DE L ÉVAPORATION

•atmosphériques qui environnent le vase , et que l’on aura calculé la tension maximum/ de la vapeur pour la température f.' C’est l’usage direct de la formule.

Mais réciproquement , si on calcule cette force f ', et que l’on observe la quantité E de l’évaporation, la formule donnera f\ c’est-à-dire la tension de la vapeur réellement contenue dans les couches atmosphériques qui environnent le vase. Ceci paraît même un moyen exact et simple de trouver f . Enfin, si Ton observait E et f , on pourrait en conclure f\ mais cet emploi de la formule n’aurait rien d’avantageux , puisque nous savons déjà déterminer y par des moyens beaucoup plus précis , et même par une formule qui nous donne sa valeur à toute température.

M. Dalton étudie de la même manière la vaporisation des autres liquides différens de l’eau. D’après les conditions d’indépendance que nous avons reconnues dans le mélange des substances aériformes , si l’on suppose que les vapeurs de ces liquides soient totalement privées de vapeurs aqueuses , et n’aient pour elles aucune affinité sensible, la quantité de ces dernières , qui se trouve dans l’atmosphère , ne doit avoir aucune influence sur la quantité de l’évaporation des liquides dont il s’agit ; et par conséquent cette évaporation , dans un temps donné , doit être proportionnelle à la tension qui leur est propre à la température où l'on opère. C’est aussi ce que M. Dalton a trouvé. Il a vu en outre que la quantité absolue de l’évaporation de diverses substances , est proportionnelle à l’intensité absolue de leurs forces élastiques ; en sorte queles formules de la page précédente peuvent servir pour tous les liquides en conservant les mêmes coefficiens numériques , et mettant seulement pour ff les forces élastiques calculées pour les liquides que l’on considère.

Par exemple , l’air extérieur étant à la température de 55° F et presque saturé d’humidité , M. Dalton a fait évaporer de l’alcool qui bouillait à i8o° F, et il a trouvé que , pour un vase cylindrique de six pouces de diamètre , cette évaporation était de 121 grains en 25 .minutes, ce qui fait quatre grains par mi-

5s6 DE L'ÉVAPORATION-.

nute , à très-peu de chose près. Pour comparer ce résultat à celui que donne la formule établie d’après l’évaporation de l’eau, il faut partir des températures 1 8o° et 2 1 2°, auxquelles les forces élastiques de l’eau et de l’alcool sont égales entre elles ; et , en diminuant également ces deux températures de 1270, on voit que la tension de l’alcool à 53° est égale à celle de l’eau à 85 ; or, celle-ci a pour valeur iP°,i7, suivant la formule de la pag. 278. Telle est donc la valeur de f qu’il faut substituer dans la formule

il faut en outre y faire f nulle , puisque l’atmosphère ne contenait point de vapeur alcoolique; car alors l’évaporation devient analogue à celle de l’eau dans une atmosphère sèche. Avec ces données on trouve E “ 4 . 1,17 4,68 , ou à très-

peu de chose près cinq grains , conformément à ce qu’a donné I observation de l’alcool. On voit , par cette expérience, que

la quantité de vapeur aqueuse qui se trouve suspendue dans

l’atmosphère , n’a aucune influence sensible sur la formation des vapeurs d’alcool à la température de 53° F. Mais il est probable qu il n’en serait pas ainsi à des températures plus élevées.

La loi que nous venons d’exposer montre que, pour les substances qui bouillent à de très-hautes températures, comme le mercure et l’acide sulfurique, les forces élastiques doivent, à toutes les températures ordinaires , être extrêmement petites ; c’est, en effet ce qui se vérifie par l’expérience : enfin , M. Dalton a aussi fait des expériences sur l'évaporation de la glace , et il a trouvé qu’elle se continuait même à plusieurs degrés au-dessous du point de la congélaiion ; la tension de la glace est alors la même que serait celle de l’eau à une température pareille, et elle se calcule de la même manière. C’est le résultat que M. Gay- Lussac a depuis étendu jusqu’à — ig°.

Le théorie deM. Dalton , que nous venons d’exposer, montre, comme nous l’avions annoncé, que les phénomènes de l’évaporation n’exigent nullement l’intermède d’une action dissolvante de l’air, et par conséquent rien n’autorise à supposer l’existence d’une pareille force. Les véritables élémens de tous

de l’évaporation. 327

ces phénomènes sont la tension du liquide à la température qu’on lui a communiquée , la tension des vapeurs de même nature qui existent dans l’atmosphère ; enfin, la résistance mécanique que l’air, en vertu de sa force d’inertie, oppose à la diffusion des vapeurs. En ayant égard au jeu de ces trois élémens , tel que l’expérience le fait connaître, on peut prédire tous les résultats.

