OE LA COMBUSTION

On entend généralement par combustion le dégagement simultané de chaleur et de lumicA? qui se produit pendant la combinaison chimique des corps , cest-ft-diA* pendant l’acte de la réunion intime des atomes de corps differents qui , en vertu de V attraction ou de Vujfinilé chimique dont Us sont doues, forment une nouvelle agglomération, un composé, jouissant de propriétés nouvelles et caractéristiques. Le terme d'inflammation doit être applique seulement nu cas où une substance gazeuse brûle. L'iynttion est l’incandescence d’un corps, produite par des moyens extérieurs qui n’altereut en rien sa constitution chimique.

Dans le cas particulier de la combustion des houilles, eette combustion n’est autre chose qu'une combinaison des parties constituantes du combustible avec l'oxygene de l’atmosphere, combinaison qui ne peut avoir lieu qu’a une haute température. Dans Unîtes les combinaisons chimiques, il y a dégagement d’électricité , et il est necessaire , pour la combinaisou , que les corps à combiner soient doués d électricités contraires, lorsque le fer brûle, ou mieux , lorsque le fer s'oxyde, c’est par suite de la combinaison du l'oxygene de l’air avec le inclal; c’est donc un effet tout à fait comparable à celui de la combustion du coke ou des escarbilles, que l’on peut considérer comme une combinaison rapide du carbone avec l’ oxygène.

Puisque l'oxygène de l'air est un élément nécessaire dans la combustion des houilles, il est indispensable de renouveler l’air à mesure que sou oxygène lui est enlevé pendant cette opération ; de la résulte la nécessité d’avoir un fourneau dans lequel ou puisse entretenir un renouvellement d'air ou tirage suffisant. Les houilles brûlent avec une flamme jaunâtre, accompagnée de fumée, et en répandant une odeur bitumineuse caractéristique. La flamme dure plus ou moins longtemps, suivant la nature de la bouille. Quand elle a disparu, il reste un résidu charbonneux ou coke incandescent, qui continue a brûler si la température est suffisamment élevée.

L’air n’est autre chose qu’un mélange de deux gaz, l'oxygene et l'&zote , dans la proportion approximative de 1 d’oxygène contre 4 d’azote, ou, plus exactement, de 21 parties d’oxygène contre 79 parties d’azote, sur ICO. La pesanteur spécifique ou densite de l'oxygène est de 1,111, celle de l'air étant 1 ; la densité de l’azote est de 0,9722.

lü houille, ou charbon de terre, est un compost1: de carbone, d'hydrogène et d'autres matières volatiles, en proportions très variables, d’après la nature de la houille. Klle renferme quelquefois du soufre et d'autres substances étrangères. L'espece de houille la plus inflammable est celle qui contient le plus d’hydrogène. L’anthracite et le coke le sont peu , par cela même qu’ils ne contiennent que des traces d'hydrogène. Les matières terreuses, qui se trouvent dans la houille, sont réduites à l’état de cendres par la combustion. D’apres le docteur Thompson, la houille connue en Angleterre sous le nom de date ou

1 Non» n’avona pas besoin de répéter que non» somma loin de tore une traduction littérale de l'ouvrage anglais. Comme nous l'avons déjà dit, nous n'ajouton» «le» note» à la fin de» pages que lorsque nous croyons utile «le conserver, dans leur forme primitive, Its développement* d'idées et les méthodes d’exposition des auteur.- anglais. Mais, on général, et surtout dans 1a partie purement scientifique, nous n’hésitons pas à modifier, dans le texte même, des développements qui sont loin d’être présentés avec autant de méthode qne chez nous, où la science est essentiellement mieux organisée qu’en Angleterre. On reconnaîtra aisément qu'il en est ainsi pour une grande partie «le ce chapitre, qui traite de» propriétés de In mécanique et de la physique, le pin» intimement liées avec la nature de fourrage; on reconnaîtra même qne le* considération* qui pré cèdent snr la cliultur en général, la nature de la chaleur Intente et la constitution des corps, sont complètement originales.

CHALEUR ET COMBUSTION. 71

splini, qui correspond a notre houille schisteuse, contient, sur 1000 kilogrammes, 647k,3 de coke et 362k,7 de matières volatiles. Pour le mémo poids, la houille dite annuel , ou houille grasse à longue flamme , donne la proportion très différente de 400 kilogrammes de coke et de 600 kilogrammes de matières volatiles. Cependant, cette dernière espèce de houille n'est point employée dans les fourneaux pour la production de la vapeur. La houille dite splini n’est guère nppropriee non plus à l’usage des fourneaux ; car, bien que cette houille soit d’une grande efficacité, elle brûle trop vite et devient fort dispendieuse, excepte dans les pays qui la produisent eu abondance. C’est la houille du pays de Galles qui, en Angleterre, parait être le plus avautageusement employée pour la production de la vapeur. Cette houille est sèche; elle se compose en grande partie de carbone, et ne contient qu’une très faible proportion d'hydrogène1.

