FORCI-; DÉVELOPPÉS PAR LA VAPORISATION

nous, reportant aux tableaux que noua avons donnes des forces élastiques de lu vapeur d'eau . nous voyons que, sous une pression de deux atmosphères, le point d'ebullition de l’eau correspond a 121" centigrades environ. Lors dons que la température de l'eau, au-dessous du piston, aura atteint 1 2 1», le piston commencera a monter et le liquide laissera à l'état de vapcu . Lorsque toute l'eau se sera ainsi vaporisée, le piston s'arrêtera a environ nao rentimetrrs ou ft,ü métrés au-dessus de la base du cylindre, c'est -à-dire a une hauteur un peu supérieure a In moitié de relie qu'il avait atteintednnvle cas précédent. En admettant, pour le moment, que cette hauteur soit exactement la moitié de la précédente. Il est évident que la puissance mécanique de la vapeur d’eau est la même dans 1rs deux cas, puisque elle est équivalente a un poids double, élevé a une hauteur moitié moindre, re qui donne un produit identique.

SI le poids placé au-dessus du pistou était de 3,090 kilogrammes, c'est-à-dire triple du premier, auquel cas la pression sur la tète du piston serait égale à celle de trois atmosphères, la hauteur a laquelle monterait le piston dans le cylindre, après la vaporisation complète du liquide, ne serait plus que de afin centimètres ou 5,t> métrés environ, soit un peu plus que le tiers de celle qu’il avait atteinte dans le premier cas. C’est donc encore un effet mécanique à peu près le même que le premier, puisqu'un poids triple est soulev é a une hauteur trois fois moindre.

En général, a mesure que la pression sur le piston augmente, la hauteur a laquelle le piston est soulevé pur la vaporisation de l'eau contenue dans le cylindre diminue, et cette diminution, dans In hauteur, a lieu a peu près dans la même proportion que l'accroissement de la pression sur le piston; de sorte que, quelle que soit le température à laquelle la vapeur est engendrée, tilt même volume d'enu produit a très peu près une somme égale de travail mécanique.

Nous venons de dire que In hauteur à laquelle le piston est soulevé n’est pas, rigoureusement parlant, inversement proportionnelle a la pression, sans avoir egard à In perte duo a la présence de l’atmosphère. Ceci prov ient des différences dans les températures, lors du commencement de la formation de la vapeur. Si la température a laquelle l'eau est convertie en vapeur, sous les différentes pressions que nous avons supposées, demeurait constamment la même, les hauteurs auxquelles le piston serait soulevé, par la vaporisation de i'eaa, diminueraient précisément dans la même pnqiortion que les pressions sur le pistou augmenteraient. Omis ce ras, l'effet mécanique d'une quantitr d’eau déterminée resterait exactement le même, «ous quelque pression que l'eau entrait en ébullition, en supposant que le vide existât au-dessus du piston ; mais, puisque l’eau bout à des températures différentes, l'effet mécanique d'un volume donné de vapeur varie et augmente légèrement avec la pression.

Il résulterait de cette remarque que le développement de puissance, dû a la vapeur d'eau, a lieu le plus avnutageusement passible quand on emploie la vapeur à un haut degrr de tension. II semble donc démontré, d'après cela, que l'application la plus économique du In vapeur s'obtient dans les machines à limite pression. On peut s'assurer cependant que cette supériorité tirs machines à haute pression sur les autres n’est, en réalité, que de bien peu de valeur. SI l’on se reporte, en effet, aux lois que suit la forci élastique de la vapeur d'eau, on trouvera, par un simple calcul, que les températures successives de la vapeur étant exprimées |Mir les nombres suivants de degrés centigrades :

100". . . 300". . , 300°. . . jnn-, . . lonu».

l'effet mécanique est, d’apres la théorie, proportionnel aux nombres :

Ainsi, l’elfet mécanique dû u une quantité déterminée de calorique ou de oombnstlb'c servant a produire la vapeur â 200" centigrades, c’est-à-dire sous une pression de 15 atmosphères, est environ de

un quart plus considérable que l’effet maximum correspondant au cas où lu vapeur se trouve engendrée a 100", ou sous une pression d'une atmosphère seulement. Pour arriver a obtenir tin effet mécsi-

PUISSANCE MÉCANIQUE DE I.A VAPEUR D'EAU

nique douille de celui-ci, il faudrait que la température fut de près de 300“, c'esl-u-dire que la vupeui fût engendrée sous une pression d'environ 20UO atmosphères

On peut conclure de ces chiffres qu'il ue peut y avoir qu'un fort médiocre avantage, sous le rapport de I économie du combustible, a faire engendrer la tapeur sous des pressions très élevees. Nous verrons, du reste, un peu plus loin, d’après quelles lois les différences dans la température de l'eau et de la vapeur d’eau modifient l'effet mécanique. Quant à présent, comme cet effet est à peu prés constant, surtout dans les limites de pressions possibles de la pratique, nous le considérerons comme tel, ce qui nous permettra d'évaluer, plus généralement que tout à l'heure, l’effet mécanique de la vapeur d’eau, de la manière suivante :

I n centimètre cube d'eau, réduit en vapeur, produit. Ire* approc haut i ventent , une force Mécanique capable d’élever 17 5 kilogrammes « la hauteur de I mètre, quelle que toit la température ou la pression à laquelle l'eau est vaporisée, pourvu que la vapeur n agisse point par détente et que le vide soit fait au-dessus du pislon.

Nous pouvons nous rendre compte par le calcul du degre d'exactitude que comporte la proposition qui précédé. Nous avons vu. page 93, que l'unité de volume d'eau développée en vapeur, a la température I, et sous la pression p, produisait un volume :

Nous aurons, des lors, pour la force mécanique F, développée par un centimètre cube d'eau vaporis<é à la température I, et sous une certaine pression p, le produit de cet efforl p par l'espace V , c’està-dire :

et en simplifiant :

F=JiX 1287 X

Nous pouvons supposer évidemment que celte pression p n’est autre que la pression atmosphérique, plus le poids dont est chargé le pislon de la ligure précédente. Ainsi, d'après l'examen de l'ex pression de l’effel dynamique F, nous voyons que cet eflet dépend de ta température I, à luquelic l'eau est vaporisée; mais en même temps qu'il n'augmente qu’excessivement peu avec cet élément, l’our nous reudre compte de la faible liiüucnce de la température dans ia circonstance présente, nou» u 'avons qu'a rechercher quelle devrait être cette température pour que l’effet produit fut double de eeiui qu'on obtient a 1 00 degrés centigrades. Nous poserons :

et, en simplifiant :

dou :

Ainsi, il faudrait la température énorme de 476 degrés, correspondante a une pression impossible de 1600 atmosphères environ pour faire produire à la vapeur un effet double de celui qu’elle produit û la température de l’ébullition sous la pression atmosphérique ordinaire.

1 Ce»t au moyen tie U formule empirique de MM. Duloug ci Arugo que l'on ■ fuit le eelcal de la prewion en «tmo- «phfcree cvwrreftponda’ite k In température donnée.