O11 explique encore ainsi une foule de phénomènes singuliers qui se présentent dans une infinité de circonstances , et qui , avant le beau travail de M. Dalton , ne pouvaient pas même être réduits à des circonstances fixes. Par exemple, Fonlana avait depuis long-temps remarqué que, lorsqu’on distille de l’eau , dans des appareils fermés de toutes parts , si le vase distilîatoire ne communique que par une petite ouverture avec le vase réfrigérant , il 11e se fait point de distillation , à moins que le liquide ne soit échauffé jusqu’à bouillir, et n’établisse par force un courant d’air dans l’appareil. Cependant nous avons prouvé par l’expérience que , dans l’air comme dans le vide, l’eau se vaporise à toules les températures. Puis donc que le vase réfrigérant doit précipiter sans cesse la vapeur qu’il renferme , il semble qu’il devrait sans cesse y en arriver de nouvelle , et qu’il devrait par conséquent s’opérer une continuelle réduction de vapeur. Mais il faut remarquer que cette vapeur, pour arriver dans le vase réfrigérant, est obligée de forcer le passage étroit où l’air lui résiste. Or elle ne peut le faire sans opérer dans cet air une condensation qui augmente sa résistance ; de sorte que , par cette circonstance même , elle s’oppose pour ainsi dire à sa propre introduction. C’est ainsi qu’un liquide s’introduit difficilement dans un flacon dont le col est étroit, parce que l’air intérieur qu’il doit déplacer lui résiste. La difficulté cesse quand le col du flacon est plus large, parce quaiors la colonne liquide et la colonne d’air se partagent mutuellement le passage. De même , la distillation des vapeurs n’est plus arrêtée dans un alambic qui communique à son réfrigérant par un large canal, parce que ce canal se partage entre la vapeur qui entre et l’air qui

de l’évaporation.

sort. Enfin, même dans un conduit étroit, la difficulté du passage est vaincue quand l’eau entre en ébullition , parce qu’alors sa force élastique, jointe à celle de l’air intérieur, repousse et comprime l’air plus froid du réfrigérant , et permet à la vapeur de passer seule par le canal. Un phénomène semblable arrive quand on essaie de distiller du zine dans un appareil qui n’a qu’une étroite communication avec l’air extérieur. On n’y parvient qu’en le faisant bouillir ; tandis qu’au contraire cette distillation se fait très-facilement à des températures beaucoup plus basses , quand on mêle du charbon à l’oxide de zinc. C’est qu’alors il se forme du gaz oxide de carbone qui , forçant tous les obstacles par sa dilatation , et se répandant dans tout l’appareil , emporte les vapeurs du zinc de dessus la surface de ce métal à mesure qu’elles s’y forment , et donne par cela même à de nouvelles vapeurs la possibilité de se former. Ce rapprochement , qui explique beaucoup de phénomènes du même genre , est dû à M. Gay- Lussac.

Je suis porté à croire que c’est à une cause contraire qu’il faut attribuer l’extrême sécheresse qui règne habituellement dans les hautes régions de l’atmosphère ; sécheresse qui est telle que les substances organiques susceptibles d’absorber l’humidité, le parchemin, par exemple, s’y tordent comme si on les eût présentées au feu. Ce décroissement excessif d’humidité , déjà remarqué par plusieurs observateurs , a surtout été constaté par M. Gay-Lussac, dans son second voyage aérien. Cependant les vapeurs aqueuses , qui s’élèvent continuellement de la surface de la terre et des eaux , sembleraient devoir se répandre aussi dans cet espace, et le porter enfin à un degré d’humidité plus élevé ; d’autant mieux que la température de l’air à ces hauteurs étant très-froide, la quantité de vapeur nécessaire pour y saturer un même espace est moindre. Mais il faut remarquer aussi que l’air, devenu bien plus rare à ces hautes î’égions , s’oppose beaucoup moins à la diffusion des vapeurs qui s’y trouvent ; de façon que celles qui y seraient momenfanément portées , ont beaucoup plus de facilité pour s’étendre

JYE L'ÉVAPORATION S29

quelles n’en auraient à la surface de la terre; et cela explique pourquoi les corps imbibés d’eau, que l’on y porte, se dessèchent si rapidement.