La combinaison du carbone de la houille avec l'oxygene de l'air forme un corps composé gazeux , que l’on nomme acide carbonique. Ce qu’il y a de remarquable dans cette combinaison , c’est que le volume primitif de l'oxygène reste le même, la densité seule étant altérée. Or, la densite de l’acide carbonique étant de 1,6277, Il en résulte que 1 volume de la nouvelle combinaison pèse environ comme l ~ volume d’oxygène, ou que 3 kilogrammes d’aeide carbonique contiennent 2 kilogrammes d’oxygene et 1 kilogramme de carbone. Nous voyons, en d’autres termes, que la houille du pays de Galles, qui est une espece de coke, exige environ 2 kilogrammes d’oxygène par saturer 1 kilogramme de carbone. Mais, comme l’oxygène est mélangé avec l’azote, il eu résulte que 9 à 10 kilogrammes environ d’air doivent entrer dans le foyer pour fournir les 2 kilogrammes d’oxygène par chaque kilogramme de charbon brûlé, et cela, en supposant que tout l’oxygène soit employé utilement. Cette dernière circonstance ne se réalise jamais , et dans le plus grand nombre des foyers , il faut généralement jusqu'à 1 2 kilogrammes d'air atmosphérique pour la combustion de i kilogramme de charbon.

La fumée n’est autre chose que le résultat de la combustion imparfaite des matières bitumineuses qui

1 Nous croyons utiio de donner ici les caractères principaux des bouilles de la Grande-Bretagne, et les noms sous lesquels on distinguo généralement , dans co pays , chacune des espèces les plus remarquable».

1* Cubiral c aal (U oui lit en ••*?<»). — Cette bouille a un aspect d’un noir éclatant; elle est compacte et assez friable. Lorsqu'elle sort de la fosse , rllo se présente sous la forme de masses parsllélipipédiqucs, dont les plus petits fragments sont cubique». Les bouilles open-burning (houille» à longue flamme), et coking (houille» collante») sont deux variétés principales de la houille cubique. — La dernière espèce (cndrfag), quelque menus que soient ses fragments , ne peut être employée comme combustible dons les fourneaux ordinaires, en raison de l'abondance des matières bitumineuse» qu'elle contient , et qui la font s'agglutiner sou» une tonne compacte, h une température peu élevée. Cette variété est le véritable charbon de forge (forge roal) ou charbon de maréchal, car elle forme rapidement, sou» le vent du souftlet, une espèce de voûte qui sert À concentrer la chaleur sur l'objet qu'on y introduit. — La honille «»jw» burning est désignée par différents nom* , suivant les localités. Quelquefois on l’appello rough coai on rlod roal (bouille grossière ou en moite »), parce qu’on peut l’obtenir sou» forme de gros fragments ; on l'appelle aussi cheery coal (bouille rire), à cause de la spontanéité avec laquelle elle s’enflamme, tandis que la bouille collante (raking roal), comme presque toutes les bouilles de Newcastle, a besoin d'être fréquemment remuée au ringard. — Lu densité de la bouille cubique (cvèicaf i«ai) varie de 4 ,25 à 1 ,40, oeilo de l'eau étant prise pour unité.

2* Siale coai ou tplint coal (bouille tchuteuee ). — Cette espèce de bouille est d'un noir obscur , elle est très compacte ci moins friable qae U précédente. — Sa densité varie de 1,25 à 4,45. — Lorsqu’on l'extrait de la mine, die se sépare en do grosses masses rectangulaires A arêtes vives. Kilo brûle sons devenir molle on collante, donne beaucoup do flamme et de fumée, à moins que le renouvellement de l'air no se fasse dans une excellente proportion , et elle lusse fréquemment un résidu abondant do cendres blanches. Cette espèce de bouille est la meilleure que l’on puisse employer sur les grilles à grandes dimensions. Kilo produit un fen vif et flambant, et ne dépose point sur les barreaux de la grille des scorie* siliceuses, qui entravent la passage de l'air. — La bonne bouille schisteuse ( tplnul coal) , du terrain houillcr de Glasgow, se compose, sur 4 (H) parties, de 7ü,9 do carbone, 4,3 d'hydrogène, et 24,8 d'oxygène. Sa densité est 4 ,256.

3° Cannel coal.— C'est notre houille gratte d longue flamme. Sa couleur est d'un noir grisitre. Cette houille est lustrée oomme la résine; elle se brise en fragment trapéxoïdes, et sa dureté est, à pou de chose près, colle du spfcnf coal. — Sa densité varie de 4 ,23 h 4 ,28. — Lorsqu'on l'extrait de la mine , elle se détache en grosses masses prismatiques A quatre faces,

PRINCIPES DK PHYSIQUE.

x* trouvent dans la houille , et qui n'ont pu brûler, soit par suite d’un manque d’oxygène, soit parce que la température n’était pas assez élevée. Si on analyse la Aimée , on trouve qu'elle consent : du carbone; de l’acide carbonique et de l'oxyde de carbone ; des vapeurs aqueuses et bitumineuses; et , enfin , d'autres produits volatiles de la houille, en proportions variables , comme de l’air et de l’azote. Il s’v trouve souvent aussi un mélange de soufre, d'ammoniaque et de cyanogène. En langage ordinaire, on dit qu'un fourneau ne fume pas, lorsque l’on n'apercoit point s'échapper du haut de la cheminée des nuages plus ou moins noirs; mais, dans ce dernier cas, il peut encore y avoir une grande perte de combustible, par suite de la formation , dans le foyer, d’oxyde de carbone , que l’on peut appeler une fumée invisible et qui entraîne neanmoins dans l'atmosphère des quantités notables de carbone. L’oxyde de carbone contient , en effet, plus de carbone que l'acide carbonique pour la même quantité d’oxygène; Il s’échappe donc, avec l'oxyde de carbone, une oertaiue quantité de carbone, qui pourrait développer encore de la chaleur en se saturant d’oxygene, et passant ainsi a l’ctat d’acide carbonique.

