MÉUIIGE DES GAZ ET DES VAPEURS

310. U «st aonveni utile de savoir reooimaitre , fMr le secoars du oelcul , si le cheogement d^ëlatticité d^uB mdUiikge renfemié dans od Ysse inexteosible est Teffei de la teaupératiire. Ge eas se présente surtout dans les recberohes sur la respiration des pisntes et des animanx. La solatîon de eette question dépend uniquement des principes précédons. Soit an vase entièrement fermé et supposé ineiteasible {fy, 122) -j soient iTla force élastique on le ressort dn mélange indiqué par on bsroBiètre , et / la températore j on observe, après uBecxpérieaoei que la première est devenue ZT, b seconde ^.

n n'est pas nécessaire ici de tenir compte de la TsrUtioa du volume ^ puisque le volume est resté le néme; mais il faut remarquer que si la température d^nn gss contenu dans un vase inextensible change, rëlasiicifté change exactement en raison directe du volnme que ce gai aurait pris par Teffet de la nouvelie température. Ainsi , si ce rolnme devait devenir double par Tétévatton de température, la force de ressort deviendrait double, le volonté nstant le même. Quand la température du mélange était f , la force élsstique de la vapeur /*, celle du gts sec était H'^f.lA température passant de < à t' , cette force est devenue {ff-^f) l + aH

-.En ajoutant i cette quantité la force

■mm4s |;m devient tf, le volnne ehange dans le rapport de i -|- a I i f^ ai',a représentant le coefficient de U dilatation des gas ; ainsi la fonniilo générale sera

(ir-/')(. + «o

AppHcatûm. Un volome d''air hiinide est de 55 I>t. ^ St 4 la tenpératiire de iS», et à la pression o», 73. Oa denande ce qae deviendra ce volume i la températare de aS» , et à la pression om , 78 , saobaat que la loree élastique de la vapeur d^eaui i5^ est de o™, oia8 etèa^ode o°*,o33i.

Oa troQTe , en raisonnant sur ces nombres comme nr U formule , que le noBveao volnme est "|57 X 0,717a (1 + 0,00375 Xa5)

, on 54Kt, 33.

Oa rendrait le problème un peu plus compliqué en 7 liûisat entrer les densités d ei df àe la vapeur. Si dans les limites des températnres i et t' la loi do Mariolte est

waie , on aurait — = — X • Celte équation

d f (i+of)

atkipHée par l'équation (a) oa aura — -==

Si la quantité d^eau était suffisante ou pins qae siiffi- Hste pour aaturcr le gas, o^est-à-dire si Ton avait fff = jrfouMf<£rf.U formule (o) serait applicable. Dans le cas où /7/]' > ZT fo\i V^ cP > Vd die ne le serait pas , il fendrait employer la formule gé-

aCraledes gas — =:= -

r /y ( 1 + fl<)

élastique/^ de la vapeur à la nouvelle température,

l+a1f la somme (iT — f) +/* devra être égale

l+ai à JSr , sUl n^y a eu ni absorption ni dégagement de gas; dans le cas contraire , U y a eu absorption ou dégagement, selon quefl' est plus petit on plus grand que la somme dont il s^agit.

ApfUcaHon numérique.

Température initiale : 15».

Hauteur du manomètre : 0i",772.

force delà vapeur élastique à 10» : Ox^jOlSS.

Température finale : 21o<

Élasticité du mélange : 0n^778.

Force élastique de la vapeur ; 0<n,0l8S.

En effectuant les calculs , on trouve (i7 — /) X 1 -f a #' 1,07876

=z= 0,7692 X =0«»,77637. Ajou-*

X^at 1,06626

tant à cela la force élastique de la vapeur /' = 0»,0183, on a 0>°,79367. S'il n'y avait eu ni dégagement ui absorption de gas dans le courant de rexpérience, on devrait trouver la pression IT = Om,778 indiquée par le manomètre j or, on trouve une pression plus forte j il y a donc eu absorption. Si le résultat calculé avait été plus faible que la pression observée , c'est qu'il y aurait eu dégagement (1).

On pourrait se proposer d'autres problèmes, qu'on résoudrait avec la même facilité.

217. Tout ce qui précède est encore vrai aux températures supérieures à la température ordinaire. Il est bien entendu que les vapeurs doivent être sans actions chimiques sur les gat avec lesquels on les mêle , comme cela a lieu pour un mélange de vapeur d'eau , de vapeur d'alcool , d'éther, avec l'air atmosphérique , l'hydrogène , l'atote ou l'oxigène; mais il n'en serait plus de même pour un mélange de gaz ammoniacal et de vapeur d'eau , de gas hydrochlorique et de vapeur d'alcool , parce que l'action chimique s'exerce ici avec une grande éners;ie.

