ANALYSE IMMÉDIATE

tube à celui qoi conduit les gaz dans Tappareil pneumatique, et on le dispose sur un feu de charbon ou sur une forte lampe , de telle sorte que la panse seule reçoive Timpression de la chaleur, et que le col soit notablement incline vers Touyerture y afin que les liquides distilla puissent glisser vers cette partie et ne retombent pas dans la panse.

On chauffe graduellememt et lentement , pour que la opération. chaleur ait le temps de pënëtrer jusqu'au centre de la masse, et Ton finit cependant par pousser la chaleur jusqu'au point de ramollir le Terre. Alors on laisse refiroidir complètement Tapparefl, et quand il est revenu à la température atmosphérique, on nivelle le mercure dans la cloche, et Ton mesure le volume des gaz. On coupe avec une lime la partie de la panse qui renferme le charbon, et Ton en détache celui-ci, dont on prend le poids immédiatement. Quant aux liquides, on peut en recueillir une partie qui se rassemble dans la dépression du tube *, mais une autre partie , et principalement les huiles épaisses dont le dégagement a lieu à la fin de Topération, adhèrent tout le long des parois. Pour les doser, il faut peser le tube , puis le concasser grossièrement , le chauffer au rouge, jusqu'à ce qu'il soit devenu très net, et le peser de nouveau. La perte de poids donne la proportion exacte du liquide adhérent.

Produits gazeux. — Si l'on voulait analyser les gaz, il faudrait avoir égard a l'air contenu dans l'appareil , et dont ils se trouvent mélangés. Comme ces gaz varient pendant tout le temps de l'opération, il peut être utile de les fractionner, pour examiner séparément ceux qui se produisent aux différentes époques de la distillation. On y parvient aisément , soit en changeant les cloches , si Ton se sert de l'appareil pneumatique ordinaire, soit quand on emploie l'appareil de M. Gay-Lussac, qui est beaucoup plus commode, en faisant usage d'une cloche à robinet (Fig. 2), à laquelle on adapte un aoebekniH. tube : le robinet étant ouvert, si l'on enfonce la cloche dans le mercure, le gaz en sort, et l'on peut le

aaa COMBUSTIBLES.

recevoir soit dans une vessie , soit dans un vase quelconque*, en fermant le robinet , le reste du gaz peut être conservai dans la cloche* Les premières portions qui passent doivent toujours être rejettes , parce qu'elles contiennent tout Tair de Tappareil. Lorsqu'on a pes^ le charbon et les liquides y on a d'ailleurs le poids total des gaz par différence.

Produits liquides* — Quand on veut examiner les divers liquides qui rc^ultent de la distillation d'un com** bustible, on opère sur 5 à lo grammes, et Ton fait

Appariii. l'opération dans une petite cornue dont on introduit le col dans de petits ballons ou des fioles à médecine légères, et que Ton pèse avec soin : en changeant ces ballons ou ces fioles de temps à autre, et les pesant de nouveau, on recueille séparément des fractions diverses, et en quantité connue, de la matière liquide. Pour en avoir la proportion totale , il faut déterminer, comme nous l'avons dit, le poids de la portion qui adhère aux Brmarqne. paroîs du col dc la comuc. Il est à remarquer que plusieurs combustibles , par exemple la plupart des houilles, se gonflent considérablement en s6 décomposant par la chaleur : il est très essentiel d^avoir égard à cette circonstance, et de n'employer qu'un volume dc matière , tel qu'après la distillation la panse du tube dis* tillatoire ou de la cornue ne soit pas tout- à -fait remplie.

Charbon. — La distillation dans des appareils de verre donne toujours une proportion un peu trop forte de charbon, parce que celui-ci ne peut pas être assez fortement chauffé pour être entièrement privé de toute matière volatile. Pour en avoir la proportion exacte, il fsfut le calciner

Apparriu (laos uu crcusct , ou mieux encore, calciner immédiatement 5 à 10 grammes du combustible lui-même, à l'effet dc déterminer la proportion du charbon qu'il est susceptible dc produii'c. On peut faire cette calcination dans un creuset de terre j mais il est préférable de.se servir d'un creuset de platine. Pour éviter la destruction d'une partie du combustible par le contact de l'air, on place le