La flnmrnc est le résultat de la combinaison des matières uériformes ou gazeuses, comme l'oxyde de carbone et l’hydrogène carboné, avec l’oxygène de l’air. Cependant, la Jiummt n'est souvent que le résultat de l’ignition des matières gazeuses élevées a une très haute température, sans qu'il y ait eu combinaison, comme le démontre la décharge de l'électricité voltaïque, a travers un gaz non décomposuhle.

Dans la flamme produite par des substances solides qui contiennent du carbone, comme la houille, la cire, etc., il faut distinguer trois effets successifs, résultant de l'application de la chaleur : 1° la volatilisation ; — 2° la décomposition; — 3“ Yignition. Ainsi, dans la flamme d’une bougie, la cire commence par se volatiliser sous l’action de la chaleur ; la vapeur qui en résulté s'élève en raison de sa légèreté spécifique , et pénètre dans le corps de la flamme où elle est décomposée. Le carbone est isolé, et c'est lignitiou du carbone qui est la principale cause de la lumière. L’est pourquoi l’inflara-

et donne quelquefois de» fragment* ooneholde». Elle s'enflamme trè» rapidement et brûle avec une rive et longue flamme blanche, comme la flamme d’une bougie ou d'une chandelle. Co*t h cette dernière circonstance qu’elle doit «on nom de canne/ co al ( canne/ de candi*, chandelle.) — La houille grasse h longue flamme se trouve en alximlanoe dani le terrain boailier de Itïgau, du comté de Lancantre, par couche* de 4 mètre à I **,50 d'epaiaseur. On la trouve aussi en Ecosse, dans lee houillère* do Clydesdale. Elle n* tache pa* Ica doigta. — Le canne/ roal que l’on extrait de* mine* de* environ* de Glasgow m compose, *ur 100 partie», de 72,22 de carbone, 3,03 d'hydrogène, 21 ,05 d'oxygène, et 2,8 d'azote.

4" (/Jonc* roal : haut U r $b-hr). — Couleur noirâtre, grl* de fer. Cette espece de houille «t en général lustrée, d'un aspect éclatant et preaque métallique ; elle no tache pa* lee doigte et est assez iriable. Elle donne de* fragmente oonchuTd-s à arête* rive*. — La houille sèche g la tut cou/) présente cette particularité de brûler aan* flamme et sans odeur, excepté lorsqu'elle oontieut de* matière* sulfureuse*. Ses cendres soot blanche*; elle parait ne contenir que du carbone, ou n'èire qu'une espèce de houille débarrassée de se* matières volatiles et bitumineuse*, et réduite à l’état de coke par suite d’une calcination souterrain*. Se* couche* se trouvent, en effet, fréquemment en contact avec de* veines de iub*tan< es calcaires.— Le glanr i roal se trouve en abundanoe en Irlande et en Écosse, où on l’appelle kUm4 roal, à cause de sa propriété 4c brûler «an* flamme ni fumée (r.f.ud, aveugle). Dana le pays do Galles cette houille constitue le mailing ou «fan* roal, anthracite. — Elle contient de 90 a 97 pour 400 de carbone. — Sa densité varie de 4 ,3 à 4,5; elle augmente avec les proportions des matières terreuses.

Ce sont là le» qualités principales de bouilles que l'on distingue en Angleterre- Il est évident qu’il y a, comme chez nous, une infinité de qualité* intermédiaires que l'on désigne communément par des noms de pays très divers entre eux. Non* ne nous y arrêterons point.

Les houilles se classent, le plu* souvent, d’après la nature da coke qu'elles donnent à la distillation. On en distingue trot» sorte* : 4* les houilles à coke boursouflé ; 2“ les bouilles k coke fritté ; 3* les houilles à coke pulvérulent. Le» deux pre miéro« constituant ce quo l'on appelle les houilles grasses, et la troisième sorte se rapporte à 1a classe des houilles maigres. Cette classification satisfait pleinement à tous le* besoin* de la métallurgie.

Le* minéralogistes, qui classent lea corps principalement d’après leur aspect, divisent les houilles en six variété*' 4® houille» schisteuses ; 2* bouilles piciformes; 3® houilles compactez ; 4° houilles lamelleasc»; 5* bouilles esquilleusos; 6* houille» gro»»ièrc*.

CHALEUR LT COMBUSTION

malion des matières vareuses de la houille est d'autant phi* brillante qu’il entre plus de carbone dans la composition de cette houille ; et il est à remarquer flue 1“ flamme produite au chalumeau avec un melauer d’oxygène et d’hydroaene est u peine visible, bien qu'il se développe, dans «Me combinaison, la chaleur lu plus Intense que l'on ait encore obtenue.

