Actions diverses produites par les vêtements
Si l'on veut pouvoir déterminer les conditions auxquelles un vêtement doit satisfaire et comparer entre elles, à ce point de vue, les diverses étoffes, il importe de préciser d'abord celles de leurs propriétés physiques grâce auxquelles les vêtements jouent leur rôle de protection.
Se couvrir de vêtements revient, en somme, à substituer à la peau, par laquelle se font directement les échanges calorifiques avec l'extérieur lorsque le corps est nu, la face externe de ces vêtements. En conséquence, la chaleur animale, due aux réactions chimiques internes à l'organisme, ne pourra être éliminée qu'après qu'elle se sera propagée jusqu'à la face externe des étoffes qui couvrent notre corps, d'oii elle s'échappera soit par contact des étoffes avec l'air ambiant, soit par rayonnement. La sueur, en outre, si les circonstances sont telles que nous soyons en sudation, i au lieu de s'évaporer directement, sera d'abord absorbée par les t vêtements et devra arriver jusqu'à la face externe de ceux-ci i ^ avant de passer à l'état de vapeur. ' • i
Inversement, la chaleur extérieure ne peut arriver au corps ' t couvert de vêtements qu'après que ceux-ci l'ont reçue, soit direc- t tement de l'air extérieur avec lequel ils sont en contact, soit par l rayonnement. , 1;
Remarquons en outre que les vêtements présentent en général , t une certaine ampleur, qu'ils ne collent pas sur la peau, et qu'il i existe par suite, entre les diverses étoffes superposées, des cou- i ches d'air, plus ou moins complètement isolées de l'extérieur, i couches que la chaleur devra traverser dans un sens ou dans ï l*autre pour atteindre le corps ou être éliminée au dehors. - \
Ea résumé, l'activité des échanges calorifiques entre le corps et l'extérieur dépend, en ce qui concerne les vêtements, de la conductibilité des étoffes employées, de leur pouvoir émissif et de leur pouvoir absorbant, de la quantité de liquide qu'elles sont capables d'absorber, delà rapidité avec laquelle elles laissent raporiser ce liquide, ainsi que de l'existence des couches d'air incomplètement immobilisées entre les diverses parties d'un même vêtement.
Nous indiquerons sommairement les principaux résultats auxquels a conduit l'étude des étoffes faite à ces divers points de vue.
506. Conductibilité. Pouvoir émissif et pouvoir absorbant.— Il n'a pas été réalisé encore d'expériences par lesquelles il ait été possible de séparer nettement et de mesurer les effets dus soit à la conductibilité seule des étoffes, soit à leur pouvoir émissif ou absorbant. Les nombres déterminés par les divers observateurs qui se sont occupés de la question, et que nous allons reproduire, ne permettent donc que d'apprécier un effet résultant complexe dans lequel interviennent à la fois, d'une part l'émission ou l'absorption, d'autre part la conductibilité.
Les premières expériences complètes qui aient été effectuées sont celles de Ooulier (1858) ; la méthode employée ne différait d'ailleurs pas sensiblement de celle dont d'autres observateurs, et en particulier Rumford, s'étaient déjà servis.
