CHAPITRE XXIX

De l'action mécanique de l'air.

L'air atmosphérique, considéré comme moteur, présente, ainsi que l'eau, deux manières d'agir qu'il convient de .distinguer ; on le voit produire des effets mécaniques aussi-bien par simple pression , que par impulsion.

Il est vrai de dire que , dans le premier cas , il ne produit des effets de ce genre, que lorsque, par l'action d'une force étran-

gère , on met en exercice celle dont il devient capable; car, sans cette coopération, la pression de l'air par elle-même ne peut offrir à l'industrie aucun moyen applicable d'engendrer le mouvement.

Mais lorsqu'il se meut à la surface de la terre , par quelques causes dont nous aurons bientôt occasion de parler, il devient lui-même un moteur puissant , qui ne peut plus agir que par impulsion.

Dans l'usage que la mécanique pourrait faire de l'action de l'air par pression, on conçoit aisément , d'après ce que nous venons de dire, que l'homme est entièrement le maître d'en créer, pour ainsi dire , et d'en régler la puissance , puisqu'il doit la mettre en jeu par divers artifices qui sont de tous points sous sa dépendance.

Il s'en faut de beaucoup qu'il en soit de même dans le service de l'air agissant par impulsion. Il est de tous les moteurs le plus capricieux et le plus variable \ il est le plus diflicile à maîtriser et à régler; il n'est constant , ni dans sa puissance, ni dans sa direction ; tantôt rien ne résiste à sa violence, et tantôt il n'est pas en état d'imprimer le moindre mouvement à ce qu'on a soumis à son action.

C'est quelquefois inopinément que sa force change de direction pour en prendre une opposée, ou bien quelle s'accroît outre mesure, ou quelle diminue de même. Il a fallu donc, pour tirer parti de ce moteur , faire des dispositions qui pussent se prêter à tant de cbangemens , à de si fréquentes variations. Aussi 'ne s'en sert-on communément que pour certaines opérations mécaniques , et encore lorsqu'on manque de cours d'eau qui le remplaceraient toujours avec avantage.

Quoi qu'il en soit, ce n'est pas de la pression, mais de l'action impulsive de l'air que l'industrie tire le plus de service ; cepen-

DE L'ACTION MÉCANIQUE DE L'AIR. 3 dant , avant d'entrer en matière sur ce point, nous allons consacrer ce chapitre à l'examen jdes qualités mécaniques de ce fluide , et des effets de son action par simple pression j c'est une étude qui nous sera utile, lorsque nous traiterons du moteur suivant.

L'air est un fluide pesant, compressible, élastique, et susceptible de dilatation par la chaleur. On ne peut parvenir, par aucun moyen connu, à lui faire perdre ce caractère de fluide invisible qui lui appartient avec quelques autres corps de la nature.

Il enveloppe le globe terrestre, qu'il presse sur tous les points, avec la force que lui donnent et sa densité et l'épaisseur , ou si l'on veut la hauteur de la couche qui repose sur la surface de la terre.

Cette pression est l'effet de la pesanteur qui s'exerce sur l'air, comme sur les corps solides ou liquides, et il résulte de cette pression , que ce fluide occupe naturellement sur le globe tous les espaces que d'autres corps n'occupent point, et que le vide naturel ne peut pas y exister. Ainsi, par exemple, aussitôt qu'on laisse écouler l'eau d'un vase, quelles qu'en soient les formes et les dimensions, l'air vient incontinent en prendre la place.

D'après les mesures les plus exactes, le poids d'un décimètre cube d'air sec, à la température de la glace fondante, et sous une pression deo-,76, est de îSar^i , et le centimètre cube de o*,oo 1299541.

Quant à sa pesanteur spécifique , on a reconnu, par des déterminations rigoureuses, qu'à la température de 3U,42 , et sous la pression o",j6 (voyez Eclaircissement et Développement, article I". ) , le poids de l'air atmosphérique sec est, à volume égal> TT7.Tï de celui de l'eau distillée.

Ainsi un pied cube d'eau , dans les circonstances ci-dessus , circonstances dont nous ferons voir l'influence dans ce chapitre, est environ 780 fois plus pesant qu'un pied cube d'air.