SI l'air n’arrive u ta flamme d’une bougie ou d’une chandelle qu'en quantité insuffisante, il sc produira de la Aimée, parce qu’nlors l'oxygène sera absorbé eu totalité par ( hydrogène de la flamme, et que le rarbone en excès s'échappera sous ferme de suie. Il en sera de même si, par une cause ou par une autre, la température de la flamme se trouve abaissée ; car, dans e« cas , il ne restera plus , après la volatilisution et la décomposition des matières gazeuses, assez de chaleur pour produire i'urmiinn du earlwnc. Ce qui fait fumer une chandelle dont la mèche est trop longue, c'est ia perte de chaleur qui est alors occasionnée par uu rayonnement plus considérable. Si l'on introduit un corps métallique quelconque dans l’intérieur de la flamme. Il se produira encore de ta Année, par suite de la diminution de U température. C'est toujours la même cause qui détermine la formation d'une couche de suie sous la partie Inférieure d'une petite capsule de fer-blanc a parois minces, contenant de l’eau, lorsqu’on la présente au-dessus de la flamme; car. une partie de la chaleur étant alors absorbée par l’eau froide, il reste un excès de oarlioiM' non brûlé qui se dépose sons forme de suie.

Le même phénomène s’observe d'une manière phis complet* an moyen d’une toile métallique en lits de fer à mailles serrées. Si l’on présente cette toile à l'origine même de la flamme, le carbone ne s'y dépose point , parce que In décomposition n’est pas encore commencée ; si on la présente au milieu de k flamme, elle se couvre aussitôt d'une couche de suie, à cause de sou action réfrigérante, qui empêche rigultinn du carbone provenant de la décomposition ; colin, si la Utile est placée au sommet de la flamme, on ne remarque plus aucun dr|«‘>i de carbone, le» diverses particules ayant eu le temps, dans leur ascension, de briller et de se convertir en acide carbonique, en se combinant avec l'oxygène de l'air.

Ces exemples suffisent pour rendre compte de ce qui se passe dans les fourneaux ordinaires. Lorsqu’on brûle de la houille bitumineuse dans un fourneau , il se produit de la fumee , toutes les fois qu'apres la décomposition de» gaz contenus dans la bouille, i! ne se trouve plus une quantité suffisante d’o.xy gène pour saturer complètement huit le carbone en le transformant en acide carbonique ; et ect effet a toujours lieu quelle que puisse être, d'ailleurs, la température du fourneau; car, jusqu’à présent, le carbone li a pas encore été vaporisé, et II est même douteux qu’il ail jamais été fondu.

Lorsqu’un gnz inflammable se trouve mélangé avec un gaz non inflammable, dans certaines proportions, le mélange ne s'enflamme pas, et il ne peut non plus faire explosion sons l'action de l'étincelle électrique. L'effet est semblable à celui qui est produit par un mélange d’eau et d'huile, et le phénomène est du A In même cause : l'action ri frigérante de la substance non combustible. Ainsi les différents gnz incombustibles sont doués, à différents degrés, de la faeulté d'empêcher les explosion» «l l« combustion , en pnqiortlnn de leurs densités ou, en d’autres termes, en proportion de leurs puissances réfrigérantes. la propriété remarquable que lOssédent l'acide carbonique et l'azote, ainsi que lis paroi» dépolit» tulies, ou la toile inétaflSque de la lampe de atlreté, de prévenir les explosion» dans leshntnes de houille, n’est due qu’au refroidissement occasionné par ce» substances sur le mélange explosif dont elle» abaissent assez la température pour qne l’inflammation ne soit plus possible. En mélangeant une partie d’acide carbonique avec sept partie» d’un mélange explosif d'hydrogène carboné et d'air, ou bien, une partie d’azote avez six parties dn même mélange, A la température ordinaire, lu puissance explosive du mélange est détruite.

A la haute température d'un fourneau , les gaz , qui ne jouent aucun rifle dans la combustion , nuisent beaucoup moins que les autres a l'énergie du feu. Ainsi, un a reconnu que la vapeur d'eau , cl , en général, les vapeurs dont la formation entraîne une absorption considérable de chaleur, ont moins d’effet , pour empêcher la combustion , que les gaz à ia température ordinaire de I atmosphère. Il faut Prtmiirt Sn-tion. 40

PRINCIPES DE PHYSIQUE

udc très grande quantité de vapeur d'eau pour empêcher la combustion du soufre. L'oxygène et l’hydrogène font explosion par l'étincelle électrique, lors même qu’ils sont mélanges avec cinq fois leur volume de vapeur d'eau. Le moins explosif de tous les mélanges, celui de l'air et de l’hydrogène carboné , a besoin , néanmoins , du tiers de son volume de vapeur d’eau , pour cesser d’être inflammable.

D’après une expérience de Ruraford, il parait que tous les corps, quelle que soit l'activité avec laquelle ils brûlent, peuvent être éteints lorsqu'on les soumet à un refroidissement suffisant. On peut même arrêter l'explosion de la poudre à canon et faire disparaître toute inflammation , en dirigeant sur la flamme, qui commence A se produire, un v iolent courant d'air. Quand nous éteignons une chandelle, en la soufflant , c’est A l'action réfrigérante du courant d’air qu'il faut attribuer l’effet produit.

