ACIDE CARBONIQUE

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Nous allons maintenant exposer les expériences qui ont conduit Regnault à ces résultats.

650. Dilatation des gaz sous pression constante. — La dilatation des gaz sous pression constante est le cas ordinaire de la dilatation. Regnault l'a étudié par un procédé dû à Pouillet, procédé qui n'était lui-même qu'un perfectionnement direct du procédé primitif de Gay-Lussac.

1° Description de V appareil. — Le ballon de Gay-Lussac A (fig. 696), muni d'un ajutage latéral qui permet d'y faire le vide ou d'y introduire le gaz à

Fig. 696.

volonté, et le manomètre Regnault MNR, que nous avons décrit précédemment (231), sont les deux pièces principales de l'appareil de Regnault. Le tube MN du manomètre, ainsi que le tube capillaire qui le relie au ballon, ont été jaugés et gradués avec beaucoup de soin; on en connaît le volume dans toutes leurs parties. Une étuve à eau B permet de porter le ballon à la température de l'eau bouillante. Un manchon L, dans lequel on peut faire circuler d'une manière continue les eaux de la ville, permet de maintenir les deux branches du manomètre à une température constante. Enfin la série T de tubes en U, reliés au col du ballon par l'intermédiaire du tube D en forme de T, sert à introduire dans l'appareil des gaz parfaitement desséchés et purifiés.

2° Marche de l'opération. — On opère d'abord à 0° ; l'étuve est remplie de glace fondante, et l'on remplit le ballon du gaz, sec et pur, par une manipulation que nous décrirons plus loin à propos de la dilatation à volume constant (651). Le niveau du mercure est amené en H, sur le même plan horizontal, dans les deux branches du manomètre. On note le volume initial occupé par le gaz : à savoir la capacité V du ballon, et la capacité v du tube de jonction et de la partie supérieure du manomètre jusqu'en M'. On note aussi la pression atmosphérique du moment H, ainsi que la température ambiante t (nous la supposerons différente de 6, température de l'eau qui circule autour du manomètre).

On porte ensuite le ballon à T°, dans l'étuve (température de la vapeur d'eau bouillante). Le gaz se dilate, sa pression augmente en même temps que sa température, et le niveau du mercure monte clans la grande branche du manomètre. On laisse alors couler du mercure, à l'aide du robinet à trois voies, jusqu'à ce que les deux niveaux soient ramenés en N, sur le même plan horizontal On note alors la température T de l'étuve, la pression extérieure H' qui peut être légèrement différente de H, ainsi que la température ambiante t'; enfin, on mesure avec précision le volume m, égal à MN, qui représente la dilatation du gaz.

5° Calcul de l'expérience. — On peut raisonner de deux manières pour établir l'équation de l'expérience : ou bien l'on peut ramener à 0° le volume total occupé par le gaz, dans l'une ou l'autre des phases de l'expérience; ou bien l'on peut appliquer directement au gaz pour chacune de ces phases de l'expérience la formule ci-dessus démontrée (648, IV) des gaz parfaits, Nous emploierons les deux procédés de calcul dans les expériences ci-dessous. Contentons-nous ici

VH

d'appliquer la formule des gaz parfaits = constante. — Soient a le coef-

ficient inconnu du gaz, et K celui du verre.

Dans la première phase, on a deux masses de gaz à même pression H, mais à deux températions différentes 0° et t. On a donc

VH vU

( V -h ) H = constante.

Dans la deuxième phase, on a les deux mêmes masses de gaz, à la même pression H', mais à trois températures distinctes T, V et 0. On a donc

V(l -+-KT)H' vil' uW

— -A m *- -A 77 •+- ; 7 = constante.

1+nl l + «<' 1 + a 8

En égalant les deux premiers membres de ces deux égalités, il vient

\ i -h rj. t) L 1 + a T 1 -ha V 1 -h a OJ

Remarquons que, H et H' étant fort peu différents l'un de l'autre, l'application de la loi de Mariotte est ici parfaitement légitime.

4° Résolution de l'équation. — L'inconnue a est engagée dans une équation qui serait du quatrième degré ou tout au moins du troisième degré, si l'on négligeait la différence entre les températures t et t'. On ne peut donc pas la résoudre directement. Regnault en dégageait les racines en lui appliquant la méthode des approximatives successives. De l'équation précédente il dégageait le binôme 1 -h a T. On avait