Si donc vous imaginiez deux colonnes isolées de même base, l une d'air et l'autre d'eau, et que vous voulussiez les tenir en équilibre, en opposant leurs pressions respectives, il faudrait évidemment que la colonne d'air eût environ 780 fois plus de hauteur que la colonne d'eau, en admettant l'hypothèse que cette colonne d'air ait , sur tous les points de sa hauteur , la même densité que celle qui a servi à la mesure rapportée cidessus.

Nous allons voir en réalité les résultats de l'opposition de deux colonnes de cette espèce , et le fait de la pression mécanique de l'air, comme corps pesant, mis en évidence.

Toutes les colonnes de ce fluide qui correspondent à des petites portions contiguës de la surface de la terre , sont , dans un temps calme, en équilibre les unes avec les autres. Ainsi, par exemple, prenez un tuyau recourbé, ouvert par les deux bouts; et d'un même diamètre intérieur partout, versez-y , en mettant les orifices en haut, une certaine quantité d'eau; ce liquide s'élèvera à la même hauteur dans les deux branches de votre tuyau ; d'abord , parce qu'il faut qu'il y ait autant d'eau dans une branche que dans l'autre, pour que les deux colonnes soient en équilibre , et ensuite , parce que deux colonnes d'air atmosphérique, correspondantes aux deux orifices du tuyau, reposeront et presseront également sur les deux colonnes d'eau.

Mais supprimons , par la pensée , l'action d'une de ces colonnes d'air atmosphérique sur l'un des orifices de notre tuyau recourbé ; il est clair que l'autre colonne , venant à presser seule sur l'eau par l'autre orifice , cherchera à se mettre en équilibre avec ce liquide, et l'élèvera, dans l'autre branche du tuyau, à

DE L'ACTION MÉCANIQUE DE L'AIR. 5 une hauleur qui doit être dans le rapport des densités de ces deux fluides , et proportionnelle à la hauteur de l'atmosphère.

Nous pouvons , sans recourir à des suppositions , établir la réalité de la pression de l'air, en citant des faits journaliers. Le liquide dont un tonneau est rempli ne coulera pas, ou coulera bien peu par le robinet ou la cannelle, si l'on n'ôle point la bonde, on si , vers ce point, on ne ménage pas une ouverture quelconque.

Lorsque la cannelle seule est ouverte, la colonne d'air atmosphérique, correspondant à cette ouverture, exerce une pression supérieure aux efforts de la pesanteur auxquels le liquide est soumis, et l'écoulement n'a point lieu. Mais aussitôt que la bonde est enlevée, ou seulement soulevée , une seconde colonne d'air vient agir à son tour, contrebalance l'action de la première, et le liquide coule , abandonné à la force seule de la pesanteur.

Que l'on renverse, par la bonde , dans un tonneau bien rempli de vin léger, une bouteille pleine d'eau : l'eau, à raison de sa plus grande densité, se précipitera au fond du tonneau , et le vin , par la pression de l'air , s'élèvera dans la bouteille et la remplira.

Or , cette bouteille représente ici l'effet de la suppression de l'action d'uue colonne atmosphérique sur l'une des branches du tuyau dont nous venons de parler, et il n'y a plus qu'une colonne d'air qui presse sur le vin du tonneau, car le vide tend à s'établir dans la bouteille, à mesure que l'eau en sort.

Par les mêmes raisons , un vase dont le fond serait criblé de trous , et qui serait construit de manière que l'orifice supérieur pût être parfaitement bouché , laisserait à peine échapper l'eau dont il serait rempli. Une bouteille pleine, Bien bouchée et fêlée ne fuit point ; mais elle fuit aussitôt qu'elle est débouchée.

L'air, ainsi que l'eau, presse donc en tous sens, et la valeur de

sa pression est équivalente au poids d'un prisme de ce fluide , dont la base est égale à la surface pressée, et dont la hauteur est la hauteur même de l'atmosphère.

Mais quelle est cette hauteur? Quand il s'agit de l'eau , ta mesure directe donne la réponse ; quand il s'agit de la hauteur de l'atmosphère, il faut chercher un équivalent par une expérience que voici.