Voici une expérience fort simple qui constate, d'une manière asscr. élégante, l'action du froid pour éteindre la flamme. Soit une flamme aussi ténue que possible , d’un millimètre et demi environ de diamètre , produite par un fil de coton plongeant d'un bout dans de l’huile. Si on abaisse sur la tlamme un anneau de deux millimètres et demi de diamètre, formé d'un fil d’exceiknt fer, d’un dixième et demi de millimètre tout au plus, la flamme disparaîtra instantanément si l'anneau est froid ; et cela en queli[ue point de la flamme qu'on le place. Mais, si on tient cet anneau au-dessus de la flamme, de manière A le chauffer légèrement, la flamme passera dans l’intérieur de l'anneau lorsqu'on viendra A l'abaisser. Ce qui prouve que l’effet dépend entièrement de la faculté, que possède le mêlai, d'enlever la chaleur a la flamme, c'est que, si ou remplace ce petit aoneau par un anneau capillaire en verre, de mêmes dimensions, la flamme ne disparaîtra point, comme dons le cas précédent, lorsqu'on abaissera l'anneau froid , le verre étant un très mauvaia conducteur du calorique. Cependant , si l'on augmente la grosseur de cet anneau , en diminuant son diamètre , il agira comme le premier anneau de métal , et ii faudra le chauffer légèrement pour que la flamme puisse continuer A passer A travers. On peut faire une expérience analogue en approchant une petite boule métallique d'une flamme mince. Si la boule est froide, ou seulement A une température qui ne dépasse pas la chaleur rouge, elle éteindra la flamme ; mais, si sa température atteint la chaleur blanche , elle cessera de produire cet effet.

Il faut des degrés de chaleur differents pour enflammer les différents gaz combustibles qui prov ieunent de la distillation de la houiile. L'hydrogène carboné, mélahgé avec de Pair, ne s'enflamme pas au contact du charbon de bois bien calciné et échauffé jusqu'à la plus forte chaleur rouge. Il faut que la combustion du charbon soit très vive et portée jusqn'A la chaleur blanche, pour enflammer le mélange explosif d’air et d'hydrogène carboné. Une lige de fer, au plus haut degré de chaleur rouge, ou même A la chaleur blanche ordinaire, n’enflamme pas non plus ce mélange; ce n’est qu’à la température la plus élevée, a la chaleur blanche la plus vive, qu’elle peut produire cet effet. La flamme de l'oxyde de carbone détermine l'inflammation de l'hydrogène carboné mélangé A l'air. Le gaz oléfiant et l’oxyde de carbone peuvent être enflammés tous deux sous l'action du fer ou du cbarbou de bois, portés A la chaleur rouge. L’hydrogéné qui, lorsqu'il est mélangé avec trois septièmes de son volume d’air, donne un mélange explosif, prend feu, dans l'air libre, A la plus faible chaleur rouge visible du fer ou du charbon ; il et» est de même aèee l'hydrogène sulfuré.

L'air atmosphérique, raréfié A un haut degré, devient impropre à la combustion. Ce fait était connu des premiers physiciens qui firent des expériences sur le vide ; mais il n’a été bien nettement constaté que depuis la découverte de sir H. Davy. Ce savant fit voir que la flamme cessait d'exister dans I air raréfié non pas faute d'aliment, mais faute de chaleur, et que si, par un moyen quelconque, on conservait A la flamme une température suffisante, elle ne s 'éteignait plus.

Ce n’est point au même degré de raréfaction de l’air que les différents corps cessent de brûler. On conçoit, en effet, que les corps qui demandent moins de chaleur pour brûler, ou qui, par leur combustion, donnent naissance à une production plus grande de chaleur, peuvent brûler dans de l’air plus raréfié que ceux qui ont besoin d'un haut degré de température pour s'enflammer, ou qui, en brûlant, ne donnent

CHALEUR ET COMBUSTION'

lieu qu’à un faible dégagement de chaleur. La table suivante donne les degrés de raréfaction de l'air ordinaire, auxquels la combustion de quelques corps inflammables cesse d'avoir lieu, avec et sans l’éponge de platine ,

Sas» l'éponge Sa platine. Avec lYpoogn de platine.

Gaz oléflant. . .

. s’éteint dans l'air raréfié.

U à 12 fois.

Hydrogène carboné.

Oxyde de carbone.

Alcool 1

S à 6 fois . .

Cire )

Hydrogène sulfuré.

. . . . do . . .

Soufre. . . .

Phosphore. . .

En conservant une chaleur suffisante à l’air raréfié, l'inflammation des corps peut s’y continuer, bien que, dans les circonstances ordinaires, ils se fussent éteints. Ainsi, lorsque le camphre brûle dans un tube de verre, de manière à ce que le haut du tube arrive à ia température rouge, l’inflammation continue, lors même que l’air serait raréfié de neuf fols son volume, c'est-à-dire occuperait un volume neuf fois plus considérable, tandis qu’elle n’a lieu qu’avec une raréfaction d’air de six fois son volume, lorsque le camphre, au lieu de brûler dans un tube de verre, brûle dans un tube métallique fort épais qui ne petit s’échauffer beaucoup par suite de la combustion.