Émission. — Un vase en laiton mince, de forme cylindrique et d'une capacité de 500'='= environ, était suspendu, au moyen de fils de soie, mauvais conducteurs de la chaleur, dans une enceinte dont l'atmosphère était, autant que possible, soustraite à toute agitation, afin de réduire au minimum le refroidissement du vase par convection de l'air ambiant. Au moment de faire une expérience, le vase était recouvert d'une enveloppe, faite avec l'étoffe sur laquelle devait porter l'observation, et rempli d'eau préalablement portée à une température d'environ 50"; on faisait d'ailleurs plonger dans cette eau, à travers le bouchon destiné à fermer l'ouverture du vase de laiton, le réservoir d'un thermomètre dont la colonne mercurielle devait s'élever jusque dans la partie extérieure de la tige. On notait alors, au moyen d'un compteur à secondes, le temps qui s'écoulait depuis le moment où le thermomètre indiquait une
^^'^ CHALEUR
température de 40" jusqu'à celui où la température s'était abaissée
Les temps trouvés ainsi, pour les diverses étoffes qui entrent dans 1« confection des vêtements du soldat français, sont donnés par le tableau suivant :
Durée nécessaire au
, . refroidissemeLt de + 40' à 4- 35» Vase eu laiton non recouvert 18' 12"
! Toile de coton pour chemises 11' 39"
Toile de coton pour doublures. , . . . . 11' 15*
Toile de chanvre pour doublures. ... H' 25"
Drap bleu foncé '/ j^,
Drap garance " 14' 50"
Drap bleu gris pour capotes 15' 5"
Hammond, en Amérique, a répété les déterminations de Coulier et note les temps nécessaires pour qu'un vase en cuivre, recouvert de diverses étoffes, se refroidît de 65o.4 àeO" centigrades, températures moins heureusement choisies que celles des expériences de Coulier, qui comprennent entre elles la température normale du corps humain. Les résultats obtenus par Hammond sont absoludessus'° ' '''''' reproduits ci-
II résulte des nombres trouvés que, dans les conditions des expériences de Coulier et de Hammond, le refroidissement est notablement plus rapide à travers des étoffes en coton qu'à travers des étoffes en laine; ces dernières sont donc des protecteurs beaucoup plus efficaces contre le froid.
Ajoutons toutefois que, en notant l'abaissement de température pendant un temps déterminé, d'un cylindre en tôle successivement recouvert de laine, de soie, de coton et de toile, Krieger n'a trouvé que des différences assez faibles ne dépassant pas 1 à 2 V • mais Il convientde remarquer que les étoffes étudiées par Krie4' pouvaient ne pas être identiques à celles de Coulier et de Hammond et que diverses circonstances, en particulier la porosité, dont l'influence sur le refroidissement est assez considérable ainsi qu'il résultera de ce que nous dirons plus loin, peuvent avoir été, dans les divers cas, assez notablement différentes pour être la cause de la divergence des divers résultats.
Absorption. — L'égalité des pouvoirs émissif et absorbant d'ua même corps pour les mêmes radiations nous permet, en tenant rompte des résultats précédents, de prévoir la manière dont se comportent les étoffes de laine et de coton quant à l'absorption des radiations obscures. Mais des expériences directes sont nécessaires si l'on veut être renseigné sur l'absorption des radiations lumineuses par les diverses étoffes.
A cet effet, Goulier a exposé côte à côte, à l'action directe des rayons solaires, une série de tubes en verre mince, de même diaaiètre et recouverts d'étoffes diverses, et a noté, pour chacun d'eux, ill'élévation de la température intérieure après la même durée l'exposition. Les résultats ont été les suivants.
Température du thermomètre à l'ombre 27o
— — exposé au soleil 36°
Tube i ^'^^^ doublures,
recouvert,
avec
Température
Différence
des tubes
avec la température
du tube nu
Drap gris bleuté pour capotes.
Il résulte de là que les étoffes en laine absorbent notablement lus de chaleur lumineuse que les étoffes en coton et que celles-ci irotègent en conséquence plus efficacement contre l'action caloriique des rayons solaires directs.
Ces résultats sont confirmés par les expériences de Krieger. Influence de la couleur. — Des expériences analogues aux irécédentes, mais faites sur des étoffes qui ne différaient que par i couleur, ont montré à Goulier et à Krieger que l'absorption des idiations obscures était sensiblement la môme dans tous les cas. n ce qui concerne, au contraire, les radiations lumineuses, la ouleur a une influence considérable sur l'absorption, comme le lontrent les nombres suivants trouvés par Krieger avec des toffes en cotonnade.
CHALEUR
Couleur de l'étoffe Blaac
Quantité de chaleur absorbée
Paille
Jaune
Vert-clair .
Vert- foncé.
Rouge turc Bleu-clair. .
