CL

b ■=. — 0,0000208 1 OQï , c = «f- o,oooooooo58o ,

et ensuite

log. F /■= 1,4771213 + af 4~ bf2 -J- cj:i :

P JS VAPEURS PAINS LE 'VIDE

f étant îe nombre de degrés de Farenheit, comptés à partir de 21 2° , positivement au-dessous de ce point, et négativement au-dessus.

Dans tous les calculs que nous venons de faire, nous avons porté l’exactitude numérique vraisemblablement fort au-delà de ce que les expériences comportent. Mais, outre que l’on est toujours le maître de négliger, dans les coefficiens défi nitifs , les chiffres dont on ne veut pas faire usage , sans craindre désormais que leur influence s’accroisse , j’ai voulu surtout montrer avec détail comment il faut s’y prendre pour interpoler une série d’observations qui s’écartent peu d’une loi simple et rigoureuse , comme l’est ici la progression géométrique. Nous avons déjà trouvé dans les dilatations des liquides un exemple pareil. C’est une manière commode et sûre pour réduire les résultats généraux des expériences à leur expression la plus simple , et pouvoir en suivre les conséquences dans toute leur extension.

En faisant usage des formules que nous venons d’établir, il nous sera fréquemment nécessaire de connaître la variation de la force élastique F^pour un degré en plus ou en moins dans la température près du terme de l’ébullition de Feau. Nous y parviendrons en supposant N i dans la formule relative à la division centésimale, et f = i dans celle qui contient les degrés de Farenheit. On trouve alors dans la première F n e=z o,n, 7336i — om,n6 — - om, 02635 ; dans la seconde

F f^=z 2,gp,4i44 = 3oP — op,5856.

D’où l’on voit que, près du terme ordinaire de l’ébullition de l’eau, une diminution de i° centésimal dans la température affaiblit la force élastique de la vapeur de ?.6mm,35 , ou environ un pouce français, et une diminution de i° de Farenheit , l’affaiblit de oP, 585b. -Si l’on supposait N = — 1 ,f ~ — 1 , on trouverait des variations sensiblement égales, mais en sens opposé. Ces résultats confirment la règle que nous avons donnée page 104, pour régler les thermomètres, quand le baromètre n’est pas exactement à om,76.

La force élastique de la vapeur aqueuse étant ainsi connue

DES VAPEURS DANS LE VIDE

pour toutes les températures où l’on peut avoir occasion de l’observer , M. Dalton a cherché à déterminer de la même ma» iiière celle des vapeurs des autres liquides ; et, par des expériences ainsi faites sur l’éther sulfurique , l’alcool , l’ammoniac liquide , une dissolution de muriate de chaux, l’acide sulfurique et le mercure , il a découvert cette loi générale : que la variation de la force élastique de la vapeur , pour un même nombre n de degrés du thermomètre, est exactement la même pour tous les liquides , en partant de la température où les forces élastiques sont égales. Ainsi , en supposant, par exemple , de l’eau et de l’éther liquides, soumis l’un et l’autre à une même pression de om,7 6, on trouve, par expérience, que l’eau bout à ioo degrés du thermomètre , tandis que l’éther bout à A ces températures , les forces élastiques des deux vapeurs sont par conséquent égales entre elles , et soutiennent également une pression de ora,76. Maintenant , si l’on diminue chaque température de I o degrés , ce qui amènera celle de l’eau à 90 , et celle de l’éther 329, on trouve que les forces élastiques des deux vapeurs sont encore égales , et qu’elles sont l’une et l’autre diminuées de om, 28472; c’est-à-dire, qu’elles ne soutiennent plus que ©m, 62 5s8 , ainsi que nous venons de le trouver pour la vapeur d’eau , io° au-dessous de son ébullition.