On remarque dans les manufactures que la vaporisation de l’eau par l’ébullition se fait avec moins de facilité et plus de dépense dans les chaudières entièrement ouvertes que dans celles qui ne communiquent à l’air extérieur que par une petite ouverture. Ceci me paraît être une conséquence frappante de la résistance que l’air oppose à la diffusion , et même à la formation des vapeurs. Cette résistance est la plus grande possible dans un vase découvert , parce que la vapeur qui sort de la chaudière ne peut pas soulever d’une seule pièce toute la colonne d’air qui pèse sur la surface du liquide ; elle la soulève seulement en certaines parties , tandis qu’elle retombe dans d’autres ; de manière que le passage se partage entre l’air et la vapeur. Mais si la chaudière ne communique à l’air extérieur que par une petite ouverture, les pre— mières vapeurs qui se forment ont bientôt entraîné tout l’air qui était en contact immédiat avec le liquide , et le courant continuel de ces vapeurs, par le petit orifice , l’empêche de rentrer dans la chaudière. La vaporisation s’opère donc alors dans celle-ci aussi facilement que dans le vide , c’est-à-dire instantanément , et sans que rien s’oppose à la formation des vapeurs à mesure qu’elles deviennent nécessaires pour suppléer à celles qui s’échappent.

Enfin , la même théorie nous expliquera encore comment Del uc a pu parvenir à former des thermomètres d’eau et d’alcool qui soutenaient la chaleur de l’eau bouillante, quoi? que l’alcool bouille dans l’air libre fort au-dessous de ce degré ; c’est que ces liquides étaient parfaitement purgés d’air , et que l’air avait été également exclus avec la plus grande rigueur de la boule et du tube où ils étaient renfermés. Si l’on suppose cette condition rigoureusement remplie, les liquides, en se dilatant, émettaient librement parleurs surfaces, c’est-à-dire, par l’extrémité de la colonne élevée dans le tube , toute la quantité de vapeur que pouvait admettre l’espace ouvert au-dessus,

55o de l’évaporation.

d’eux; et comme la vapeur pouvait s’exhaler de cette surface sans aucun effort , puisqu’elle se répandait dans le vide ou dans la vapeur déjà existante , on voit qu’il n’y aurait pas eu de raison pour qu’il se développât aussi de la vapeur dans l’intérieur même du liquide. Car, en supposant la température uniforme dans tout l’appareil , celte vapeur n’aurait pu avoir qu’une force élastique égale à celle de la. vapeur élevée dans l’espace vide ; et avec cette égalité de force qui l’aurait contrebalancée , elle aurait eu de plus à vaincre le poids de la colonne de liquide élevée au-dessus d’elle, ce qui lui aurait été par conséquent impossible. C’est pourquoi il ne se produisait pas d’ébullition à l’intérieur. Mais les choses ne se seraient plus passées de cette manière , si le liquide eût été mêlé d’air ; car le ressort de cet air , développé et augmenté par la chaleur , se serait ajouté à la force élastique de la vapeur formée dans l'inférieur du liquide. Ainsi l’ébullition aurait commencé la somme de ces deux forces intérieures aurait égalé la force élastique de la vapeur élevée dans l’espace vide , plus le poids de la colonne liquide élevée au-dessus de la bulle d’air; c’està-dire lorsque le ressort de la bulle d’air aurait égalé le poids de cette colonne , qui seule contribuait à la retenir.

Nous avons déjà remarqué dans les premiers chapitres de cet ouvrage , que lorsqu’une substance liquide passe à l’état de vapeur par l’ébullition , toute la chaleur qu’on lui communique se détruit , et reparaît de nouveau quand la vapeur repasse à l’état liquide. Maintenant les expériences viennent de nous apprendre que la vapeur se forme à toute température , et que la température , plus froide ou pins chaude, change seulement le degré de son élasticité. D’après cette analogie, nous devons prévoir qu’il se fera aussi à toute température une destruction de chaleur lorsque la vapeur se formera; c’est ce que confirme l’observation.