Lorsqu'on augmente mécaniquement la densité de l’air en le comprimant, cette condensation ne parait pus activer, d’une manière sensible, la combustion des corps qui s'y trouvent plongés. Si l'on élève jusqu'à la chaleur blanche, au moyen de la pile voltaïque, un fil de fer entouré d’air rendu cinq fois plus dense. In combustion ne sera guère [dus vive que dans l'air ordinaire ; elle cessera même complètement si on vient à rompre In communication électrique, contrairement à ce qui a lieu dans l’oxygène pur. Le charbon ne parait pas non pins brûler avec une activité plus grande dans l'air comprimé que dans l'air ordinaire. Toutes les expériences tendent, d'ailleurs, à prouver que la compression de l’air n’augmente en aucune façon l'énergie de la combustion des corps.

Il résulte des expériences de Despretz que la quantité de chaleur émise par le charbon de bols, dans sa combustion, est la même dans l'oxygène condensé que dans l'oxygène à In densité ordinaire. Ce physicien pense qu'il doit en être de même pour le soufre et pour les autres corps qui brûlent dans l'oxygène sans changer de volume.

Si l'on connaissait la nature précise et la quantité des matières combustibles qui se trouvent dans la filmée, ainsi que la température de la Aimée ou moment où elle sort du foyer, il serait facile de se rendre compte des avantages ou des désavantages que pourrait offrir l'admission de l’air, en quantité suffisante pour accomplir la combustion complète de ces matières, abstraction faite de l'action réfrigérante de la chaudière. Mais, dans la pratique, on est obligé d'avoir égard à ce refroidissement, la combustion de la fumée ayant moins d’importance lorsque la chaleur n’est pas absorbée par la chaudière. Quand la chaleur, au contraire, est absorbée par la chaudière, l’effet qui eu résulte est d’éteindre la flamme, de même que l'action réfrigérante d'un petit anneau métallique éteint, comme nous l’avons vu, la flamme mince d'une lampe. SI la flamme qui résulte de la combustion de la fumée n’agit point sur la chaudière, elle est naturellement sans action pour échauffer l’eau qu'elle coutient, et la consommation du combustible se trouve

1 L'épeayr dt platine, oa platine eponpienx, «St ua platine pur st trS, divisé, qui s 1* propriété d'enflammer un conrant d'hy drogSne oa d'hydrogène carbooé, mis «a contact avac os métal, et, en général, de faciliter la combinaison des gaa avec l'oxygène de l’air.

PRINCIPES DE PHYSIQUE

augmentée sans aucun profit. D’un autre cûté, si la flamme agit directement sur la chaudière, U rat a craindre que l’action réfrigérante de la chaudière, jointe à celle de l’azote, de l'aride carbonique et de l’air froid , n'abaisse assez, la température pour éteindre la flamme.

Nous avons déjà parlé de la propriété de l’azote et de l'acide carbonique de détruire, à la température ordinaire, la puissance explosive d’un mélange d’hydrogène carboné et d’air, lorsque ces deux gaz sont mis en rapport avec ce mélange dans les projetions de 1 a fi pour le premier, et de 1 à 7 pour le second. Ces proportions changent , naturellement , avec la température à laquelle la Aimée sort d’un fourneau ; mais, même dans ce cas, la température de la fumée est tellement inférieure u celle de la flamme visible, que l'azote et l’acide carbonique doivent nécessairement exercer une influence très grande dans la combustion de la fumée. On peut même dire que la présence de ces gaz est la cause principale , sinon unique, de la difficulté que l’on éprouve à effectuer la combustion de la fumée.

Cette combustion n’est point, cependant, impossible, malgré les obstacles que nous venons d’énumérer. I*s inconvénients que présente, d'ailleurs, la fumée des fourneaux dans les grandes villes, sont tellement intolérables que nous considérons sa suppression comme une chose inévitable. Il y a peu d'année* qu’une commission du parlement anglais , après avoir examiné avec soin les moyens proposés pour se débarrasser de la fumée, réclama avec insistance ta présentation d'un projet de loi qui mit les grandes villes à l'abri de cette grave incommodité. Une pareille loi serait, en effet, le meilleur moyen de forcer les directeurs d’usines et autres à chercher un expédient pour empêcher leurs établissements de couvrir d’une atmosphère de fumée tout le voisinage ; et nul doute qu'une restriction pénale ne fût un merveilleux stimulant pour les découvertes de cette nature. Quant a la fumée produite par les cheminées des maisons particulières, nous sommes loin d'être aussi evigeants. En effet, les dépenses qu'occasionnerait l’adoption de nouvelles grilles ou de nonvenux mécanismes dans les foyers de toutes les cheminées ou l’on brûle de la houille, seraient un obstacle sérieux , en supposant même que l’on eût constaté l’efficacité des nouveaux procédés. II n’en est point de meme pour les grands fourneaux et pour tous les foyers d’usines en général ; et, comme la disparition de la fumée est une question qui entre dans le sujet que nous traitons, et qui intéresse d’ailleurs, au plus haut degré, presque toutes les classes de la société, nous présenterons, sans entrer dans aucun détail technique, quelques considérations générales qui pourront éclaircir ce point important.

Tous les systèmes de fourneaux, qui ont été proposés jusqu'à ce jour pour brûler la fumée, peuvent être compris dans deux classifications générales. Dans les premiers, la fumée est brûlée en traversant la masse enflammée du combustible; dans les seconds, on brûle cette Aimée en faisant arriver par l'autel1 du fourneau, ou par tout autre endroit, un courant d'air qui se mélange à la fumée pour servir à sa combustion après qu’elle est sortie du foyer. Il est indispensable , en effet , quel que soit le moyen que l'on emploie pour brûler la fumée, que l’air ne manque pas; car le carbone, qui donne à la fumée sa couleur, ne peut être ni fondu ni volatilisé , dans l'intérieur d’un fourneau , sans oxygène. Dans certains cas, l’oxygène, qui se trouve déjà mêlé à la Aimée, suffit pour la faire brûler; et U n’y a plus, des lors, qu’à soumettre cette fumée à une chaleur assez forte pour en déterminer la combustion.