Autre exemple. L’éther, dont se servait M. Dalton, bouillait à 1020 Farenheit : il mouilla, avec cet éther, un tube barométrique rempli de mercure , avec les précautions que nous avons décrites plus haut. L’ayant ensuite renversé, et placé dans la cuvette , une petite couche d’éther s’éleva en peu de minutes sur le sommet de la colonne de mercure , et la hauteur de la colonne devint stationnaire. Cette hauteur se trouva alors être de 1 7 pouces anglais. La température de l’air de la chambre était à 62° Farenheit , et le baromètre , au même instant , marquait 2gp,75. On avait donc pour cet éther :

Température. Force élastique,

inexpérience, 1020 2t)p,75

2e expérience , 62 29P ,7^ — - 1 7P, zrz: 12,76

différence des températures 4.00.

"DES VAPEURS DANS LE VIDE

Pour comparer ces résultats à ceux que donne la vapeur aqueuse, il faut d’abord chercher la température à laquelle celle-ci soutient 29^,70 ou 3op — op,25 ; et d’après les lois de décroissement que nous avons calculées tout-à-l’heure , on trouve que cela a lieu à la température de 2120 — ■ o°,43. Ainsi, à cette température, la force élastique de la vapeur aqueuse égalait celle de l’éther dans la première expérience. La seconde expérience est faite à une température plus basse de 4o° ; abaissons donc aussi de cette quantité la température 212.0 — o°,43 , nous aurons 2120 — 4°°‘>/±^ ; ce qui, selon notre notation , donne f 40, 43 pour la distance à 2120. Si la loi est vraie , la force élastique des deux vapeurs , à cette dernière température, est encore égale. En effet, en calculant avecy =r 4o,43 , on trouve Fy — 1 2P,54 , valeur presque égale à 12P,75; la différence est oP,2i ou 5mm,33.

M. Dalton essaya de même cette loi pour diverses autres températures, soit au-dessous de l’ébullition, soit au-dessus, et il la trouva toujours exacte. Mais , comme la force élastique de l’éther devient très-considérable à de hautes températures , parce qu’elle est déjà très-forte à des températures basses, on conçoit qu’il fut obligé d’employer un baromètre à siphon, fig. 7 5. Cela lui donna même l’avantage de pouvoir vérifier la loi des forces élastiques de la vapeur aqueuse à des températures plus élevées qu’il n’avait pu le faire par l’expérience directe. Par exemple , en essayant ainsi la vapeur de l’éther à la température de 1470 de Farenheit , il trouva qu’elle soutenait une colonne de mercure égale à 35p , outre la pression atmosphérique qui était alors de 29P, j5 ; la force élastique de cette vapeur était donc alors 64p,75. Pour la comparer à celle de la vapeur aqueuse, il faut partir de la température où cette dernière égale 29^,75 ; c’est 2X2° — o°,43, comme nous l’avons vu tout-à-l’heure. Il faut y ajouter l’augmentation de température éprouvée par la vapeur de l’éther depuis l’ébullition, c’est-à-dire 1470 — 102 ou 45°; ce qui donne 212 -f- 44^7, etxpar conséquent f z=. — 44,57 dans notre formule. Calculant donc fyavec cette valeur, on trouve f/r=G5p,456, tandis que l’observation di~

DES TAPEURS DANS LF. VIDE

rectede l’éther donne 64p ■? 7 5 ; la différence est op,7i 011 i8mn,,o9). Cette différence, sur une force absolue de i65i millimètres, paraîtra sans doute bien petite, surtout si l’on songe à toutes les sources d’erreurs que comportent nécessairement de pareilles observations.