ABÀLYSE imitDUTE.

creuset > muoi de son couTercIe, dans un autre creuset très peu plus grand et également boucha, et, pour plus de précautions encore, on met quelques morceaux de charbon autour du creuset intérieur, par- dessus son couvercle. De cette manière, Tair extérieur qui parvient à s^introduire dans le grand creuset se convertit en acide carbonique et ne peut, par conséquent, exercer aucune action sur le combustible soumis & la distillation. Quelques personnes prescrivent de remplir entièrement de sable ou de poussier de charbon le creuset dans lequel on fait la ealcination ; mais ce moyen, outre qu^il ne peut être employé que pour les combustibles en morceaux compactes et non ramollissables, est moins commode et ne donne pas de résultats plus exacts que celui quç nous venons d'indiquer. ^

Essai par le nitre. — Kirwan ayant observé que les huiles et les bitumes ne détonent pas avec le nitre, mais viennent brûler à sa surface, et supposant que tous les combustibles sont des mélanges de ces sortes de substances et de charbon, en a déduit un moyen de déterminer la proportion de celui-ci. Pour cela il faisait • fondre 3o grammes de nitre dans un creuset, et il y projetait le combustible à essayer, par petites portions successives du poids de i décigramme environ, jusqu'à ce quil ne s'y produisit plus de déflagration-, il jugeait qu^ alors tout le nitre était consommé, et sachant, par expérience, que le charbon de bois décompose dix fois son poids de nitre, il en concluait que la quantité de combustible consumée contenait 3 grammes de chaibon , ce qui lui donnait la proportion de ce dernier. Le procédé de Kirwan est fondé sur une supposition qui n'est pas exacte \ mais il donne des résultats assez approximatifs , parce qu*il paraît que le plus souvent le nitre ne commence à agir sur les combustibles qu'à une température supérieure à celle qui est nécessaire pour en opérer la carbonisation.

Cendres. — Reste enfin à déterminer la proportion des cendres. Pour cela on prend lo grammes de ma-

Mèlasu (le poottirr.

lacînératÏQix.

xcracv de con* p^raifon.

tière réduite en copeaux, en petits morceaux , ou même en poudre fine si elle est d'une difficile combustion, et on la brûle dans un tét de porcelaine vernissée , ou dans une petite capsule de platine, en Tagitant de temps en temps avec une spatule, pour renouveler les surfaces, mais en ayant grande attention d^éviter les mouvemens brusques, parce qu'en général les cendres sont si légères, qu'elles se répandent en poussière fine dans Tair avec la plus grande facilité. Il est essentiel aussi , pour le même motif, de n'exposer le combustible qu'à un courant d'air modéré et bien régulier. Ces expériences se font commodément sous la moufle d'un fourneau de coupelle^ mais en prenant quelque soin, on peut les exécuter aussi dans un foyer de calcination ordinaire. Si l'on voulait se procurer une quantité de cendres un peu considérable, afin de pouvoir en faire une analyse complète, il faudrait brûler un grand volume de combustible dans une bassine ou dans une poêle de tâle^ et comme les dernières portions seraient difficiles à incinérer , on achèverait la combustion dans ime capsule de platine que l'on chaufferait au rouge. Les cendres renfermant souvent beaucoup de carbonate de chaux-, pour les doser avec (exactitude il faut faire en sorte que la chaux y soit à l'état caustique, ou au contraire entièrement saturée d'acide carbonique. On amène la chaux à l'état caustique par une forte calcination dans un creuset de platine*, on lui rend au contraire l'acide carbonique qu'elle a en partie perdu par la chaleur de la combustion, en chauffant la cendre au rouge, après l'avoir mélangée avec une certaine quantité de carbonate d'ammoniaque eu poudre.

ARTICLE m. — Pouvoir calorifique.

A poids égaux les différens combustibles dégagent des quantités de chaleur très inégales. Leur pouvoir calorifique est proportionnel à ces quantités : on ne peut pas avoir une mesure absolue de celles-ci, mais on détermine leurs rapports numériques en comparant entre eux les effets qu'elles produisent. On recherche tantôt les quan-

POUVDI|l CALORIFIQUE. 2^5

tités d'eau qu'elles sont capables -de vaporiser , tantôt les quantités de glace qu'elles peuvent fondre, et tantôt les poids d'eau qu'elles peuvent échauffer de i° thennométrique. Ce dernier terme de comparaison est celui qui est le plus usité actuellement , et Ton prend presque toujours pour unité calorifique un poids d'eau égal au poids du combustible brûlé , échauffé de i® *, c'est ce que quelques personnes appellent calorie.