Papin avait proposé de brûler la Aimée en produisant un tirage de haut en bas du foyer, de manière a forcer la fumée de passer à travers le combustible incandescent ; le tirage était entretenn au moyen de son soufflet ou ventilateur cylindrique. Le projet de Papin fut réalise, en partie, par Franklin, qui fit construire un poêle disposé de manière à ce que la fumée fût brûlée en traversant le combustible , sous l’action d’un courant d’air descendant.

1 Oq sait qn*s d’un foyer e»t un petit mur d« briques réfractaire*, en forme de marche ou de pont, êiove M fond

du loyer. Cette «novation, de 1 0 à !î centimètre» do hauteur, a pour but de retenir le combustible sur la grille, et d’amp# cher les fmgmcnU d'être entraînés dans les carneaux par le oj tirant rapide de In flamme, ou par toute autre cause.

CHALEUR ET COMBUSTION

Watt employa, dans ses premiers essais, une trémie à travers laquelle il faisait descendre un couraut d'air. La bouille était aussi introduite par cette trémie. Mais il trouva de la difficulté A renier l'admission de l'air, en raison de l’agglutinage de la houille. Il renonça bientôt à l'emploi de cette trémie, et préféra établir une plaque fixe à l'entrée du fourneau, ce qui lui donna d’excellents résultats tant que la combustion s'effectuait lentement, et que le feu était entretenu avec soin.

Dans cette nouvelle disposition, on commence par placer la houille sur la plaque fixe, avant de la pousser sur la grille. Cette houille s’échauffe alors, et la fu mie et les matières volatiles, qui eu proviennent, sont brûlées en traversant le combustible incandescent, qui se trouve dans une partie plus avancée du fourneau , sur la grille. Dans certains cas, on laisse entrer un courant d'air par la porte du fourneau, et dans d'autres, on supprime ce passage suivant la rapidité plus ou moins grande du tirage, et l'épaisseur de la couche de combustible entretenu sur la grille du foyer. En effet, lorsque le tirage est actif et le feu bien ardent, l'oxygene de l'air, qui arrive par le cendrier, s’ouvre un passage à travers la houille incandescente , pour aller brûler au-dessus les parties combustibles de la fumée. Dans ce système, la bouille doit être poussée au ringard de la plaque lise dans lu partie incandescente du fourneau, aussitôt que les gar qu'elle contenait s’en sont dégagés. Cette opération est fort incommode, et c'est la principale cause qui a fuit abandonner celte méthode.

Le système qui consiste à introduire un courant d'air, soit à la hnuteur de l'autel, soit a une partie encore plus reculée du foyer, pour effectuer la combustion de la Aimée, dans les fourneaux qui 11e sont pourvus d'aucun mécanisme alimentaire, présente un inconvénient évident. Il est impossible, en effet, de proportionner la quantité d'air a admettre aux besoins v ariables du feu, de sorte qu'il entre généralement ou trop d'air on pas assez. Lorsque l'air est en trop grande quantité, son effet est non seulement de nuire a la combustion de la fumee, mais encore de refroidir considérablement la chaudière. Il est très vrai que dans une expérience scientifique, où l’on doit donner à la marche de la combustion tous les soins imaginables, la Aimée est entièrement brûlée, à l’aide de l'introduction d'un courant d'air, et il est incontestable que l’on peut réaliser ainsi une économie de 1 2 ou 14 pour relit dans le combustible. Mais, dans les circonstances ordinaires de l’application, il y a plutôt une perle qu'un avantage à établir ce courant d’air. C'est pourquoi cette méthode qui a souvent élé remise en vigueur, sous le patronage de noms célébrés, ne s’est jamais bien répandue dans la pratique. Ce n'est que dans les fourneaux pourv us d’appareils alimentaires fonctionnant régulièrement, que l'on peut appliquer avec succès le procédé qui consiste à faire brûler la fumée, sous l'action d'un courant d’air, dans l'intérieur des carneaux. La production de la fumée étant alors, pour ainsi dire, uniforme, l'ouverture qui donne passage a l’uir peut être disposée sur des proportions déterminées une fois pour toutes. Cependant, et môme dans ce cas, nous ne pensons pas que le système d’introduire un courant d'air par l'autel ou par les carneaux, pour brûler la fumée, soit le plus efficace que l’on puisse trouver. L'emploi additionnel de mécanismes ou d'appareils alimentaires entraînerait d’ailleurs à de grandes dépenses, et ne pourrait pas toujours s'appliquer aux chaudières telles qu'elles sont établies aujourd’hui.