Les expériences que fit M. Dalton sur l’esprit de vin , l’ammoniac et la dissolution de muriate de chaux , confirmèrent également la loi précédente. Comme la méthode est la meme , iî est inutile d’entrer à cet égard dans aucun détail. J’ajonterai seulement que nous avons cherché à vérifier cette loi, Amédé Bertholet et moi, dans le laboratoire d’Arcueil, et qu’en l’appliquant à un très-grand nombre de liquides très-divers , nous l’avons toujours trouvée exacte , du moins dans les limites d’erreurs que nous pouvions raisonnablement attribuer à nos observations. Néanmoins, je ne dois pas dissimuler que plusieurs physiciens du continent ont cru y reconnaître parfois quelques légers écarts. Mais, outre les petites erreurs qui peuvent rester encore sur l’évaluation des forces élastiques de la vapeur aqueuse elle-même, il faut si peu de chose pour faire varier les tensions, de quelques millimètres , dans les hautes températures , qu’on doit beaucoup se défier des premiers aperçus. Par exemple , en répétant ces expériences, il faut bien prendre garde à ne pas introduire d’air dans le Inbe à vapeurs , et même il serait nécessaire que les liquides dont on fait usage en fussent parfaitement privés ; car cet air , que l’on ne soupçonne point , augmentant la force élastique de la vapeur , doit altérer tous les résultats. Il faut aussi , quand on veut élever la température de la vapeur, avoir soin qu’il y ait toujours au-dessus de la colonne de mercure une petite couche liquide pour fournir à la nouvelle quantité de vapeurs qui se produit. Car, si une fois le liquide était complètement vaporisé , et qu’il ne se formât plus de nouvelles vapeurs , la tension de celles qui existeraient alors dans le tube ne croîtrait plus suivant la progression que nous avons supposée; mais elles continueraient de se dilater comme un gaz. Nous avons déjà énoncé ce dernier fait d’après M. Gay- Lussac, en parlant de la dilatation des substances aériformes ,

DES VAPEURS DANS LE VIDE

et on en verra encore la confirmation dans le chapitre suivant.

De la théorie précédente, il résulte que les liquides , qui bouillent à de très-hautes températures , doivent donner des vapeurs dont la force élastique est ‘excessivement petite dans les températures ordinaires. Prenons pour exemple de l’acide sulfurique , qui soit tel, que sous une pression de om,76 il bouille à la température de 3oo degrés. Si l’on élève sa température jusqu'à 200 degrés, c’est-à-dire à 100 degrés au-dessous de son ébullition , sa vapeur aura la même tension que celle de l’eau à zéro , c’est-à-dire qu’elle sera de 5 millimètres. Mais si l’on ne porte cet acide qu’à la température de ioo degrés, la tension de sa vapeur sera la même que celle de la vapeur aqueuse à ioo degrés au-dessous de o, c’est-à-dire qu’elle sera absolument inappréciable. C’est ce que l’on trouve en effet , tant pour cette température que pour les températures inférieures. Nous avons également vérifié ce résultat, Ainédé Bertholet et moi, pour les huiles grasses qui ne bouillent aussi qu’à des degrés très-élevés , et nous avons pareillement trouvé leur tension insensible. Mais je le répète, il faut bien éviter de mêler de l’air au liquide introduit ; car alors on observerait des forces élastiques assez sensibles , qui seraient dues à cet air ? et qu’on attribuerait mal à propos aux vapeurs. Dans ce cas, il y aurait un moyen sûr de reconnaître l’erreur ; ce serait d’élever la température de la prétendue vapeur d’un certain nombre de degrés ; de la porter , par exemple , jusqu’à 100 degrés. Alors, en mesurant l’accroissement de sa force élastique d’après sa dilatation , l’on trouverait qu’il est précisément le même que celui qui convient aux gaz secs ; et comme on serait pourtant certain qu’il se serait opéré un nouveau développement de vapeurs, il s’ensuivrait que la force de cette vapeur est tout-à-fait insensible.

Les mêmes considérations s’appliquent également aux vapeurs du mercure qui ne bout qu’à la température de 349 degrés, et il en résulte que la tension de ces vapeurs , dans les températures ordinaires , doit aussi être excessivement petite. Ce résultat est fort important pour la physique. Car c’est le mer ■