Eau vaporisée. — '• Quand on veut comparer les pouvoirs calorifiques par les quantités d*eau vaporisées , on se sert d'un alambic, et l'on détermine le poids des vapeurs ^'•■***'*d'eau condensées; mais ce moyen est tellement imparfait, qu'il doit être généralement proscrit. En effet , on sait que les combustibles qui brûlent avec flamme sont plus propres à opérer des distillations , que les combustibles qui brûlent sans flamme et qui sont cependant capables de produire beaucoup de chaleur. Pour que les uns et les autres donnent leur maximum d'effet , il faudrait les brûler chacun d'ime manière particulière ; et alors les circonstances étant différentes , les effets ne seraient plus comparables : les houilles doivent être placées sur une grille; le bots peut être brûlé sans grille -, les combustibles à flamme doivent être plus éloignés du fond de la chaudière que ceux qui brûlent presque sans flamme , etc.

Glace fondue, t— Quand on évalue la quantité de chaleur développée par lu combustion, d'après le poids de la glace fondue , on se sert du calorimètre de Laplace ^^*u$t'* **" et Lavoisier, en brûlant une quantité déterminée du com-' bustîble, soit au centre de la chambre intérieiu>e dans laquelle on fait passer un courant d'air , soit au-dessous du calorimètre , sous un entonnoir renversé adapté à im serpentin qui est entouré de glace de toutes parts. Comme on sait que pour passer de l'état solide à l'état liquide sans changer de température, la glace à zéro absorbe autant de calorique qu'il en faudrait pour échauffer de 75" un poids d'eau liquide égal au sien, ou pour eo échauffer soixante -quinze fois son poids de i°, il est

lace.

facile de transformer en calories les évaluations faites en quantités de glace fondue.

Écliauffant de Veau. — La détermination de la capacité calorifique en calories s'obtient directement au caiorimèiw <!• moycu du calorimètre à eau qui a été imagmé par Rum- Knafori. ^^^ ^ pj^ XII, Fig. 32). Ccst uuc caissc rectangulaire

en cuivre mince, portée sur quatre pieds pointus, et traversée dans toute son étendue par un serpentin horizontal dont les coudes «ont très multipliés. Ce serpentin s'ouvre d'un côté à la partie inférieure de la caisse, et du côté opposé , à la partie supérieure. Enfin , sur la même face de la caisse se trouve une ouverture par laquelle on peut y introduire de l'eau , et que l'on ferme avec un bouchon de liège à travers lequel passe la tige d'un thermomètre à réservoir cylindrique. Quand on veut se servir de cet instrument, on le remplit d'eau dont on note la température : on brûle sur une petite griUe un poids bien déterminé du combustible que l'on veut examiner, et aussitôt que la combustion est achevée, on observe le degré auquel le thermomètre s'est élevé. On connaît donc réchauffement qu'a éprouvé un poids déterminé d'eau , et par suite le poids de ce liquide qui n'aurait été échauffé que de i\ Pr*câuUoM. Mais pour que le résultat soit exact, il faut, i". faire en sorte que l'eau soit dans toute sa masse it la même température : pour cela on agite la caisse avant de noter le degré du thermomètre *, 2''. brûler une quantité de combustible assez petite pour que les gaz aient à peu près perdu toute leur chaleur à leur sortie du serpentin, sans quoi on aurait à faire une correction qui présenterait les plus grandes difficultés \ 3*". obvier aux pertes de chaleur qui ont lieu par le rayonnement de l'instrument : M. de Rumfort y est parvenu d'une manière satisfaisante, en prescrivant de mettre dans la caisse de l'eau dont la température soit abaissée autant au-dessous de celle de l'air, qu'elle sera élevée au-dessus à la fin de l'opération : alors pendant la première moitié de l'expérience lair réchauffe la caisse , tandis qu'il la refiroidit pendant la se-