Nous nous réservons d'apprécier, dans la partie pratique de ce traité, le mérite respectif des differents projets qui ont été présentés dans ces derniers temps pour produire la combustion de la fumée. Mais nous dirons dés à présent que le procédé qui peut obvier de la maniéré la plus simple et la plus efficace aux Inconvénients de la fumée, même dans les circonstances tes plus difficiles, comme, par exemple, pour les bateaux A vapeur, consiste, suivant nous, A fulre passer directement la fumée a travers un antcl A jour en briques réfractaires, dont l'effet sera, A peu de chose près, le même que celui d’un second feu. Pour que cet autel remplisse bien le but auquel il est destiné, il faut lai donner une très grande profondeur ; Il faut aussi que les différentes ouvertures, au lien d'être dirigées en ligne droite, soient fréquemment brisées dans l'intérieur de l'autel, afin d'agiter la fumée qui les traverse, et mettre ainsi successivement tontes ses couches en contact avec la surface chaude des briques. L’autel doit être disposé de telle sorte

PRINCIPES DE PHYSIQUE

que le nettoyage des ouvertures puisse se faire avec facilité, car il se dépose sur les parois des briques une croûte de cendres qu’il faut pouvoir enlever fréquemment, La conduite du feu et la force du tirage doivent être réglées de maniéré a ce qu'il passe assez d’air à travers le combustible incandescent pour accomplir la combustion de la fumée, et il est important que le feu soit renouvelé fréquemment et par petites portions de combustible à la fois. Si l'on détermine dans la fumée une agitation suffisante, lorsque cette fumee est exposée à une haute température, et que l’oxygène se trouve en excès, toutes les parties de la fumée contenant du carbone seront complètement brùlees.

Les fourneaux cessent généralement de fumer lorsqu’un courant d’air, en sens contraire, fait refluer la fumée dans l’Intérieur de la cheminée ; car alors l’agitation de l’air facilite la combinaison des parties combustibles de la fumée, à cause du renouvellement rapide de l’oxygène. C’est cc qui a lieu dans les fours a réverbère qui sers eut an puddlage de la fonte. On sait, en effet, que, dans les fours a puddler, la flamme, avant de sortir par la cheminée, est rabattue sur le métal chaud, et que l’on cesse d’apercevoir aucun dégagement de fumée, lorsque la température est suffisamment élevée. Ce résultat n’est pas dû, dans les circonstances dont nous parlons, a la formation de l’oxyde de carbone ; il provient uniquement de la combustion de la fumée, qui est elle-même une conséquence de l’agitation produite sur ta flamme, et de In haute température a laquelle elle est exposée.

On faciliterait, sans aucun doute, la combustion de la filmée dans les fourneaux ordinaires, si l’on prévenait l’absorption brusque de la chaleur par l’can de la chaudière, soit avec un revêtement en briques réfractaires, soit par tout autre moyen, de maniéré h maintenir une chaleur suffisante dans le fourneau. Mais il n’est pas certain qu’une perte, dans l'effet utile, ne résulterait pas de cette innovation, bien qu’il soit assez difficile de comprendre de quelle manière aurait lieu cette perte, puisque la quantité totale de chaleur produite par un poids donne de combustible étant constante, cette quantité de chaleur doit produire les mêmes effets sur les corps environnants. Si l’on adoptait cette disposition, tout le calorique produit par le combustible devrait nécessairement être absorbé par l’eau, s'il ne s'échappait par la cheminée; le fourneau communiquerait moins de chaleur, mais les carneaux, par compensation, en fourniraient davantage. Cependant, cc sujet est encore entouré de trop d'obscurité pour qu'on puisse établir aucune hypothèse certaine, et nous ne connaissons pas d'expériences assez concluantes pour éclaircir nos doutes à cet égard.

Les dispositions spéciales des chaudières dn Cornouailles ont toujours excité un intérêt légitime. Le principal mérite de ces chaudières est d’engendrer la vapeur en ne produisant que fort peu de fumée, et en réalisant une grande économie de combustible. On attribue généralement ce résultat à la lenteur de la combustion ; et il est incontestable, en effet, qu’un des points les plus Importants à observer pour arriver à la combustion de la fumée, consiste à ménager le plus long espace de temps possible & l'accomplissement de la combinaison, aussi bien qu’à rendre parfaitement homogènes les différents gaz qui se trouvent dans la fnmée. Cependant, une des principales causes de la propriété fumivore des chaudières du Cornouailles doit être attribuée à la nature de la houille que l’on emploie dans ce pays. Cette houille, étant presque dépourvue d’hydrogène, ne contient qu’en faible proportion les matières bitumineuses qui constituent la fumée. Quoi qu’ii en soit de l’importance relative de ces diverses circonstances, il n’en est pas moins vrai qne les chaudières établies sur le plan des chaudières du Cornouailles, et qui sont entretenues avec de la houille de Cornouailles, ou ptutét du pays de Galles, n’engendrent qu’une quantité de fumée presque Inappréciable. Plusieurs de ces chaudières ont été dernièrement établies à Londres ; et l’on peut dire quelles offrent un contraste frappant avec les chaudières ordinaires de cette ville qui produisent une énorme quantité de fumée. En voyant la très petite quantité de fumée qui s’échappe de la cheminée monumentale de la manufacture de M. Thomas Cubltt, a Wauxhall-Bridge, personne ne se douterait qu’il y a la une chaudière du genre même le plus perfectionné. Néanmoins, l’obligation où l’on est d’employer de la houille du pays de Galles pour obtenir ce résultat, demeure une objection sérieuse ; car, à Londres,