La valeur de r, chaleur de vaporisation, a donné lieu à
de nombreuses discussions avant les expériences de M. Regnault.
Watt pensait que, pour échauffer un poids d'eau de 0° à une
température quelconque et le vaporiser à cette température, il fallait fournir une quantité de chaleur constante.
Pour lui, la quantité X était la même pour toutes les températures et égale à 625.
Le terme q étant égal à t^ la chaleur latente devait diminuer avec la température et on avait
Southern prétendait, au contraire, que la chaleur latente r était constante et égale à r = 525, et, par suite, que la chaleur totale X dépensée à partir de o*, était par kilogr.
X = 525-ht
et augmentait avec la température.
Par ses expériences. M, Regnault a démontré qu'aucune de ces deux lois n'est exacte et il a trouvé la formule
X=6o6,5-ho,3o5f.
Si Teau était prise à la température 0, on aurait exactement
X=:6o6,54-o,3o5t — 0 — 0,000026^ — 0, oooooo3G^
ou simplement en pratique,
Il résulte de là que la chaleur latente diminue un peu avec la température ; on a
r=:X — y =606, 5 — 0,695^ — 0, oooo2f*-—o,oooooo3i^
ce qui donne
Températures.
Valeurs de r.
536, 5oo
IDO
464, 3oo
Les résultats entre o* et 200* peuvent être représentés approximativement par la formule de Clausius.
667. Densité de la vapeur. — La densité de la vapeur d>au est un élément très important du calcul des machines à vapeur et de la vitesse d'écoulement de ce fluide ; il importe de connaitre, avec autant d'exactitude que possible, le poids du mètre cube aux différentes pressions et aux différentes températures.
Pendant longtemps on a admis qu'on pouvait le déterminer au moyen des lois de Mariotte et de Gay-Lussac, et on le calculait par la formule :
10,334 14-af
dans laquelle :
7 est le poids du mètre cube en kilogrammes ;
d la densité de la vapeur par rapport à l'air, c'est-à-dire le
rapport des poids do volumes égaux de vapeur et d'air à la
même température et à la même pression ;
t la température en degrés centigrades ;
p la pression en mètres de hauteur d'eau ;
On prenait pour cl le nombre 0,622. C'est celui trouvé par Gay-Lussac, et qui résulte de la loi des équivalents chimiques. On le supposait constant pour toutes les températures et toutes les pressions.
668. Navier remarquant que la pression était toujours liée à la température, avait posé la formule plus simple
dans laquelle il n'entre que la pression.
Cette formule a été longtemps en usage bien que, pour avoir des valeurs satisfaisantes, on fût obligé de faire varier les coefficients a et b suivant la pression. Elle est aujourd'hui abandonnée.
iO CHAUDIÈRES À VAPEUR.
669. Dans ces derniers temps la théorie mécanique de la chaleur a conduit M. Clausius à une nouvelle formule
dt
dans laquelle :
r est la chaleur de vaporisation (eee) que Ton trouve dans les
tables ;
A est Téqui valent calorifique du travail, A =-t— 7 ;
T est la température absolue de la vapeur. T=273-hi; t étant la température en degrés centigrades;
•— est le rapport de l'accroissement de pression à Taccroisse-
ment de température qu'on- calcule au moyen des nombres de M. Regnault et qu'on trouve dans la table; Enfin u est l'accroissement de volume qu'éprouve i kilogramme d'eau en passant de l'état liquide à l'état de vapeur.
Les expériences de M. Regnault donnent avec la plus grande précision les valeurs de la chaleur de vaporisation r et du coefficient différentiel -/-. On peut donc tirer de cette formule les
valeurs correspondantes de u pour toutes les températures et pressions comprises entre les limites des expériences, c'està-dire jusqu'à 280°.
Comme le volume de i kilogramme d'eau est sensiblement le même à toute température et égal à o^'-jooi, on a, en désignant par V le volume de i kilogramme de vapeur,
et comme y=-, on peut de la valeur de u déduire celle de v.
On constate ainsi des différences sensibles avec les nombres donnés par la formule (eev).
Voici d'après M. Zeuner les résultats de la comparaison de l'ancienne formule et de celle de M. Clausius.
Pression
Poids
Densité
Poids
de la Tapenr saturée
du mètre cube
de la vapeur
du mètre cube
en atmosphères.
en kilo^.
par rapport à l'air.
en kilogr.
Formule de Glansius.
Ancienne formule
o^ôoSg
Des expérience faites par Fairbairn etTate, et par M. Hirn ont confirmé Texactitude de la formule de M. Clâusius.
M. Zeuner a trouvé de son côté que, dans les limites de o à i4*S on pouvait en représenter les résultats par la formule plus simple
dans laquelle : m = 0,6061 p= pression en atmosphères
«=0,9393 et il a constaté qu'il existait un accord très satisfaisant entre les résultats de cette formule et de celle de M. Clâusius.
670. Vapeur surchauffée. — Tant que la vapeur est en contact avec le liquide qui Ta formée, elle est dite saturée, et, comme nous l'avons vu (659), il existe une relation directe entre sa température et sa pression.
Si on chauffe la vapeur séparée du liquide, elle est dite surchauffée^ et tend alors à se comporter comme un gaz. Sa température dépend à la fois de sa pression et de son volume. On observe que la relation qui unit ces trois quantités se rapproche d'autant plus des lois de Mario tte et de Gay-Lussac que la vapeur est plus surchauffée, c'est-à-dire que sa température est plus éloignée de celle qui correspond à la saturation.
On doit à M. Cahours des expériences sur ce sujet. En opérant par la méthode de M. Dumas, à la pression constante d'une atmosphère, il a trouvé pour la densité de la vapeur les résultats consignés dans le tableau suivant :
Températures. Densités.
On voit qu'au-dessus d'une température de 120° à la pression atmosphérique, la densité s'éloigne assez peu de 0,622, qui est celle trouvée par Gay-Lussac.
En opérant entre So** et 56"*, à des pressions de plus en plus éloignées du point de saturation, M. Regnault a trouvé les nombres suivants.
Les valeurs de / sont les pressions observées pour la vapeur d'eau en expérience ; celles de F sont les pressions de saturation à la température correspondante d'observation.
Températures
Pression observée
Pression de saturation
Densité
en degrés
en millimètres
en millimètres
de la Tapeur
centigrades.
de mercure.
de mercure.
par rapport à l'air