(1) Nous avons supposé le vase inextensible : mais il est facile de tenir compte du léger changement de volume quM subit ; en effet, jST étant le coefficient do la dilatation dn verre, le ballon s'est dilaté dans le rapport de x-^-Ktk a -l-i:/'. La force élastique de l'air seoa donc diminué dans le rapport dei-|-jr^ii-|-J^t^ et conséquemment au lien d'être comme ci -dessus

-foi' .. /» + «''^

{H^f) X , elle est (//-n( Y

\-\-at \x -^aU

IVAPOIAnOR.

De FÉPoporaiûm.

S18. Un Uqniiio espofé à Tair se dinipe «f eo plus on noinf de faoilité ; c'ef i là oe qn^on nomae étapontîon.

La pHaanoe da Pair raleniU l'évaporation, nais ne modifie nnUenont la quantité définitiire de Tapeur que peut admettre un espaœ ; que eet espace •oit vide ou plein d'air, il admet à mnê aiAm iMnp^raÊÊifêlamêmêqmmHiide va|>Mr ; c'est ce qui résulte des expériences citées plus haut (n^dlS) , lesquelles nous ont appris que la force élastique d'une Tapeur est la même dans le vide que dans un gas quelconque; déjà Saussure sTait démontré dans son Hygrométrie que le maximum de Tapeur qui se forme dans un espace ne -dépend que de U température.

L'obstacle qu'oppose l'air à la diffusion de la Tapeur est mis en éTidence par une expérience de Fontana. Cet habile physicien remplit d'eau en partie deux cornues , à clucnne desquelles il adapta on ballon ; il fit le Tide dans l'un des appareils , et laissa l'air dans l'autre; puis, chauffant lentement chaque cornue, il Tit bientôt que la Tapeur s'était condensée dans le ballon Tide , tandis que l'éTaporation dans le Tase plein d'air avait été très faible. Il est utile de faire plonger chaque ballon dans une terrine remplie d'eau froide.

Ainsi , il n'y a de différence entre TéTaporation dans l'air et celle qui a lieu dans le Tide , qu'en ce qu'elle est lente dans le premier, et rapide dans le second.

210. Considérons maintenant la résbtaneo qu'oppose l'air libre à l'éTaporatbn ; supposons d'abord ce fiuide en repos et placé au-dessus de la surface d'une masse d'eau à la température ordinaire. La Tapeur d'eau s'introduira d'abord entre les particules de la première couche d'air en contact avec le liquide ; mais les particules de la seconde couche doiTont s'opposer à son ascension ( fy, 126 ) ; de sorte qui si le calme est parfait, l'éTaporation sera extrêmement lente. Jamais ce cas ne se présente dans la nature; l'agitation de l'air est toujours plus ou moins grande : elle favorise singulièrement l'évaporation, et à tel point que celle-ci aurait la même rapidité dans un air très agité que dans le TÎde. Pour s'en couTaincre, qu'on prenne un linge mouillé , qu'on le fasse tourner avec force à l'extrémité d'une fronde, et il suffira d'un petit nombre de tours pour le dessécher complètement. On pourrait peut-être même faire une application de ce fait à la dessiccation du linge en grand.

Une circonstance qui affaiblit l'éTaporation à l'air libre , c'est que jamais ce fluide n'est dépourvu d'humidité ; dans les temps les plus secs , il renferme toujours au moins les deux dixièmes de l'humidité qu'il peut contenir ; et , toutes les autres circonstances étant les mêmes , ou conçoit que l'évaporation sera d'autant moindre que la quantité

d^eau coolanoe dans Talr appnM^sn ptos de k quantité qui ptodait la satmratioB.

SaO. Pour oompléter l^bisloire de réTaporation , rappeUeroDs les prineipales idées des phytisnr la formation delà Tapeur et sur son mode d'existence dans Pair.

Kn t7ffl, Hnaachenbmdi , physicien Imllandatf , STait assimilé la diffusion de la Tapew dans l'air k la dissolatioB des seb dans Teau. Leroi, de loBtpellier, déreloppa oette théorie. Elle fnC d^autaal mieux accueillie qu'elle tendait à faire rentrer ce phénomène înexpÛqoé sons la puissance de l'attraction. Leroi crut Toir que l'air dissout Peau de la même manière et aToe les mêmes ciroonstaiioef que ce liquide dissont les sels. Ainsi, de même ([ue l'eau, en s'échanffant, derient capable de dissoudre une nouTelle quantité de sd , et abandonne, par le refroidissement , une partie de celui qu'elle a dissous , de même l'air, à mesure qu'il s'échauffe on se refroidit, exige plus ou moins de Tapeur poor son maximum de saturation. Le fait de raccroissement de la quantité d'eau que peut contenir l'air à mesure que la température s'élèTC , est Trai , mais les conséquences qu'en tire Leroi ne sont pu exactes. L'affinité de l'air pour l'eau ne joue aucun rôle dans l'éTaporation ; car nous saTons , depois Saussure, que la quantité d'eau que peut admettre un espace est la même , que cet espace soit Tide ou plein d'air : la cause productrice de la Tapeur , c'est la chaleur, et cette Tapeur se répand dans l'air indépendamment de toute action diimiqne.