Prenez un tuyau de verre de 8 à 10 décimètres de longueur; fermez -le hermétiquement à l'une de ses extrémités, et par l'autre remplissez-le entièrement de mercure; appliquez fortement le doigt sur cet orifice , et renversez le tuyau dans une cuvette contenant aussi un peu de mercure ; retirez le doigt, lorsque l'orifice sera plongé dans le mercure de la cuvette. Aussitôt une portion du mercure sortira du tuyau et se mêlera à celui de la cuvette , et il n'en restera dans le tuyau qu'environ 7 décimètres et demi, ou on,']6) ot, cette colonne ne reste élevée, dans le tube , à 76 centimètres, que parce qu'elle est soutenue par la pression de l'air atmosphérique qui lui fait équilibre ; cette pression est donc équivalente à une colonne de mercure, ayant pour base la surface pressée et pour hauteur om,76.

Si l'on employait de l'eau au lieu de mercure , avec un tuyau suffisamment grand , et en se servant du même procédé, la colonne d'eau qui resterait élevée dans le tuyau serait d'environ iom,390 (3a pieds). Or, le rapport de ces hauteurs si différentes est précisément celui qui existe entre les densités de l'eau et du mercure ; car une colonne de mercure d'environ 0,76 de hauteur et d'un centimètre carré de base, par exemple, a le même poids à peu près, qu'une colonne d'eau de même base et de 10,390 de hauteur.

Que si l'on substituait à l'eau et au mercure d'autres liquides, les colonnes respectives de ces liquides qui se mettraient

DE L'ACTION MÉCANIQUE DE L'AIR. 7 en équilibre avec l'action de l'atmosphère, seraient, pour les hauteurs, dans le rapport de leurs densités respectives.

Cette expérience qui sert à mesurer la valeur de la pression de l'air sur une surface donnée, peut servir aussi à faire reconnaître, par l'élévation ou l'abaissement de la colonne de mercure, les variations que subit l'atmosphère dans sa force de pression. C'est sur les faits offerts par cette expérience qu'est fondée la construction des baromètres , quelles que soient la forme et les dispositions qu'on leur donne.

Puisqu'une colonne d'air dans toute la hauteur de la couche qui enveloppe le globe de la terre est en équilibre avec une colonne de mercure de 38 pouces environ de hauteur, on pourrait croire qu'il serait aisé de déterminer la hauteur absolue de cette couche en calculant comme suit : l'air pèse environ onze mille fois moins que le mercure ; donc on a pour la colonne d'air en équilibre avec une colonne de mercure de 28 pouces, onze mille fois ce nombre ou 25667 pieds; ce qui fait à peu près deux lieues. Mais la densité de l'air n'est pas la même à toutes les distances de la terre : elle va en diminuant de bas en haut ; parce que l'air étant compressible, les couches inférieures qui portent toute la charge de l'atmosphère sont pins denses que les supérieures. L'air est donc moins dense au sommet qu'au pied d'une haute montagne; et si l'on remplit d'air une vessie au sommet de cette montagne de manière qu'elle soit parfaitement tendue , elle s'affaissera à mesure qu'on descendra; ce qui prouve que l'air se comprime de plus en plus.

Il suit de là que si l'on concevait une colonne atmosphérique divisée en tranches horizontales d'un égal poids , ces tranches seraient nécessairement dune épaisseur très-inégale, suivant la densité du fluide correspondante au point de la hauteur où

!a tranche serait située ; que si l'on divisait cette colonne en tranches d égale épaisseur , les poids de ces diverses tranches seraient de même inégaux, et dans le rapport de leurs densités relatives.

Si l'on voulait essayer de déterminer la hauteur absolue de l'atmosphère , en ayant égard aux différentes densités des tranches horizontales que nous venons de supposer, il faudrait considérer une colonne atmosphérique comme composée de tranches d'un poids égal et capables, par exemple, de soutenir chacune une ligne de mercure. Les densités de ces tranches diminuant à proportion de leur élévation, leur épaisseur ira évidemment en augmentant de bas en haut; il s'agirait doue de trouver l'épaisseur de chaque tranche.