POUVOIR (ULORIFIQUE. 22^

conde moitié : on parvient à ce résultat par tâtonnement -, ou si le combustible n éprouve pas d'altération dans sa nature en se brûlant en partie, il suffit d'arrêter Texpérience au moment où Teau se trouve autant échauffée par rapport à Fair, que l'air était échauffé par rapport à elle avant Topérationj 4*« tenir compte de la calorîcité de la caisse : cette caloricité doit avoir été déterminée par une expérience préliminaire *, d'ailleurs , comme la capacité des métaux pour le calorique est bien connue comparativement à celle de l'eau , il suffit de prendre le poids exact de la caisse pour calculer la quantité d'eau à laquelle elle équivaut*, 5*". enfin, il faudrait encore avoir égard à la quantité de chaleur qui se perd par rayonnement au-dessous de l'entonnoir. D'après M. Péclet, cette quantité est assez considérable , mais il serait difficile de l'évaluer. Toutes ces observations font voir que le calorimètre de Rumfort donne des résultats trop faibles , et qui doiveût l'être plus encore que ceux que Ton obtient avec le calorimètre de Laplace et de Lavoisier.

Méthode de Marcus BuIL — Les expériences faites sur la combustion par .les chimistes les plus distingués s'accordant peu entre elles , M. Marcus Bull entreprit aux États-Unis de nouvelles recherches sur ce sujet en 1826. Après plusieurs tatonnemens , il se décida à déterminer la chaleur dégagée par la combustion , d'après les temps pendant lesquels un même poids de chaque combustible peut maintenir Tair d'une chambre à ime température constante. Pour cela , il a fait usage d'un appareil qui se Apparai. compose essentiellement d'un poêle muni de tuyaux , dans lequel s^opc're la combustion *, d'une chambre en bois de 5oo pieds cubes , vers un angle de laquelle on place ce poêle, et que traverse un courant d'air dont on peut régler la vitesse à volonté -, enfin d'une seconde chambre aussi en bois, qui miveloppe la première. Nous ne pouvons donner ici les détails de cet appareil ', on en trouvera une description complète dans le Bulletin de la Société d'Encouragement (mars iSîiy).

Pour procéder aux expériences, M. Marcus Bull biiile opération.

Sia8 COMBUSTIBLES.

d'abord du charbon dans le poêle, en réglant le tirage de telle manière, que la différence de température entre les deux chambres soit de lo®*, puis il substitue au charbon successivement des poids détermines de différens combustibles qu'il fait brûler en réglant le tirage pour chacun d'eux, de telle sorte que la différence de température entre les deux chambres reste toujours de lo"** Dès lors la quantité de chaleur émise 'à chaque instant compensant exactement la perte de chaleur de Tair de la chambre extérieure par les murs, ou celle de la chambre intérieure par les parois^ la quantité totale de chaleur développée par chaque combustible se trouve proportionnelle à son poids et au temps qu'il met à brûler.

Essai par la Utliarge. — Il est à peu près démontré par les expériences de plusieurs savans, que les quantités de chaleur émises par les différens combustibles sont exactement entre elles dans le rapport des quantités d'oxigène que ces combustibles absorbent en brûlant. D'après cela, lorsque la composition élémentaire d'un combustible est connue, il est facile de déterminer par calcul quel est son pouvoir calorifique. En effet , il suffit pour cela de chercher quelle quantité d'oxigène il absorberait pour que , en ayant égard à celui qu'il contient , tout son carbone puisse se transformer en acide carbonique, et son hydrogène en eau, et de comparer cette quantité à celle que prend en brûlant un combustible dont la puissance calorifique a été déterminée par expérience, par exemple le charbon pur. Conséquence. En adoptaut le principe que nous venons d'énoncer, on conçoit que sans connaître la composition d'un combustible , on pourrait déterminer sa faculté calorifique , si l'on avait un moyen d'évaluer le poids de l'oxîgène qu'il absorberait en brûlant. Or cette évaluation peut s'obtenir d'une manière simple et expéditive , sinon rigoureusement , du moins avec assez d'exactitude pour qu'on puisse en déduire des - résultats fort utiles dans la pratique. Voici comment. Plusieurs oxides métalliques se réduisent avec une telle facilité , que lorsqu'on les chauffe