On pourrait se demander comment la Tapeur se soutient dans l'air à la température ordinaire où elle n'a que quelques millimètres de tensioa; il faut remarquer fpi'elle ne supporte qu'une partie de la pression proportionnelle à sa tension. Ainsi elle est en quelque sorte protégée par les moléoolei aériennes.

221. n ne sera peut-être pas déplacé de dire quelques mots de l'action des liquides sur les gax non solubles.

L'expérience a montré qu'il existe toujours ua rapport constant entre la densité des gax non dissous et celle des gas dissous, ou , en d'autre* termes , que la quantité des gas dissons par un liquide est proportionnelle à la pression ou à la densité du gas non dissous , ou enfin que le Tolnme du gu dissous ramené à la pression du gas non dissous , est toujours une même fraction du Tolume du liquide : cette fraction Tarie pour chaque gu. 5'tl y a plusieurs gax en contact aTcc le liquide, chaque gas se comporte comme s'il était seul, eu égard à la pression particulière à laquelle il est soumis.

Par exemple , l'air étant en contact aTec Toau , la pression atmosphérique étant /?*, l'osîgène entrant pour 21/100 dans l'air, et l'axote pour 79/100, la pression du premier sera 21/100 M^ et cdie du deuxième 79/100 XT.

Si le gax en contact avec le liquide a uo volume indéfini comuA». l'atmosphère , la densité de ~ce

iVAPO&ÀTIOll.

guMclMiigvpttspar la ditsolotioii d^une partie. Si le Tolniiie dea gai est limité on peut très Imoi, par c« qui précède « calculer pour chacmi la quotité absorbée. £n effet , aoient F le Tolume da gaa , F* le Tolnme du liquida ^ d , cT cT'... les deosités des gax dans le mélange aTant la dissolution : s , «' y.... les densités après la dissolution ; « le rapport firactionnairo entre la densité du pre- BÛer gas dissous et celle de ce gax non dissous ; m' le rapport analogue pour le second , ainsi de mite, on aura les équations :

rrf= vm + r m*; ra=ra' + r'm' #"....

Chsqae équation donne la densité du gas non dis- MQi , et par suite la densité du gas dissous.

Qoand dans les laboratoires de chimie on vent coDierrer du gas hydrogène pur ou tout autre gax pea ioloble , on ne le laisse pas en contact avec l'eau , ptroe que l'air dissous dans ce liquide se dégagenit et rhydrogène se dissoudrait pour satisfaire à b oonstanoe du rapport dont il a été tout-à-l'heure question, en sorte qu'an bout d'un certain temps i'bydrogène serait mêlé de beaucoup d'air.

Ilfant bien se rappeler qu'il ne s'agit ici que des ÇM peu solubles, c'est-à-dire des gax dont l'eau ne preod qu'une fraction de son Tolnme.

222. ÂYOC quelle rapidité se fait l'é^aporation dans un tôt calme aux diverses températures?

I. Dalton est arrivé à ce résultat, savoir : que la quantité d'eau évaporée est sensiblement propor-

tionnelle à la tension de la vapeur, depuis la température de l'ébuUition jusqu'à 68», 8.

Cette tension étant à ces températures beaucoup plus grande que c^lle de la Tapeur que renferme l'air , cette dernière ne peut avoir qu'une très légère influence. Par exemple, à la température de 11 degrés , la tension de la vapeur au maximum n'est que 10»» , c'est-à-dire 1/76 de celle qui répond à rébulUtion.

823. Le même physicien, pour apprécier l'influence de l'humidité de l'atmosphère , a répété à de basses températures les expériences que nous venons de rapporter ; et il a reconnu que, dans les mêmes circonstances de repos ou d'agitation de l'air , la quantité de liquide évaporé est constamment proportionnelle à /— /', c'est-à-dire à la quantité d'eau qui manque à l'air pour la saturation complète.

M. Dalton a encore porté son attention sur la vaporisation des -liquides différons de l'eau, et le résultat de ses recherches est à peu près celui auquel devaient conduire les conditions d'indépendance reconnues dans le mélange des substances aériformes. Ainsi , il a trouvé que la vaporisation de l'alcool est proportionnelle à la tension de la vapeur à la température où l'on fait l'expérience.

Tous ces résultats ne doivent être considérés que comme approximatifs y à cause de la dilatation de la vapeur.

HTGROHftTaiE.