Pour cela on considérerait les a8 pouces de mercure comme convertis en lignes , ce qui en donne 336. La colonne d'air serait donc partagée en 336 tranches d'égal poids.

Deluc a trouvé que la première tranche était de 75 pieds , c'est-à-dire qu'en montant du point où le mercure est à 336 lignes à celui où il n'est plus qu'à 335 lignes , on s'est élevé verticalement à 75 pieds. Mais cette tranche est chargée du poids des 335 autres qui sont au-dessus et dont chacune a une pression équivalente à une ligne de mercure ; si donc on voulait déterminer l'épaisseur de la seconde tranche soutenant le poids des 334 tranches supérieures, il faudrait dire 334 :^35 : : 75 est à un quatrième nombre qui montrerait que la seconde tranche aurait environ 3? lignes d'épaisseur de plus que la première -, on opérerait de même pour toutes les autres tranches.

Deluc, en calculant d'après ce principe, a trouvé qu'à une hauteur de 11 lieues, l'air ne peut plus soutenir qu'une ligne de mercure, et à 17 lieues qu'un dixième de ligne. Maison ne sait

DE L'ACTION MÉCANIQUE DE L'AIR. 9 pas quelle peut être la limite de la hauteur totale de l'atmosphère.

Nous venons d'établir d'une manière évidente la pression de l'atmosphère et la valeur de cette pression, qui varie, à la vérité, même en un lieu donné, mais dans des limites assez rapprochées ; c'est pourquoi dans les recherches sur cette pression , l'exactitude exige qu'on détermine à quelle hauteur de mercure répond la pression au moment de l'expérience.

On conçoit maintenant pourquoi l'on éprouve une résistance plus ou moins grande à soulever le piston d'une seringue , ou d'un corps de pompe, dont un des oriGces serait parfaitement bouché; car pour cela il faut soulever une colonne entière d'air atmosphérique dont la base est égale à la surface du piston , et il serait facile de déterminer quelle devrait être la surface du piston, pour résister invinciblement aux efforts d'un homme qui essayerait de le soulever.

On s'explique aisément aussi pourquoi nous avons dit au commencement de ce chapitre, qu'on ne peut produire de mouvement en faisant agir l'air par pression, que par la coopération d'une force étrangère qui donne lieu à la production d'un effet mécanique , en anéantissant l'action d'une colonne atmosphérique, ou , pour parler autrement , en faisant le vide.

On fait le vide de deux manières: i°. en remplissant un long tube de liquide et en le renversant comme nous l'avons dit plus haut; si le liquide est du mercure, le vide est fait, au-dessus de om, 76 environ , dans tout l'espace qui sépare ce point du sommet de ce tube, lequel, comme on le sait, est fermé hermétiquement ; si c'est de l'eau, il a lieu au-dessus d'une colonne de 10*, 390 environ ; 20. en chassant l'air d'une capacitéquelconque, par un corps qui vient prendre sa place, sans qu'il puisse la reprendre; c'est ce qu'on fait avec de la vapeur d'eau qu'on détruit

10 DE L'ACTION MÉCANIQUE DE L'AIR, subitement, comme nous le verrons en son lieu; ou bien avec un piston qu'on soulève dans un corps de pompe, pour puiser l'air renfermé dans un vase bien fermé , partout ailleurs qu'à l'orifice qu'on met en communication avec ce corps de pompe, qu'on appelle vulgairement pompe pneumatique. Nous verrons bientôt que le vide obtenu par une pompe n'est pas parfait , lorsque nous aurons examiné quelques autres qualités mécaniques de l'air.

Nous avons dit plus haut que l'air est compressible, c'est-àdire qu'il se replie, en quelque sorte sur lui-même, lorsqu'une force suffisante le comprime.

Une expérience très-simple le prouve : prenez un verre à boire , plongez-le verticalement dans l'eau, l'ouverture en bas; l'eau s'élèvera dans le verre à une hauteur d'autant plus grande que vous l'aurez plongé à une plus grande profondeur; mais elle ne remplira jamais toute la capacité du verre, parce que l'air qui y était contenu avant , n'a pu s'échapper , d'après la manière dont le vase a été plongé dans l'eau. L'eau n'a donc pu s'y introduire , que parce que l'air s'est replié sur lui-même, que son volume a été diminué par l'action de l'eau, en un mot parce qu'il s'est laissé comprimer.

