CHAPITRE VIL

Des Pompes ci liquides et a gaz.

C^uoique le calcul des pompes appartienne à la mécanique, cependant comme leurs propriétés dépendent du ressort de l’air, et sont d’un fréquent usage , je vais en donner ici une idée succincte.

L’espèce de pompe que Ton appelle aspirante est composée d’un petit canal AII, figure 54 * joint à un autre canal plus gros appelé corps de pompe , et représenté par À B. Audedans de celui-ci, par le moyen de la verge MV, on fait monter et descendre un piston P , qui est ordinairement un cylindre de bois arrondi au tour , revêtu d’étoupes , et qui remplit exactement la capacité intérieure du corps de pompe A B. Il y a une soupape S à la jonction des deux tuyaux AB, AH , et une autre S ' dans le piston P. La disposition de ces soupapes est telle que celle qui est marquée de la lettre S s’ouvre naturellement et facilement pour donner passage à tout ce qui tend à entrer dans le corps de pompe A B ; mais du moment où elle cesse d’être ainsi soulevée , elle retombe par son propre poids et se ferme exactement; de sorte que si quelque chose tend à sortir du corps de pompe, elle lui bouche absolument le passage. L’autre soupape qui est marquée de la lettre S' s’ouvre dans le même sens et de la même manière que la précédente, pour donner passage à tout ce qu’il y a dans le corps de pompe sous le piston P , et qui tend à passer au-dessus ; mais cette même soupape se referme si exactement d’elle-même par son poids , qu’elle bouche absolument le passage à tout ce qu’il y a dans le corps de pompe au-dessus du piston P , et qui tendrait à passer au-dessous.

Concevons maintenant qu’ayant abaissé le piston P jusqu’au

fond du corps de pompe AB, on enfonce dans l’eau la partie inférieure du tuyau AH. Alors, si l’on élève le piston dans le corps de pompe , par exemple , jusqu’en B, il se fera un vide sous ce piston. L’air intérieur au tuyau AH se dilatera pour le remplir, et sa force élastique diminuée par cette dilatation^ se trouvant moindre que la pression extérieure de l’atmosphère , celle-ci fera monter dans le tuyau AH, et peut-être même dans v le corps de pompe, une colonne d’eau dont le poids compensera cet affaiblissement. Supposons que ce dernier cas ait lieu , et qu’il entre réellement une certaine quantité d’eau dans le tuyau AB. Cette eau une fois entrée n’en pourra plus sortir; car la soupape S lui interdira le retour , en se fermant par son propre poids. Donc, si l’on redescend le piston P jusque dans cette eau, elle soulèvera la soupape S', et passera au-dessus du piston; mais une fois arrivée là , elle ne pourra plus redescendre , parce que la soupape S', en se fermant , lui interdira le passage. Si donc on élève le piston de nouveau , on soulèvera cette eau qui a passé au-dessus de lui ; mais en même temps il se fera de nouveau un vide au-dessous. Une nouvelle quantité d’eau montera donc dans le corps de pompe AB , et s’y trouvera de même renfermée par le jeu de la soupape S. Cette quantité d’eau s’élèvera ensuite au dessus du piston P quand celui-ci sera abaissé ; et, par l’effet de ce jeu alternatif, la quantité d’eau ainsi élevée audessus du piston augmentant toujours , finira par arriver jusqu’à l’orifice O , percé latéralement dans le corps de pompe , par lequel elle s’écoulera.

On conçoit que, dans ces sortes de pompes, il ne faut pas que la hauteur de la soupape S au-dessus du niveau de l’eau qui entoure le tuyau AH, surpasse iom,4 , environ 32 pieds ; car au-delà de cette limite , on aurait beau faire le vide en S dans le corps de pompe , en élevant le piston , l’eau ne pourrait jamais arriver jusque-là , puisque la pression ordinaire de l’atmosphère ne peut l’élever que jusqu’à io‘n,4 ? environ 3a pieds de hauteur. Mais ce cas excepté , si une fois l’eau arrive au-dessus de la soupape S , et passe par-dessus le piston P, en quelque petite quantité que ce puisse être , on pourra ensuite la faire monter à

telle hauteur que l’on voudra en élevant le piston qui la porte.

