear qai a dispani peodaot ropératioD.

Pour déterminer la quantité effective de chaleur contenue dans la vapeur avant sa détente, M. Him a admis les chiffres de M. Regnanlt sur la chaleur totale d*un kilogramme de vapeur.

Pour déterminer la quantité absolue de travail pendant la détente, il a employé indicateur de Watt; puis, comme moyen de contrôle, il a déterminé, à Taide du frein dynamométrique et des turbines dont nous avons parlé précédemment, le travail effectif transmis à Tarbre du volant, et Ta augmenté dans une proportion déterminée par le coeflScient de perte qui lui a semblé le mieux représenter les effets des résistances passives jusqu'à cet arbre. Ces deux procédés ne pouvant fournir que des résultats approximatifs, il y a peut-être quelques erreurs dans les appréciations du travail absolu pendant la détente, mais elles sont inséparables de ce mode d'expérimentation et elles ne peuvent, dans tous les cas, être bien considérables.

Pour constater la disparition de la chaleur pendant la détente, M. Him mesurait avec tout le soin et les précautions imaginables, le poids et la température de Feau froide employée à la condensation, le poids de vapeur condensée et la température ainsi que le poids des eaux de condensation. Il est clair que s'il ny avait pas de perte de chaleur pendanl la détente, toute la quantité de chaleur contenue dans la vapeur avant la détente, devrait se retrouver dans les eaux de condensation et que ce que Fou trouve en moins dans celles-ci représente la nerti?. De plus, afin de tenir compti- de ta fraction de la perle de

lempcralure entre la vapeur et Pair extérieur. Du reste, les pertes de chaleur à travers les parois de Tappareil sont si faibles relativement aux perles qui résultent du travail à détente, que les erreurs commises dans Fapprécialion des premières n'auraient qu'une influence insensible sur Tévaluation des secondes.

Nous rapportons, dans le tableau ci-après, les résultats ainsi obtenus avec tout le soin que pouvaient comporter des expériences faites sur une aussi grande échelle et dont le lecteur pourra trouver tous les détails dans les mémoires originaux de M. Hirn, insérés dans les bulletins de la Société industrielle de Mulhouse.

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