Vous pouvez produire ce fait d'une autre manière : prenez un tuyau de verre recourbé, et dont les deux branches soient à peu près parallèles ; fermez hermétiquement ce tuyau par l'un des bouts , et par l'autre versez-y du mercure , vous verrez le mercure s'élever dans la branche fermée, bien qu'elle soit pleine d'air ; mais comme cet air n'a aucune issue pour s'échapper, vous remarquerez que le mercure se tieudra plus bas dans cette branche que dans l'autre, à cause de la résistance que l'air lui opposera. Or puisque le mercure a pu y pénétrer,

11 est évident que l'air y a été comprimé.

Il s'agit maintenant de savoir dans quel rapport il se comprime, eu égard à la pression qui s'exerce sur lui.

Prenez encore un tuyau recourbé dont les deux branches soient d'inégales longueurs; la plus courte doit être d'un calibre bien égal sur toute sa hauteur, elle doit être aussi fermée très-exactement. On verse un peu de mercure par la grande branche pour remplir la courbure du tuyau , et séparer ainsi parle liquide, la colonne d'air, que contient la petite branche, de celle qui reste dans la grande. Mesurez la hauteur de la colonne d'air qui occupe la petite branche au-dessus du mercure ; versez ensuite une nouvelle quantité de mercure dans la grande branche jusqu'à ce qu'il y en ait à la hauteur de oB>, 76 au-dessus du niveau de la portion de mercure qui a pénétré dans la petite branche; vous remarquerez que la hauteur de la colonne d'air qui remplissait cette petite branche est diminuée de moitié, et ces 76 centimètres de mercure qu'on vient de verser sont l'équivalent du poids d'une colonne d'air atmosphérique ; l'air renfermé dans la petite branche éprouve donc une pression double de celle qu'il éprouvait auparavant, savoir : la pression de l'air extérieur qui presse sur le mercure et la colonne du mercure elle-même qui exerce une pression égale; et son volume est précisément réduit à la moitié de ce qu'il était.

Si vous continuez d'ajouter du mercure par la graude branche, vous verrez le volume de l'air de la petite branche diminuer dans la même proportion que la pression exercée par le poids du mercure augmentera. Mais à mesure que son volume diminue, sa densité devient plus grande, parce que ses molécules se rapprochent; il est donc permis de conclure de cette expérience que le volume de l'air est en raison inverse et sa densité en raison directe du poids dont il est chargé.

Haies fît descendre à une grande profondeur dans la mer ,

un ballon de cuivre rempli d'air et ouvert par le bas; il fit subir ainsi à ce fluide une pression équivalente à 3s fois le poids de l'atmosphère et l'air fut réduit à la 3a' partie de son volume. 11 alla plus loin ; il lui fit subir une pression 1 5oo fois plus grande que le poids de l'atmosphère, c'est-à-dire une pression équivalente à celle d'une colonne de mercure d'environ 35oo pieds de hauteur, ou à une colonne d'eau d'à peu près 48000 pieds; mais il ne put savoir si le volume de l'air avait une diminution proportionnelle. Au reste, lorsqu'on a pu mesurer la réduction d'un volume d'air par la pression , on a remarqué qu'elle suivait la loi dont nous venons de parler dans le paragraphe précédent, et jamais on n'a pu parvenir à rendre Vair visible quelque densité qu'on lui ait donnée par la compression.

L'air réagit contre la force qui le comprime, parce qu'il est élastique, et il reprend son premier volume, lorsque cette force cesse d'agir : c'est comme un ressort tendu , qui se détend avec la force qui s'est exercée sur lui et jouit dans cet étatde la faculté d'imprimer du mouvement à tout corps dont la résistance est inférieure à la puissance réagissante de l'air comprimé.