Pour s’en assurer, i! faut isoler la masse liquide sur laquelle on opère , afin qu’elle soit obligée de tirer d’elle-même la chaleur que l’évaporation doit lui ôter, ce qui produira nécessairement un abaissement de température. Tel est précisément

DE LEVA FORATION.

l’effet des vases spongieux, appelés alcarazas , et qui sont eu usage dans l’Orient pour rafraîchir l’eau destinée aux repas. On remplit ces vases d’eau , et on les suspend dans un endroit où l’on sait qu’il se fait un courant d’air; par exemple, entre deux portes ouvertes. La nature spongieuse du vase permet à la masse d’eau qu’il renferme de se vaporiser par tous les points de sa surface. Cet effet est encore favorisé par le courant d’air, » qui enlève la vapeur à mesure qu elle se forme. De là résulte une vaporisation abondante qui exige une destruction correspondante de chaleur; mais le vase étant isolé, cette destruction ne peut se faire qu’aux dépens de l’eau elle-même , et aussi cette température s’abaisse-t-elle de plusieurs degrés.

On peut produire un effet pareil en plongeant la boule d’un thermomètre dans une éponge mouillée, que l’on expose ensuite au soleil ; car si l’on observe le degré qiie ce thermomètre marque, quand il est plongé dans l’éponge, et à l’ombre, lorsqu’on l’expose ensuite au soleil, on le voit considérablement s’abaisser. Les liquides, qui s’évaporent le plus rapidement , sont ceux dont l’évaporation produit le refroidissement le pins sensible; et l’on conçoit que cela doit être, puisque cette rapidité les force de se prendre à eux-mêmes plus de chaleur dans un temps donné. Aussi le thermomètre baisse-t-il de plusieurs degrés dans l’éther, lorsque ce liquide s’évapore; et de là vient également la vive impression de froid que l’on éprouve lorsqu’on en verse quelques gouttes sur une partie découverte du corps^ Ceci nous indique que l’on pourrait abaisser la température encore davantage , si l’on accélérait davantage l’évaporation. On y parvient , en plaçant les liquides sous le récipient d’une machine pneumatique, et pompant l’air avec rapidité. Car l’évaporation dans le vide se fait instantanément; et dans un air raréfié , elle se fait beaucoup plus vite qu’à la pression ordinaire de l’atmosphère. Si l’on fait celte expérience sur un petit tube de verre mince, rempli d’eau , et enveloppé d’un morceau d’éponge humecté d’éther , la vaporisation est assez rapide pour faire passer l’eau à l’état de glace. L’eau même, toute seule, sans élher7 se refroidit considérablement, et presque jusqu'à

55s de l’évaporation.

l’état de glace , lorsqu’elle est en petite masse , et qu’on fait agir la pompe ayec rapidité , pour absorber la Tapeur aqueuse à mesure qu’elle se forme , et lui permettre ainsi de se former de

nouveau.

Mais on atteindra le même but d’une manière plus simple et plus rapide, en plaçant sous le récipient une substance capable d’absorber la vapeur aqueuse à mesure qu’elle se développe ? par exemple, en y mettant à coté du vase rempli d’eau liquide, une large capsule remplie d’acide sulfurique concentré. Alors , en effet , du moment où on a extrait l’aîr , les vapeurs aqueuses sont absorbées aussitôt que formées , et cette absorption leur donnant lieu de se renouveler sans cesse , l’eau de laquelle elles s’exhalent , se gèle en quelquesinstans. Ce phénomène est d’autant plus rapide que la surface du corps absorbant est plus grande, comparativement à la masse d’eau, d’où s’exhale la vapeur. Il faut aussi que cette eau soit placée dans un vase qui propage lentement la chaleur, afin qu’elle ne puisse pas tirer d’ailleurs de quoi maintenir sa température. Rien de plus commode pour cet objet qu’un vase de verre suspendu dans l’appareil. En diminuant beaucoup la masse de l’eau , et augmentant considérablement celle du corps absorbant, on est parvenu non-seulement à faire passer l’eau à l’état de glace, mais à abaisser cette glace jusqu’à la température de la congélation du mercure. Cette curieuse expérience a été imaginée par M. Leslie , et quoiqu’elle soit conforme à la théorie de l’évaporation , elle n’en est pas moins remarquable et même surprenante, lorsqu’on la voit pour la première fois. Elle peut avoir d’utiles applications dans la chimie , surtout pour priver d’eau les liquides que le feu décompose , et pour dessécher complètement les substances végétales et animales sans les désorganiser.

