DÉFINITIONS
alors lout différemment. Le moindre refroidissement donne lien à une condensation partielle ; la moindre compression produit le môme effet ; en vertu de cet état particulier d'équilibre et par suite même de la facilité de cette transformation du liquide en vapeur et réciproquement, la pression du mélange est indépendante de son volume et elle ne dépend plus que de sa tempérai ure. Les vapeurs de la première espèce sont dites surchauffées (parce que la chaleur leur donne cet état) tandis que les vapeurs de la seconde espèce sont dites saturées.
Il suffît du moindre excès de liquide pour saturer une vapeur ; on peut môme concevoir une vapeur sans excès liquide, mais exactement maintenue à son point de condensation, et on dira encore que c'est une vapeur saturée, parce qu'on admettra que le dernier élément liquide vient de se transformer en fluide. Telle est souvent la vapeur fournie par une chaudière ; elle peut être sèche et nous la traiterons néanmoins comme une vapeur saturée.
La compression d'une vapeur surchauffée aboutit à l'état de saturation, si l'on opère à température constante, à l'aide d'une soustraction convenable de chaleur : la pression augmente d'abord au fur et à mesure que le
volume diminue, jusqu'au moment où la vapeur est saturée. Mais à partir de ce moment, la pression reste constante et la compression ne produit plus qu'une diminution de volume et une liquéfaction de vapeur : la vapeur est alors à sa tension maximum. Il n'existe pas de vapeur de ce liquide possédant, à la même tempérât ter e une pression supérieure.
48. Constantes de la physique relatives aux vapeurs ; tension maxima. — La
force élastique ou pression maxima des vapeurs saturées sèches ou mêlées de liquide est donc indépendante de leur volume et elle n'est fonction que de leur température seule :
La forme de cette fonction a été déterminée par l'expérience : nous ne possédons que des formules empiriques.
Duperrey avait donné pour l'eau la relation
dans laquelle P exprime la pression en kilogrammes par centimètre carré et 0 la température en centaines de degrés centigrades; mais on n'obtient ainsi qu'une valeur approchée.
Pour obtenir une valeur exacte, il faut em-
ployer la fonction de Biot, que Regnault a mise sous la forme classique
log F = a -h Ja' ep ; F est une hauteur de mercure en millimètres, a, h, c, a et p sont des paramètres constants et t la température en degrés centigrades. Le terme cpf et très petit relativement à bzl\ on le néglige souvent. Pour la plupart des liquides b est négatif et a plus petit que l'unité.
Pour les besoins de la thermodynamique, la tension F doit être transformée en kilogrammes de pression par mètre carré : on posera donc
Voici, d'après Zeuner, les valeurs des paramètres servant au calcul de log F :
Va leurs de
Signe
Siçne
Vapeur
de
de
êf
log- *ô<
log
Eau : de 0 à 100°. .
+0,61 17 — o,oo33?
de 101 à 200" .
Ether
+o,44i4 — o,oo3i?
—3,3497+o,oi46?
Alcool
Chloroforme . . . .
— 0,91 n — o,oi3i?
Sulfure de carbone
5,4oi
Acide carbonique . .
+0,21^5 — 0,Oo52?
Ces formules donnent assez exactement p en fonction de t.
Regnault a publié du reste dans les Mémoires de l'Académie des Sciences des tableaux qui résument l'ensemble de ses expériences ; nous en extrayons les données qui suivent :
Température absolue
Température en degrés centig'ra des
Hauteur du mercure
Pression en kilogrammes par
Vapeui
• d'eau
omm,3g
io4i665
Vapeur
d'éther
I(S/jmm
io5o23
Vapeur
d'alcool
lf>0
(1) Ce chiffre a été calculé par M. Bertrand, par un procédé que nous ferons connaître plus loin.
Température
Température
en degrés cent igrades
Hauteur
Pression en kilogrammes par mètre carré
apeur de suli
ure de carbo
i27mm,9i
Vapeur d'acide carbonique
i3oo7mm,o2
Vapeur d'acide sulfureux
n65mm,o6
Vapeur de protoxyde d'azote
27420mm,97
Vapeur d'ammoniaque
3i83mDa
Ces tables des forces élastiques sont d'une
grande utilité dans les applications, mais nous aurons souvent besoin de connaître aussi la dérivée on la déduit de l'équation p, en remarquant que p est proportionnel à F.
En négligeant l'influence du terme cfi*, nous aurons en effet :
Log p = a -+- by.1 ou, en logarithmes décimaux
log p = 2,3026 a -f- 2,3oa6 b-j}
— 2,3o'iG b lo£ a. a*
pat °
= p 2,3oa6 b log a. %* (3^ =^(2,3026)» & log a. a«
Les calculs de p et de ~| sont assez laborieux,
mais Zeuner a publié des tables dans lesquelles on trouve ces valeurs ; nous en donnons ci-après un ex Irait :
POIDS SPECIFIQUES
Ti'mpé-
ature.< ab<*o-
Valeur» de -77 dt
Eau
Ethcr
Alcool
Sulfure de carbone
Acide carbonique
it,66$
4,58oo
io,58o
Pour rapporter ces valeurs au kilogramme par mètre carré, il faut les multiplier par i3,G.
49. Densités et poids spécifiques. — Gay- Lussac, Despretz, Dumas, Regnault, etc. ont déterminé les densités des vapeurs au-dessous de la tension maxima, mais tout près de l'état de saturation : la vapeur est alors surchauffée, et si elle ne suit pas exactement les lois de Mariotte et de Gay-Lussac, on peut du moins lui appliquer ces lois sans erreur trop grande; dès que Ton considère les vapeurs assez loin de leur liquéfaction, cette application devient d'ailleurs aussi
exacte que pour la plupart des gaz. Il en résulte que l'on peut passer des nombres de Gay-Lussac et de Regnault aux densités correspondantes à des températures plus élevées et à des pressions différentes. A ce point de vue, ces données de la physique ne sont pas sans intérêt pratique, et nous réunissons dans le tableau ci-dessous les densités de quelques vapeurs en indiquant les températures auxquelles on les a relevées.