La pompe que l’on appelle foulante , est composée d’un tuyau ou corps de pompe AB, fig. 35, percé de plusieurs petits trous dans sa partie inférieure. Ce tuyau communique avec le canal A CS', au dedans duquel se trouve une soupape S', qui s’ouvre pour donner passage à tout ce qui tend à sortir du corps de pompe AB , mais qui , lorsqu’elle cesse d’étre soulevée , se ferme très-exactement par son poids, et ferme le passage à tout ce qui tend à sortir du tuyau OS', pour rentrer dans le corps de pompe. La base AA de ce dernier est toujours plongée dans l’eau. C’est pourquoi, quand on tire le piston P qui en remplit exactement la capacité intérieure, l’eau s’y introduit par les petits trous t ; mais en abaissant le piston et pressant cette eau , elle est contrainte démonter dans le canal A C S' , en soulevant la soupape S', laquelle, se refermant aussitôt , l’empêche ensuite de redescendre dans le corps de pompe AB; ainsi , à force d’élever et d’abaisser le piston, il entre toujours de nouvelle eau dans le corps de pompe, et il en monte toujours de nouvelle dans le canal A CS'; de sorte qu’enfin l’eau , par ce moyen , se trouve assez élevée pour s’écouler par l’orifice O pratiqué dans ce canal , à telle hauteur que l’on voudra.

La troisième espèce de pompe est composée d’un petit tuyau AH, fig. 36, joint au corps de pompe AB. Celui-ci communique avec le canal DS'O, au dedans duquel il y a une soupape S' , qui s’ouvre pour donner passage à tout ce qui tend à sortir du tuyau AB , et se ferme pour boucher le passage à tout ce qui tend à y rentrer. Il y a encore une autre soupape S à la jonction du petit tuyau A II , avec le corps de pompe ; celleci s’ouvre pour donner passage à tout ce qui tend à entrer dans le corps de pompe, et se ferme pour boucher le passage à tout ce qui tend à en sortir.

Cette troisième espèce de pompe est appelée composée , parce qu’elle réunit les effets des deux précédentes. Lorsqu’on élève le piston P, il se fait un vide au-dessous de lui, comme dans la pompe aspirante , et l’eau et rail’ du tuyau AH entrent dans le

corps de pompe AB, en soulevant îa soupape S; mais dès que l’on cesse d’élever le piston , cette soupape se ferme et empêche l’eau de redescendre dans le tuyau A H. Alors, si l’on abaisse le piston , et qu’on le presse sur cette eau , comme dans la pompe foulante, il la contraint de monter dans le canal D S' O, en soulevant îa soupape S'; celle-ci , bientôt après se fermant par son propre poids , quand la force qui pressait le piston s’arrête , em- » pêche l’eau élevée au-dessus de S' de rentrer dans le corps de pompe A B. Alors , en élevant de nouveau le piston , une nouvelle quantité d’eau entre dans le corps de pompe , puis passe dans le canal D S' O, et s’élève au-dessus de S/ quand on abaisse le piston; de sorte qu’en continuant ce jou alternatif, on peut enfin élever l’eau dans ce canal jusqu’à la hauteur de l’orifice O, par lequel elle doit s’écouler.

Les idées que nous venons d’exposer feront aisément concevoir ce que nous avons à dire sur le mécanisme des pompes à air que l’on nomme machines pneumatiques . Pour faire monter l’eau dans les corps de pompe, nous avons employé une force extérieure, qui était la pression de l’atmosphère; pour faire sortir l’air d’un récipient fermé de toutes parts , nous nous servirons de la force intérieure par laquelle cet air lui -même tend à se dilater , lorsqu’on lui ouvre une communication avec un espace vide.

Supposons que le récipient B , fig. 3y, dont nous voulons épuiser l’air ou tout autre gaz , soit muni d’un robinet R, qui puisse s’ouvrir et se fermer à volonté , de manière à permettre ou à empêcher la communication de l’air extérieur avec l’intérieur du récipient O. Vissons celui-ci à un cylindre AB, qui sera un véritable corps de pompe, dans lequel un piston très-juste P pourra monter et descendre au moyen de la tige T. A l’extrémité de ce corps de pompe qui communique au récipient, ajustons un second robinet R', pareil au premier , travaillé avec le même soin , et qui puisse également , selon qu’il s’ouvre ou se ferme , permettre ou empêcher la communication de l’intérieur du corps de pompe avec Pair extérieur. Les choses étant ainsi disposées , et le robinet R étant fermé , ouvrons le robinet Rf,