384 DÉS VAPETIRS DANS LÉ VIDE

cure qui nous sert dans les tubes barométriques pour mesurer la pression de l’atmosphère : quand nous disonsque le baromètre mesure pour nous cette pression , nous supposons tacitement qu’il n’existe dans le haut du tube aucun fluide élastique qui puisse y exercer intérieurement une pression sensible ; mais heureusement cela est vrai pour le mercure , d’après les lois que nous venons d’établir. M. Dalton a cherché à confirmer ce fait, en échauffant de 100 degrés la température d’un tube barométrique purgé d’air, et comparant la dilatation de la colonne à la dilatation du mercure , déterminée par des pesées. Mais la force élastique de la vapeur mercurielle , évaluée de cette manière , est probablement trop forte , et il me paraît préférable sur ce point de s’en rapporter à la loi générale de M. Dalton. L’expérience directe est très-difficile à faire avec exactitude. Outre les erreurs que l’on peut commettre en mesurant la longueur de la colonne de mercure , on a encore à craindre l’air intérieur qu’il est difficile d’exclure complètement , si ce n’est par une ébullition longtemps continuée ; et enfin les résultats sont toujours affectés des petites incertitudes qui peuvent rester encore sur l’étendue même de la dilatation du mercure par de si grands accroisse— mens de chaleur.

Les corps solides , qui ne se fondent, et qui ne bouillent qu’à des températures excessivement élevées , doivent par la même raison ne point produire de vapeurs sensibles dans le vide barométrique; aussi n’v exercent-ils aucune dépression. Cependant quelques-uns de ces corps , par exemple , l’étain , le plomb et le cuivre , exhalent des odeurs qui sont sensibles pour nos organes. Le camphre exhale aussi une odeur excessivement pénétrante ; cependant il ne produit qu’une tension insensible dans le vide à la température ordinaire. Mais si on le chauffe en approchant du tube un charbon ardent, ou l’environnant d’une enveloppe de tôle échauffée , sa vaporisation devient sensible , et la colonne de mercure s’abaisse d’une quantité trèsnotable. Dès que l’on retire la cause échauffante, on voit presque aussitôt le mercure remonter dans le tube , et la vapeur du camphre reprenant l’état solide, se dépose sur les parois inté-

DES VAPEURS DANS UE VIDE

rieures du tube sous la forme d’une line poussière blanche.

Les affinités que les solides exercent sur certains liquides , se manifestent dans le vide en diminuant la tension de leurs vapeurs. Par exemple , l’eau dans laquelle on a fait dissoudre de la soude ou de la potasse , bout à une température plus élevée que l’eau pure. Air*;i, la vapeur de cette dissolution doit avoir dans le vide une tension moindre que celle de l’eau commune, à température égale ; e’est aussi ce qui a lieu. Mais cette diminution de tension se fait même sentir sur la vapeur déjà formée. Lorsque l’on a introduit de l’eau pure sous un tube barométrique , et que l’on a bien exactement observé sa tension , si l’on y fait passer un petit morceau de soude, qui s’élève dans le mercure par sa seule légèreté , et va gagner la petite couche liquide dans laquelle il reste plongé entièrement , on voit presque aussitôt la tension de la vapeur décroître , et au bout de quelques instans elle se trouve réduite au degré qui convient à une eau chargée de soude. Cependant , il n’y a pas un atome de cette soude qui entre dans la vapeur , et les molécules de vapeurs élevées dans le haut du tube ne sont pas en contact avec elle directement. Quelle espèce de modification peuvent-elles donc éprouver , qui puisse diminuer ainsi leur force élastique ?

On peut faire une réflexion semblable sur toutes les dissolutions salines. Toutes ces dissolutions bouillent à des températures plus élevées que l’eau pure ; aussi, à température égale , la force élastique de leurs vapeurs est-elle moindre que celle de l’eau. Néanmoins , dans un cas comme dans l’autre, la vapeur qui s’élève n’est réellement que de la vapeur aqueuse sans aucun atome de sels. Car si l’on poussait la vaporisation de ces dissolutions jusqu’à faire entièrement évaporer le liquide , les vapeurs se condenseraient toutes en eau distillée , et tout le poids du sel se retrouverait dans le résidu solide. Comment donc cette vapeur aqueuse étant toujours la même , peut-elle , à la même température, avoir des forces élastiques inégales?

Il faut nécessairement que cette inégalité tienne à la différence même des liquides sur lesquels elle repose , et à l’affinité inégale qu’ils exercent sur elle , car ces circonstances sont les