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Toute dilatation cesse lorsque le liquide parvient à f ébullition ; le calorique qui pénètre alors n'a plus d'autre effet que de changer l'état du corps, ainsi que nous l'avons vu plus haut; il faut dire toutefois qu il en est une petite partie qui s'échappe par les parois du vase où le liquide bout.

Quelle que soit la température d'un liquide, le calorique dont il est pénétré ou qu'il reçoit par irradiation des corps voisins, tend constamment à s'échapper, et il s'en échappe en effet, emportant avec lui des petites portions de liquide qu'il réduit successivement en vapeur. C'est pour cela que l'eau d'un vase laissé à l'air, pendant un certain temps, se vaporise à toute température et finit par se dissiper entièrement. L'action ex-

presse d'un feu artificiel n'est donc pas indispensable pour convertir un liquide en vapeur; seulement la vaporisation qui se fait spontanément à l'air libre est très-lente , cl d'autant plus lente que la température du lieu où le liquide se trouve, est plus basse; tandis que la vaporisation forcée par le contact du feu, qu'on nomme plus particulièrement évaporation, est d'autant plus prompte que l'aftluence du calorique dans le liquide est plus considérable. Nous supposons toujours ici que le liquide est exposé à l'air libre.

Puisqu'un liquide se vaporise spontanément, par la tendance du calorique à se combiner en assez grande proportion avec les molécules de ce liquide, pour en faire de la vapeur, il suit évidemment que la température de ce corps tend à s'abaisser, et qu'elle s'abaisserait en effet, si le vase qui contient le liquide ne recevait pas des corps voisins, par voie de rayonnement, ou, par contact, le calorique nécessaire au maintien de sa température, et à la formation de vapeur qui a lieu sans interruption. La quantité de calorique, qui devient latente par ce changement d'état continuel, explique le pouvoir rafraîchissant d'une masse d'eau, dans un lieu quelconque, ou la sensation de froid qu'on éprouve lorsqu'on a les mains mouillées d'eau, et encore mieux d'alcohol ou dether, comme plus volatils, qu'on laisse se vaporiser spontanément.

Mais pour que ces vapeurs se forment, soit spontanément à divers degrés de température, soit artificiellement par l'action du feu* il faut qu'aucun obstacle ne vienne s'opposer à leur ex* pansion , à leur dispersion.

11 y a bien un obstacle naturel, imminent que rencontre toujours la vaporisation spontanée et levaporalion , c'est la pression de l'air atmosphérique. Il est certain que sur une 6urface liquide d'un mètre carré, par exemple, il y a une pression

équivalente à une colonne de mercure d'un mètre carré de base et de 76 centimètres de hauteur; pression énorme, que la vapeur doit vaincre pour sortir en abondance du sein du liquide. Or ce n'est point dans la vaporisation spontanée , à une température au-dessous de 1 ebullition , que la vapeur a une force suffisante ; et si , dans le fait , elle s'échappe du liquide , on ne peut pas dire pour cela qu'elle soulève la colonne atmosphérique; mais bien que par l'agitation, par les petits mouvcmens, plus ou moins sensibles, des couches d'air qui touchent le liquide , la vapeur qui paraît à chaque instant à la surface de celui-ci, est entraînée et se mêle à l'air environnant, sans forcer la pression atmosphérique. Ceci est tellement vrai , que plus l'air est agité autour du liquide , plus la vaporisation est active ; et que, si par la pensée on supposait que la colonne atmosphérique correspondante à la surface d'un liquide prenait tout à coup le caractère d'un corps solide, il n'y aurait plus de vaporisation spontanée : il faudrait porter le liquide à une pleine ebullition pour que la vapeur eût la force de soulever la pression de l'air ainsi métamorphosé ; c'est évidemment ce qui arriverait, si l'on portait l'eau à 100 degrés de température, qui, comme on sait, est le terme de son ebullition ; terme auquel il faut se rappeler que la vapeur a pris assez de force pour vaincre cet obstacle , et pour s'élancer du liquide sans autre concours que sa propre force.