et abaissons le piston P jusqu’en A B. L’air contenu dans la capacité de ce cylindre sortira par le robinet R'; fermons alors ce robinet et ouvrons au contraire celui du récipient. Maintenant , si nous élevons de nouveau le piston P, il se formera un vide au-dessous de lui , puisque tout accès est interdit à l’air extérieur. Par conséquent le gaz contenu dans le ballon B se dilatera pour remplir ce vide , et passera en partie dans le corps de pompe : alors fermons le robinet R. Cette portion de gaz ne pourra plus rentrer dans le ballon. Pour la chasser aussi du corps de pompe , nous n’avons qu’à de nouveau ouvrir le robinet R'? et abaisser le piston jusqu’en AB. Cela fait, nous fermerons R' de nouveau , et nous nous trouverons précisément dans les mêmes conditions qu’au commencement de l’expérience , avec cette différence unique, mais importante, que le récipient B aura déjà été vidé d’une partie du gaz qu’il contenait. En opérant donc une seconde fois de la même manière , on extraira une nouvelle portion de ce gaz , et en réitérant de nouveau la même manœuvre un grand nombre de fois , on devra i’épuiser presque entièrement.

La nécessité de fermer et d’ouvrir successivement les deux robinets RR' rendrait cette opération assez pénible; mais le principe étant ainsi trouvé , il est bien facile de le perfectionner. D’abord , nous pouvons remplacer le robinet R' par une soupape S , placée dans l’intérieur du piston P lui-même , et tellement ajustée qu’elle s’ouvre lorsque l’air intérieur, la soulève pour sortir du corps de pompe , et qu’elle se ferme par son propre poids , ou par l’action d’un petit ressort dès que cet air cesse de la soulever, fig. 38. Cela fait, quand on voudra commencer l’expérience , le robinet R étant fermé , on commencera par abaisser le piston dans le corps de pompe ; l’air intérieur comprimé par lui soulèvera la soupape S, et Usera exclu entièrement quand le piston sera descendu jusqu’en AB. Alors, si l’on ouvre le robinet R , et qu’on soulève le piston , il se fera un vide au-dessous de lui , comme dans l’expérience précédente; et le gaz contenu dans le récipient B se dilatera pour le remplir. Mais ce gaz ne pourra soulever la soupape S, parce que, étant dilaté, sa

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force élastique est moindre que la pression extérieure de Fatmosphère qui pèse sur cette même soupape de dehors en dedans» Ainsi, en fermant le robinet R , et abaissant de nouveau le piston jusque en AB, on chassera tout le gaz qui s’était répandu dans le corps de pompe 5 et par une suite d’opérations semblables , on finira par épuiser presque entièrement le gaz que le récipient renfermait.

Il faut maintenant nous exempter du robinet R : on emploie pour cela divers moyens ; mais en voici un imaginé par Fortin, et qui est aujourd’hui le plus généralement adopté. Il est représenté fig. 3q : le piston est traversé par une tige de cuivre tt \ le long de laquelle il monte et descend avec un frottement asses ferme pour ne pas laisser de passage à l’air. Lorsque le piston descend vers A B, cette tige descend d’abord avec lui , et elle porte à son extrémité inférieure un bouchon b , qu’elle va justement appliquer à l’orifice o , par lequel le corps de pompe communique avec le récipient. Arrivée à ce point, elle s’arrête par la résistance du plan A. B , et le piston surmontant le frottement qu’elle lui oppose, continue à descendre comme à l’ordinaire. Maintenant , quand on relève le piston , il enlève aussi la tige t tr et le bouchon b , et il l’éleveroit ainsi avec lui indéfiniment; mais après qu’il l’a déplacé seulement de la quantité nécessaire pour déboucher l’orifice o, l’autre bout de la tige tf rencontre la partie supérieure kf B' du corps de pompe , et par conséquent s’arrête : alors le piston continue à monter à frottement le long de la tige , et le bouchon b reste toujours très-près de l’orifice o , comme nous l’avions supposé d’abord. Au moyen de cette disposition , on peut laisser le robinet R du récipient constamment ouvert , aussi long-temps que l’on fait jouer la pompe; l’orifice o sera toujours ouvert quand on élèvera le piston dans le corps de pompe , ce qui y fera le vide, et il se trouvera constamment fermé quand le piston s’abaissera. C’est précisément l’effet alternatif que nous obtenions en fermant et ouvrant successivement le robinet R du récipient qui contient le gaz. L’opération terminée, on fermera ce robinet , et on enlèvera le récipient. Je profite de cette occasion