Je ne dois pas terminer ce chapitre de l’évaporation , sans faire mention des travaux de Deluc. Ce physicien est le premier qui ait eu des idées parfaitement justes sur l’évaporation , et qui ait compris le véritable état de la vapeur dans l’air. On en voit la preuve dans un très-beau Mémoire qu’il a inséré dans lea Transactions philosophiques pour .1792. Partant de celte rç-

DE l’évaporatiow. 55S

marque , que les liquides se refroidissent par Facte de Févaporation , il considère la vapeur comme un fluide aériforme, rendu élastique par Faction du calorique , indépendamment du concours de l’air. La vapeur, dit-il, aussi long-temps qu’elle existe , a , comme l’air, une force de ressort. Mais elle n’appartient pas à la classe des fluides permanens, parce qu’elle peut être liquéfiée par un certain degré de pression ou de froid, conformément à des lois déterminées. La propriété caractéristique de la vapeur est d’avoir pour chaque température un maximum fixe de densité, qui s’accroît à mesure que la température s’élève. Lorsqu’elle a atteint ce maximum, elle peut être précipitée, soit par le refroidissement, son maximum actuel devenant trop grand pour la nouvelle température ; soit par une augmentation de pression , la température restant la même , parce que sa densité devient trop grande pour sa température , l’espace étant donné. La vapeur se forme à toute température, lorsqu’il s’offre un espace dans lequel elle peut se répandre; mais il ne se forme point de vapeur, lorsque , pour se former, elle devrai! repousser un obstacle supérieur, dans le plus petit degré , au maximum de puissance que lui donne la température où elle se trouve; et lorsqu’elle a été formée sous une pression qui n’excède pas cette puissance , si la pression croît et la surpasse , elle se précipite en totalité. La vapeur formée par l’évaporation ordinaire , est absolument de la même nature que celle que produit l’ébullition ; et sous le rapport de la pression qu’elle exerce, elle est absolument dans le même état que lorsqu’elle est formée sous un récipient vide d’air. Dans ce dernier cas , la pression de Fatmosphère étant supprimée , la vapeur ne trouve de résistance que celle qu’elle s’oppose à elle-même par sa propre pression ; et dans Faîr libre , sa force élastique est encore la même , parce que le surplus de la pression atmosphérique est supporté par l’air, avec lequel elle est mêlée. Lorsque ce mélange est contenu dans un vaisseau fermé , les deux fluides agissent ensemble sur la colonne du manomètre , ou contre tout autre obstacle , comme aussi réciproquement l’un contre l’autre, selon leur tension respective; et cette pression composée ne précipite pas la va-

534 1)E e’éva.pora.tio:*.

peur, parce qu’aucune cause mécanique ne peut la précipiter autrement qu’en forçant ses particules de s’approcher les unes des autres plus près que ne le permet la température actuelle; ce qui ne saurait avoir lieu dans le cas du mélange de la vapeur avec l’air , à moins qu’elle ne s’y trouve accumulée quelque part en trop grande quantité ; car jusque-là ses particules, quoique mêlées à l’air, se maintiennent suivant leurs propres lois, précisément comme s’il n’y avait point d’air.

Il faut convenir que ces idées sont extrêmement justes, et renferment la véritable théorie de la vaporisation et de l’évaporisation. Un autre observateur , non moins habile , de Saussure , s’est aussi beaucoup occupé du même objet. C’est à lui que l’on doit cette importante découverte , que le maximum de vapeur, qui s’élève dans un espace donné , ne dépend que de la température , et est le même dans l’air que dans le vide , à température égale. Mais quoique cette découverte semblât indiquer bien clairement que la formation de la vapeur ne suppose nullement dans l’air une force dissolvante , néanmoins de Saussure se laissa entraîner à cette idée, qui était alors généralement admise; et cet exemple montre comment les meilleurs esprits sont influencés, malgré eux, par les préjugés de leur temps. De Saussure regardait la formation de la vapeur comme indépendante de l’action de l’air ; mais il supposait qu’une fois formée , l’air exerçait sur elle une force dissolvante; modification qui n’est nullement nécessitée par les phénomènes. C’est ce que Deluc a très-bien montré dans son Mémoire sur lequel nous aurons encore occasion de revenir. Enfin M. Daîton a ajouté à cette théorie un degré

la force élastique de la vapeur à toute température ; il a prouvé par le fait , que cette force existait par elle-même , indépendamment de l’action de l’air et des gaz ; et ses expériences nombreuses et précises, réduites en lois générales, ont donné le moyen de prédire numériquement tous les phénomènes de l’évaporation et de la vaporisation.