Noir
507. Porosité des étoffes. -— L'influence de la porosité des étoâ"es est très nettement mise en évidence par diverses expériences de Krieger.
Lorsqu'on double, par exemple, l'enveloppe qui recouvre le vase, dont on observe le refroidissement, avec une seconde enveloppe identique à la première, la perte de chaleur est diminuée de 3 à 6 7o seulement dans le cas des étoffes de coton et de 30 % environ dans le cas d'une étoffe en flanelle.
Ces résultats seraient inexplicables si le passage de la chaleur à travers une étoffe se faisait comme à travers un mur, auquel l'étoffe parait d'abord pouvoir être assimilée ; dans ce cas, en effet, la diminution pour 100 de la perte de chaleur, lorsque l'épaisseur de l'enveloppe devient double, devrait être indépendante de la nature de l'étoffe employée. La différence des résultats obtenus avec des étoffes diverses montre donc que le passage de la chaleur n'est pas réglé uniquement par la conductibilité propre de la substance traversée.
C'est que les étoffes, en effet, sont plus ou moins perméables aux gaz, plus ou moins assimilables, en conséquence, à un duvet, et qu'elles contiennent par suite, comme celui-ci, une certaine quantité d'air qui joue un rôle important dans la propagation de la chaleur. La pénétration des étoffes par l'air ambiant est d'ailleurs démontrée par les expériences suivantes.
En mesurant les quantités d'air qui traversent, sous la même pression, un tube de verre fermé à l'une de ses extrémités par des étoffes diverses, Pettenkofer a obtenu les nombres suivants :
Flanelle 100 Peau de daim 51
Toile 58 Soie 40
Drap fort, 58 Peau glacée 1
' D'autre part, si l'on observe le refroidissement du réservoir des expériences deKrieger, lorsque le réservoir est recouvert d'ouate, on constate que, si la ouate est comprimée, la perte de chaleur, pendant le même temps, augmente de 40 %•
Ces résultats expliquent en particulier pourquoi une étoffe en laine protège mieux contre le froid quand elle est neuve que lorsqu'un usage prolongé a déterminé un tassement de ses filaments et une diminution de la quantité d'air emprisonné.
Une étoffe protégera donc mieux contre le froid si elle est perméable à l'air, car ce gaz emprisonné, et dont la convection sera gênée par les filaments de l'étoffe, s'opposera, par sa mauvaise conductibilité, à la propagation de la chaleur.
Cette conclusion explique le rôle de protection joué par la fourrure des animaux. Elle nous conduit, en outre, à considérer comme plus efficaces, pour nous garantir contre le froid, les vêtements un peu amples. Ceux-ci, en effet, laissent exister entre l'étoffe et la peau, comme entre les étoffes superposées, une couche d'air qui, par son peu de conductibilité, constitue un obstacle à la déperdition de la chaleur. Toutefois, si les vêtements sont trop larges, les couches d'air interposées peuvent facilement se renouveler par convection, et ce renouvellement contribue alors à refroidir le corps; aussi l'usage des vêtements très amples est-il à recommander en été, lorsqu'il est utile de favoriser la déperdition de la chaleur du corps.
508. Hygroscopicité des étoffes. — Les vêtements interviennent encore parla propriété qu'ils possèdent d'absorber l'eau et d'abandonner ensuite cette eau par évaporation. La quantité d'eau absorbée et la rapidité de l'évaporation varient d'ailleurs beaucoup avec la nature des étoffes, comme l'ont montré les expériences de Coulieret de Pettenkofer, que nous allons citer.
Il y a lieu d'abord de distinguer, dans la quantité totale d'eau absorbée, l'eau hygrométrique, dont on ne reconnaît pas l'existence par le toucher et que l'on ne peut exprimer par compression, et l'eau d'interposition, dont on peut débarrasser mécaniquement l'étoffe en la comprimant. Le tableau suivant, emprunté à Coulier, montre combien sont différentes les quantités d'eau que les diverses étoffes peuvent absorber.
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