Parmi toutes les preuves expérimentales qu'on pourrait donner de la force élastique de l'air comprimé, nous citerons celleci : prenez un vase de métal dont l'ouverture soit assez étroite pour être fermée exactement par un tuyau; remplissez le vase à moitié d'eau; la moitié supérieure de ce vase sera, on le sent bien, occupée par l'air ; fermez exactement l'ouverture du vase en y introduisant le tuyau dont vous faites plonger le bout jusques dans l'eau; bouchez, pour un instant, l'orifice supérieur de ce tuyau; faites entrer de nouvel air dans le vase, au moyen d'une petite pompe ajustée sur une tubulure, que nous supposons établie à la partie supérieure du vase; la quantité d'air

DE L'ACTION MÉCANIQUE DE L'AIR. i3 que vous introduirez, se comprimera avec celle qui se trouve au dessus de l'eau, dans le vase. Or si vous débouchez le tuyau, après quelques coups de piston , l'eau jaillira du vase par le tuyau, à une hauteur d'autant plus grande, que vous aurez donné plus de coups de piston , et que vous aurez plus comprimé l'air dans le vase , par les quantités de ce fluide que vous y aurez successivement fait entrer.

Cet effet est aisé à concevoir : tant que le tuyau reste bouché, le ressort de l'air qui agit sur la surface de l'eau, n'a d'autre effet que de la faire monter dans ce tuyau jusqu'à sa fermeture j mais aussitôt que le tuyau est ouvert , la réaction de l'air ne trouve plus d'obstacle à lancer l'eau du vase avec toute la force qu'il a reçue par la compression.

La construction des fusils à vent est fondée sur cette propriété de l'air ; l'on sait que l'air, refoulé et comprimé dans la crosse de cette espèce de fusil , peut, en s échappant , lancer une balle avec une force comparable à celle de la poudre à tirer.

Les couches horizontales de l'air atmosphérique sont dans un état permanent' de compression, les inférieures étant chargées du poids des supérieures : mais l'air, par son élasticité, résiste à cette compression, et fait par conséquent effort pour s'étendre. En effet, aussitôt que l'on diminue la pression qu'il subit, il s'étend, son volume augmente, et l'on dit que l'air se raréfie.

Prenez un petit flacon, à moitié plein d'eau, ajustez à son goulot un petit tube qui plonge jusque dans l'eau, et fermez exactement l'ouverture du flacon, à peu près comme ci-dessus. L'air qui occupe la moitié supérieure du vase, est en équilibre avec la colonne d'air qui repose sur l'orifice du petit tube, et aucun effet n'est produit.

Mais si l'air est raréfiable, comme nous venons de le dire,

i4 DE L'ACTION MÉCANIQUE DE I/ADA.

s'il fait contiauellemeat elïort pour s étendre, il est évident que , si par un moyen quelconque nous venons à diminuer la pression de la colonne d'air extérieur qui agit sur l'orifice du tuyau , l'air renfermé dans le flacon doit agir à son tour sur l'eau et la faire monter dans le tube , comme cela est arrivé plus haut par la compression.

Placez donc ce flacon sous un récipient dont vous puissiez soutirer l'air par l'action d'une pompe : la pression sur l'orifice du tube diminuera à chaque coup de piston; l'air intérieur du flacon se raréfiera, pressera la surface de l'eau et finira parfaire jaillir tout ce qu'en contient le flacon. L'action expansive de cet air ne peut cesser d'agir sur l'eau que, lorsqu'arrivé au même degré de raréfaction que celui du récipient, il se met en équilibre avec lui.

Quand on pompe l'air, comme nous venons de le dire, d'un récipient parfaitement clos , l'air qui reste après chaque coup de piston , se raréfie toujours davantage et continue à remplir toute la capacité du récipient : on conçoit dès lors l'impossibilité physique de faire sortir tout l'air que celui-ci contient ; en un mot, de faire, par ce moyen, un vide parfait, puisqua chaque coup de piston, on n'enlève qu'une portion d'air, l'air restant , quoique plus rare , remplit toujours le récipient.

Quoi qu'il en soit, on arrive d'autant plus promptement à faire un certain degré de vide dans un récipient, que le corps de pompe a plus de diamètre , et le piston plus de course.