On conçoit dès lors que la force avec laquelle la vapeur s'échappe, dépend entièrement de la pression extérieure que la surface du liquide éprouve, et, soit dit en passant, quand il survient des variations dans la pression de l'atmosphère , l'eau bout dans le même lieu à divers degrés de température; en bouillant sur le haut d'une montagne, elle n'a pas la même chaleur que dans quelque autre lieu au niveau des mers,

Lorsqu'un vase complètement rempli d'eau est fermé hermétiquement et de manière à empêcher toute évaporation, la vapeur ne peut se former, et le calorique s'accumule dans la masse liquide, sans changer l'état de celui-ci, et par conséquent sans devenir calorique latent. Il en résulte que oe liquide peut s'échauffer à un très^haut degré sans bouillir : si, par exemple , vous remplissez une chaudière petite et d une trèsgrande solidité, et que vous la fermiez bien exactement par uu couvercle fortement boulonné snr la chaudière , ou assujetti par quelque autre moyen équivalent, quel que soit le feu auquel vous exposiez cette petite chaudière , qu'on appelle communément marmite de Papin, l'eau n'y bouillira pas, bien qu'elle acquière assez de chaleur pour fondre du plomb et même pour rougir.

A ce haut degré de température, la masse d'eau renfermée dans la marmite peut receler une quantité de calorique suffisante pour la réduire toute entière en vapeur, si un obstacle assez puissant n'en empêchait la formation : vous concevez parfaitement que si l'on venait à découvrir cette marmite, tout le liquide dans cette supposition passerait subitement et avec une extrême violence à l'état de vapeur; et ce ne serait assurément pas sans un grand danger pour celui qui hasarderait une pareille manœuvre.

Ce ne serait pas sans un très-grand danger non plus qu'on laisserait trop long-temps exposé un vase de celte espèce à un feuardent. L'eau, quoique liquide, exerce une très-grande pres*sion sur les parois du vase lorsqu'elle est pénétrée d'une quantité suffisante de calorique pour être réduite en vapeur, en tout ou en partie : les molécules fortement pressées les unes contre les autres par la dilatation ont une tendance explosive dont les limites ne sont peut-être pas assignables, et qui est

ET DES MACHINES A VAPEUR. 171 extrêmement à redouter», celte tendance se montre même déjà avec assez d'énergie au point d'ébullition à l'air libre, et elle Croît très-rapidement avec la force de l'obstacle qui s'oppose à la formation Ou à la dispersion de la vapeur. C'est pourquoi il serait d'une très-haute imprudence de donner de grandes dimensions à une marmite de Papin ; c'est pourquoi aussi il faut donner tant de solidité à une chaudière destinée à fournir de la vapeur dont la force soit non-seulement suffisante pour vaincre la pression naturelle de l'atmosphère-, mais encore pour exécuter en même temps un travail d'une certaine résistance , comme nous l'avons vu précédemment dans nos premiers appareils à vapeur.

Quand l'eau bout dans Une chaudière appliquée à un appareil de ce genre, elle est à une température plus élevée que 100 degrés centigrades, et d'autant plus élevée que le piston, qui n'est au fond qu'un couvercle mobile > est plus chargé par la résistance du travail. Chaque portion de vapeur qui s'échappe, a la même température que le liquide qui Fa formée, et elle emporte aTec elle, comme nous Y avons dit ci-dessus, des quantités telles de calorique latent , que la température du liquide baisserait promptement , s'il ne réparait pas à chaque instant ses perles par l'action du foyer comburant.

Si l'eau bout à too degrés centigrades sous la pression atmosphérique; si elle ne bout qu'à une plus haute température sOus One pression plus grande, exercée, par exemple, par un piston mobile, elle bout aussi au-dessous de 100 degrés lorsque la pression qu'elle éprouve est au-dessous de celle de l'atmosphère.

Placer sous te récipient d'une machine pneumatique , qui est, comme tous savez; une pompe au moyen de laquelle on fait le vide dans ce récipient -, placez-y, disons-nous, en vase

17a DE LA VAPEUR COMME FORCE MOTRICE , contenant de l'eau, échauffée seulement à 4o degrés ; après quelques coups de piston, c'est-à-dire après avoir diminué d'une certaine quantité la pression atmosphérique , cette eau entrera dans une vive ébullition -, il y a plus , si vous pouviez obtenir un vide parfait, en vous emparant de tout l'air que renfermait le récipient, et de la vapeur qui s'y formerait , l'eau bouillirait à o degré de température; c'estrà-dire que le calorique latent, uni à toutes les molécules liquides à o , se rassemblerait sur quelques-unes seulement pour les réduire en vapeur, lorsque toute pression extérieure aurait été écartée. Les molécules, étant ainsi comme abandonnées , doivent donc se refroidir considérablement; c'est ce qui arrive en effet, car l'eau dans cette circonstance après avoir produit une certaine quantité de vapeur, aussitôt absorbée que formée, et n'ayant plus une dose de calorique suffisante pour rester à l'état liquide , passe à celui de glace , même en été. On voit dans les traités modernes de physique et de chimie la manière de faire cette expérience.