POUVOIR CA.LORIFIQUB. ttap

ayec un corps combustible, celui-ci se trouve bmlë complètement sans qu^aucun de ses ëléoiens puisse échapper à Faction de Tongène ou se dégager à Tétat de vapeur huileuse, etc., si Ton opère d^une manière convenable. La composition de Foxide étant bien connue , à. Ton prend le poids de la partie qui a été amenée à Tétat métallique, on en déduit immédiatement la proportion d'ozigène employée à la combustion. Pour pouvoir recueOlir le métal , et le séparer de la partie non réduite, il faut qu'il soit fusible ainsi que son oxide : la litharge satisfait à toutes ces conditions, et Texpérience prouve qu'elle brûle complètement la plupart des matières combustibles solides que Ton emploie en grand pour produire de la chaleur, et les seules dont nous nous occupions ici : il n y a exception que pour quelques substances très bitumineuses qui, renfermant une grande proportion d'élémens volatils, peuvent laisser échapper une partie de ces élémens avant que la température soit assez élevée pour que la réduction de Toxide puisse avoir lieu. On procède à Texpérience comme il suit.

On prend i gramme du combustible . réduit en parti- opération. cules aussi fines que possible : si c'est du charbon , de la houille, du coke, on le porphyrise pour Famener à Fêtât de poudre impalpable : si c'est du bois, on se- procure de la sciure très menue au moyen d^une scie mince , ou bien en le râpant avec une lime à grains serrés. On mêle la poudre avec une quantité de litharge un peu plus grande que celle qu'cDe peut réduire , ao grammes au moins , 4^ grammes au plus : on connaît toujours cette quantité approximativement, d'après la nature et Taspect du combustible. On introduit le mélange avec soin au fond d'un creuset de terre , et Fon met par-dessus ao à 3o grammes de litharge piwe : le creuset doit être à moitié rempli tout au plus. On place ce creuset sur un fromage , dans un fourneau de calcination déjà échaufiTé et rempli de charbon bien allumé-, on met dessus un couvercle, et Fon chauffe graduellement. H y a ramollis-

23o COMBUSTIBLES.

scment , bouillonnement et souvent boursouflement. Lorsque la fusion est complète , on couvre le creuset de charbon, et Ton donne un coup de feu pendant environ dix minutes, pour que tout le plomb puisse se rassembler en une seule masse. On retire le creuset , on le laisse refroidir à Tair, on le casse , et Ton retire le culot de plomb , que Ton pèse. Ce culot n adhère ni au creuset ni à la scorie , et il suffit d'un coup de marteau pour Tenlever. Mais quelquefois il est livide /feuîUetë et peu ductile, et alors il est pénétre d^une petite quantité de litharge qui en augmente sensiblement le poids *, cela arrive lorsque rexpérience a été faite trop rapidement. Quoique cette cause d'erreur soit négligeable, il vaut cependant mieux Téviter, et Ton y parvient en laissant le creuset au feu pendant un certain temps après que la fusion a eu lieu , en ayant attention pourtant de ne pas Ty laisser assez pour qu'il coure risque de se percer. Il arrive alors que la litharge dissout une partie de Farglle du creuset , et forme un silicate compact et vitreux . qui n'a pas , comme la litharge pure, la propriété de s'imbiber dans le plomb métallique.

Yèrifiraiion. Au licu dc laîsser la matière se refroidir dans le creuset, on peut la couler rapidement dans une lingotière en fer. De cette manière, si le creuset est bon il peut servir pour deux et même pour trois opérations semblables : cependant il est préférable d'en prendre un neuf pour chaque essai* Les expériences doivent être répétées au moins deux fois, et l'on ne doit compter sur les résultats que quand ils ne diffèrent que de i à a décigrammes.

Nature <ie u La Uthargc marchande de première qualité est toujours un peu rouge, parce qu'elle contient une certaine proportion de minium. Si cette proportion était un peu considérable, la litharge serait impropre à servir à l'essai des combustibles-, mais elle est ordinairement assez petite pour qu'on puisse ne pas y avoir égard ^ seulement, pour atténuer cette cause d'erreur, il faut avoir soin, comme nous l'avons recommandé , de n employer que très peu plus

liibarj^e^