Lorsqu'on connaît la grandeur du récipient et l'espace parcouru par le piston à chaque coup , on peut évaluer facilement ce qui reste d air dans le récipient après chaque coup. Ainsi, en supposant que le récipient et le corps de pompe soientd'unecapacité égale, les quantités d'air soutirées à chaque coup, comme celles qui restent dans le récipient , formeront la progression

DE L'ACTION MÉCANIQUE DE L'AIR. ï5

décroissante 7, |, 7, t?> tt > etc. j d'où l'on peut conclure qu'il restera toujours une fraction d'air dans le récipient, quelle que soit la durée de l'action de la pompe.

Le volume de l'air qui se raréfie, augmente donc en raison de la diminution de la pression ; on ne sait pas à quelles limites ta raréfaction de ce fluide peut s'arrêter; on sait seulement qu'elle peut s'étendre fort loin et augmenter plus de trois cent fois un volume d'air donné.

Pour diminuer ou pour augmenter le volume d'une quantité d'air donnée, il n'est pas toujours nécessaire de diminuer ou d'augmenter la pression à laquelle il est soumis : l'air se dilate, se raréfie par la chaleur , et se contracte et semble se comprimer par un abaissement de température , par le froid.

Prenez un flacon de verre mince, comme ci-dessus, dans lequel tous aurez mis un peu d'eau colorée } fermez-en exactement le goulot par un tube ouvert aux extrémités, dont l'une plonge dans l'eau du flacon. En appliquant la chaleur de la main sur la partie supérieure du flacon, où se trouve l'air, vous remarquerez que le liquide s'élèvera dans le tube.

Si au lieu d'échauffer l'air du flacon , comme vous venez de le faire, vous le refroidissez, en l'entonrant de glace, la petile colonne d'eau, élevée dans le tube, descendra incontinent.

Or, quand le liquide monte dans le tuyau, c'est que l'air du flacon s'est dilaté, puisqu'il exerce une pression nouvelle sur ce liquide ; et lorsque le liquide descend , c'est que l'air se contracte, diminue de volume et presse moins l'eau du flacon, tandis que la colonne d'air extérieure, correspondant à l'orifice supérieur du tube tend à repousser dans ce flacon la liqueur que contient le tube. Cette expérience met dans Lout son jour cette double propriété de l'air.

Mais lorsque ce fluide reçoit l'action de la chaleur, et qu'au-

ifi DE L'ACTION MÉCANIQUE DE L'AIR.

cun obstacle ne l'empêche de se dilater, sa force élastique reste

la même, bien que sa densité soit diminuée.

Si, au contraire, il ne peut s'étendre, par la présence de quelqu'obstacle, sa densité reste la même et sa force élastique augmente en proportion de la chaleur qu'il reçoit. Cette force peut augmenter au point de briser ou de renverser de trèsgrands obstacles qu i lui seraient opposés.

On évalue qu'une masse d'air donnée à zéro du thermomètre, et en équilibre avec une colonne de mercure de 75 centimètres, par exemple, peut, lorsqu'elle est élevée à cent degrés du thermomètre centigrade , soutenir une colonne de mercure d'environ cent centimètres ; ce qui prouve que, depuis la température de la glace fondante, jusqu'à celle de l'eau bouillante, lu force élastique de l'air s'accroît à peu près d'un tiers.

Si la pression reste la même , pendant que l'air s'échauffe , il résulte des belles expériences de M. Gay-Lussac, que, depuis la température de la glace fondante, jusqu'à celle de cent degrés de thermomètre centésimal , l'étendue de la dilatation de ce fluide est égale à 0,375 de son volume primitif; c'est-à-dire du volume qu'il avait à o de température.

Tel est l'effet de la chaleur sur des portions d'air renfermé qu'on soumet à l'expérience; d'autres phénomènes se pressentent, si nous considérons cette action sur l'atmosphère.

Lorsque les couches inférieures de l'air atmosphérique sont dilatées par l'action du soleil , ou dans quelques autres circonstances, elles deviennentpluslégères que les couches supérieures; l'équilibre est rompu, et les couches échauffées s'élèvent comme t plus légères, tandis que les autres descendent vers la terre.

L'atmosphère se met ainsi en mouvement, et c'est alors qu'on tire parti de la force impulsive de l'air comme moteur, ainsi que nous allons le voir dans le chapitre suivant.