On conçoit bien que, si le vase qui contient l'eau recevait assez promptement, des corps voisins, le calorique qui s'échappe avec la vapeur, 1 effet de refroidissement que nous venons de signaler n'aurait point lieu, et l'évaporation serait plus prompte par ce renouvellement continuel de calorique.

C'est ce qui se passe lorsqu'on fait évaporer l'eau d'une chaudière de la surface de laquelle on écarte la pression atmosphérique; en faisant un vide partiel avec une pompe pneumatique , l'eau continue de bouillir au-dessous de 100 degrés comme au-dessus. Des quantités égales de calorique passent dans l'eau pour former dans les deux cas , les mêmes poids de vapeur; mais lorsque le vide partiel existe, qu'il y a peu de pression au-dessus d'un liquide exposé à la chaleur, le calorique, au lieu de s'accumuler dans la masse liquide sous une

ET DES MACHINES A VAPEUR. ^3 apparence sensible, prend, à mesure qu'il arrive, 1 état latent ; c'est ce qui fait que cette masse est moins chaude que sous la pression naturelle de l'atmosphère.

Il résulte de ce que nous venons de dire que le terme de l'ébullition de l'eau peut être rapproché ou reculé ; rapproché en diminuant la pression , reculé en l'augmentant. Dans le premier cas le calorique ne fait, pour ainsi dire , que traverser le liquide et former incontinent de la vapeur; dans le second, il y est retenu pendant quelque temps par la pression extérieure, et il ne s échappe grandement qu'après avoir donné à la vapeur la force nécessaire pour vaincre la pression qui lui est opposée.

Ajoutons à ce que nous venons de dire sur les phénomènes des liquides, en rapport avec le calorique , que ces corps contiennent tous certaines quantités d'air atmosphérique avec lesquelles ils sont combinés de telle manière, que par le vide même on a bien de la peine à les en dépouiller; il faut quelque temps d'ébullition pour en opérer le dégagement. Ce mélange de l'air influe nécessairement sur la marche des dilatations des liquides et sur la qualité de la vapeur qu'ils produisent ; c'est une circonstance qu'il ne faut pas perdre de vue dans le sujet qui nous occupe.

En récapitulant les faits principaux qui se sont présentés dans l'étude de l'action du calorique sur les liquides, nous avons trouvé, i°. que le calorique se propage dans les liquides par des courans ascendans , et très-faiblement par communication immédiate.

a°. Que les liquides, suivant leur nature, se dilatent par la chaleur et d'autant plus qu'ils s'approchent de leur terme respectif d'ébullition.

3°. Que, suivant leur nature, ils bouillent à l'air libre à diflférens degrés de température, mais que lorsqu'ils sont en ébulli-

tion, leur température n'augmente plus, quelque violente

que soit l'action du feu.

4°. Que l'eau, par exemple , peut bouillir à toute température; que c'est la diminution ou l'augmentation de pression qui rapproche ou recule le degré de température auquel l'ébullition peut avoir lieu.

5*. Que les liquides, échauffés dans des vases parfaitement fermés, exercent une pression d'autant plus forte sur les parois des vases, qu'ils sont portés à une plus haute température, quand bien même la vapeur ne pourrait pas se former , faute d'espace dans le vase : les molécules d'eau forcées de rester à l'état liquide par la violence de la pression , recèlent toute la force expansive que la vapeur pourrait déployer en se formant.

6°. Enfin , qu'à chaque bouffée de vapeur qui s'échappe d'un liquide en ébullilion, une quantité considérable de calorique devient latente et sort avec la vapeur , et que cette dépense de calorique augmente avec la quantité de vapeur, en poids , qui se dégage dans un temps donné.