CHAPITRE CINQUIÈME

DE LA PUISSANCE MÉCANIQUE DE LA VAPEUR D'EAU

KT DES DIVERS PROCÉDÉS EMPLOYÉS POliR TRANSMETTRE CT RÉGI LARlSt.lt l' ACTION DE CETTE PL’ISKVVCE, AINSI ytg FUIR EN MESURER LES EFFETS.

Noos «vous étudié, dans le chapitre II. les propriétés générales des vapeurs, avec tous les développements que comporte eette étude dans la question spéciale qui nous occupe. Les lois qui existent entre la température et la force élastique de la sapeur d'eau ont été établies d’après les données les plus récentes de la théorie et de l’expérience. Un chapitre entier a été , en mitre, consacré à la description détaillée des différents modes de génération de la vapeur. Il nous reste maintenant à considérer la puissance dynamique de eette nouvelle force, ainsi que les effets qu’elle produit à l'aide des diverses pièces qui constituent le mécanisme des machines à vapeur.

Nous avons examiné déjè quelles devaient être les meilleures proportions à donner aux parties principales des machines. Mais nous nous sommes contenté d’établir les dimensions les plus convenables de pièces supposées connues , sans même nous être astreint à les décrire. Nous avons donc a présenter encore la théorie de ces pièces, et c’est ce que nous ferons naturellement en considérant les divers procédés employés pour transmettre et régulariser l'action motrice de la vapeur d'eau.

* La puissance mécanique de la vapeur d’eau peut se manifester de trois maniérés dllïeren tes, par voie de (iK.VEBATtos , de Oovds.vsvtion et cI'Expansion. Ainsi, soit qu'on fasse agir directement In vapeur produite par la vaporisation immédiate de l’eau, soit que, eette vapeur une fois formée, on la condense par rabaissement subit de la température, soit enfin qn'on la sépare de la source de production pour In laisser agir par expansion, Il est toujours possible d’obtenir un travail mécanique quelconque, t’.es trois éléments de force sont employés simultanément dans une machine ordinaire à condensation, de construction moderne. Il n’en est pas moins nécessaire de les considérer séparément, leurs effets simultanés devant se déduire naturellement de leur théorie spéciale.

StStRATIOH OU VAPORISATION.

Soit un tube cylindrique AB, ayant pour base l’unité de surface, ou, d'une manière plus précise, i centimètre carré. Un piston I1 sa meut dans l'intérieur de ce cylindre de manière à ne laisser entre >e* bords et les parais du tube aucun passage à la vapenr. Supposons que, dans l'espace compris entre le fond du cylindre et le piston, il y ait un centimètre cube d'eau, auquel cas la distauce comprise entre oes deux surfaces sera de t centimètre. Enfin, imaginons que le piston soit tenu en équilibre au moyen d’uo certain poids W, agissant à l'extrrmité d’un tU enroulé sur une poulie, de telle sorte qu'il n’existe

PUISSANCE MECAMQl K DK LA VAPEUR D’EAU.

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aucune lorce agissant sur le piston , si ce n'est celle l>rov citant du poids de la couche d’air supérieure.

Dans ces circonstances, le piston se trouvant en contact avec l’eau, et ne laissant, par conséquent, aucun espace libre a l’air au-dessous de sa surfai t Inferieure, sera pressé de haut en lins par le poids de l’atmosphère. SI nous supposons que In pression de l'atmosphère est constante, et égale à l’effort de 1.033 kilogramme par centimètre carré, il en résultera que In pression qui agit sur le piston est de 1,083 kilogramme, puisque nous avons pris pour sa surface l centimètre carré. Cela pose, voyons quel sera l’effet mécanique de la vapeur développé par la vaporisation directe.

Si l'on vient A placer une lampe ou tout autre substance enflammée au-dessous du cylindre, la température de l’eau s’élèvera graduellement jusqu’à ce qu’elle oit atteint 100 degrés centigrades, point auquel le liquide commencera à entrer eu ébullition , puisque, d’après l’hypothcse, la pression qui s’exerce sur sa surface supérieure est sealement de 1,033 kilogramme par centimètre carré, c’est-a-dire égale o ta pression ordinaire de l’atmosphère. La vapeur, à mesure quelle viendra à se dégager, soulever» le piston jusqu'à ce que tout le liquide se soit vaporisé. Uç, nous savon», d’après ce qui a été dit précédemment, qu’nn centimètre cube d'eau produit environ 1700 centimètres cubes de vapeur à la température de 100 degrés. Si donc, on suppose au tube une longueur suffisante, le piston s’élèvera à 1700 centimètres, environ, au-dessus de la base du cylindre. Il aura donc, dans son ascension, soulevé 1,033 kilogramme a une hauteur de 1700 centimètres, ou de 17 mètres. Ce résultat représenté la force mécanique de la vapeur provenant d’un centimètre cube d’eau, à la température de 100 degres.

Vous pouvons représenter dette puissance mécanique sous une forme plus commode; nous savons, en effet, que tout travail mécanique doit être év alué d’après le produit de l’effort multiplié par la distance parcourue dans le sens de cct effort. Dès lors l’effet produit sera représenté pur k produit 1,033 x 17 — 17,56 kili uramètres ou 17,56 kilogrammes élevés -à une hauteur de l mètre.

Vins!, on peut dire qu'un centimètre cube d’eau réduit en vapeur, sous une pression égale à la pression ordinaire de l’atmosphère, produit un force mécanique capable d’élever 1 7 £ kilogrammes a une hauteur de i mètre.

il nous reste a déterminer l’effet utile produit par une certaine quantité d’eau réduite en vapeur, lorsque la pression, sous laquelle la production de cette vapeur a lieu, est différente de celle de l'atmosphère.

Supposons le piston P revenu dans sa première position avec la même quantité d’eau au-dessous; mais imaginons qu’en sus du poids de la colonne atmosphérique qui agit déjà sur sa surface supérieure, un nouveau poids de i to 3 3' kilogramme vienne à presser sur cette surface, de manière à ce que l'eau se trouve comprimée par un poids de 3,066 kilogrammes. Si l’on place le feu au-dessous du cylindre, l'eau s’échauffera, et sa température Ira sans cesse en s’élevant jusqu'à ce que l’ébullition commence à avoir lieu. Inutile de dire que la température de l’ébutHtiou sera, dans ce cas, supérieure a celle de ioo«, qui est In température a laquelle l’ébullition de l’eau comntenee sous la pression ordinaire de l’atmosphère. En