Ébullition en vase clos. — Un

liquide chauffé dans un vase clos dont

'""tes les parties sont à la même tem-

P*''ature donne des vapeurs qui ne se

^"densont pas comme elles le fontù l'air

''ire ou dans un appareil à distillation ; elles ajoutent leur force élas-

'•'pie h la pression du gaz qui surmonte le liquide.

'•i'bullition ne peut avoir lieu, car l'espace libre au-dessus du liquide ••l immédiatement saturé par la vapeur qui prend une force élastique *?•« a la force élastique maximum à la température de l'expérience ** 'oppose i toute vaporisation ultérieure, même superficielle. En

Fig. !8.i

COUnS DE PHYSIQUE

fonlinuanl à chaufTer, la lemptiralure s'élève graduellement ébuUilion. C'est ce que l'on montre avec la marmite de Papin.

389. Marmite de Papin. — Cet appareil est une chai cylindrique en bronze, à parois très résistantes, remplie încomplètement et fermée par un couvercle fortement pressé pa; vis (fig. 266).

La pression de la vapeur d'eau augmentant très vite à mesurt la température s'élève, le couvercle porte une ouverture ferméfl une soupape de sàreté sur la tète de laquelle s'appuie un Ievi( troisième genre chargé d'un poids. La distance du poids au point du levier est réglée de telle façon que la soupape se soulève qui force élastique de la vapeur atteint une certaine limite, D'api iîgure, la soupape se soulèverait si ta pression dépassait 5 at phéres. Sous celle pression, l'eau ulleint une température de 1

Quand on ouvre la soupape, l'eau s'élance en vapeur et se en refoulant l'air extérieur. Celte dilatation est accompagnée refroidissement qui abaisse notablement la température de la peur (495). La pression venant en outre à diminuer brusquem^

l'intérieur de la chaudière» une violente ébullition a lieu. Le d'ébullition dépend alors de la grandeur de l'ouverture par rapj la surface de chauffe. La température s'abaisse à tO(J* si la vaj peut se dégager assez librement pour que la pression tor 76 centimètres.

CHALEUR

lu marmite de Papin est utilisée pour différentes opérations industrielles où l'on a besoin de surchauffer un liquide à une température lup^neore à son point d'ébullition normal, par exemple pour dis- Mudre la gélatine des os dans l'eau.

L'éballition n'est possible en vase clos que si la température d'une d(4 parties de renceinte est maintenue au-dessous de la température du liquide (d'après le principe de la paroi froide], c'est ce qui a lieu i»M les appareils à distillation ; c'est ce que démontre encore l'expérieijce suivante, due à Franklin.

On fait bouillir de l'eau dans un ballon de verre B et quand l'air a éU chassé par le dégagement de vapeur, on bouche le ballon, on le felfturm-et pour éviter toute rentrée d'air on en plonge le col dans un nse E contenant de l'eau (fig. 2G7). L'ébullition cesse, mais si l'on '«froidit la surface du ballon, par exemple en y versant de l'eau, la npeur se condense, il en résulte une diminution de force élastique Tii permet au liquide d'entrer de nouveau en ébullition. L'ébullition ' lien alors à une température d'autant plus basse que le fond du ''■Uon est plus refroidi. Cette ébullition persiste jusqu'au moment où '*'«mpéralure de l'eau s'est abaissée au même degré que la portion 'efroidic.

PHÉNOMÈNES DE CAJLÉFACTION

^*0. En jetant un peu d'eau sur une plaque métallique chaulTée au-dessus j~ '^O*. on voit celte eau se s(?parer en gouttes a peu près sphériqucs qui "'eut rapidement sur la plaque et se réduisent assez lentement en vapeur.' l'ejiu n été versée sur une plaque métallique légèrement concave et suf- *""n<int chaude, le liquide ne se divise pas, mais forme une masse à borda , ^^cUs et très mobiles, qui ne disparait que lentement, sans donner lieu & "^■^Uani dégagement de vapeurs qui se produirait si la plaque n'était ***'*'^-<! iju'ii 100», 120» ou même IW". ^' li'iulde c-aléGé forme un ménisque convexe (178) sur la plaque comme '58*i»uic de mercure sur le verre cl ne inouUle pas la paroi sur laquelle il . On constate de diverses manières que la goutte ne touche pas la . Si la plaque est percée de petits trous, le liquide ne les traverse pas. la caléfaclion de l'acide azotique sur une lame d'argent, le métal n'est *taqiié.

cpérant avec une plaijue bien horizontale et de l'eau rendue opaque ***! peu d'encre, on voit les rayons lumineux d'une bougie passer entre tm *^le caléfié et la plaque (fig. 268). Enjoignant l'un des pôles d'une pile '* pU]ue et l'autre au globule, le courant électrique est interrompu. •"Onque tn pta(]ue se refroidit, il arrive un moment où le ménisque cesse

d'être convexe, la goutte s'aplatit, mouille le métal {é. ce moment le courant électrique passe) et se vaporise brusquement.

Comme le liquide caloCé n'est pas en contact avec le métal chauffé, la chaleur de ce dernier ne parvient que très difficilement au liquide à travers la couche de vapeur interposée, d'ailleurs une abondante évaporation par

Jl

toute la surfoce du liquide abaisse la température du globule. Un thermomètre à petit résen'oir plongé dons la goutte caléfiée indique une température inférieure à celle de l'ébullilion.

Opérons avec un liquide qui bout uu-dessous de 0" comme l'acide sulfureux liquide ; quelques gouttes de ce liquide versées dans un creuset de platine chauffé au rouge, restent liquides et n'entrent \iiis en ébullition, leur température est donc inférieure à — 10" ; si l'on y projette quelques gouttes d'eau, cette eau se congèle et en retournant brusquement le creuset on peut en retirer de la glace bien que le creuset soit chauffé au rouge.

La connaissance de la caléfaclion a permis d'expliquer certains phénomènes qui paraissaient étranges. Ainsi, c'est par un phénomène de caléfaction que l'on peut plonger impunément la main humide dans un bain de fonte de fer en fusion : le liquide qui mouille la main empêche le c-onlact entre le métal fondu et la peau.

DISTtLX,ATION

391. Distiller un liquide, c'est le n^duire en vapeurs </ne l'on' condense ensuite par le refroidissement. Un appareil à dislillalion est une enceinte où deux parties sont maintenues à des températures T et /. Une vapeur formée dans la région de température plus élevée T va se condenser dans la région froide de température t. L'équilibre ne peut exister que lorsque toute la vapeur formée s'est accumulée dans la partie froide (364) où s^ exerce la force élastique de la vapeur à la température t.

CHALEUR

392. La dislIIlatioD permet de purifier un grand nombre de liquides; on l'applique à débarrasser l'eau ordinaire des sels qu'elle tient en dissolution. La vapeur condensée fournit une eau pure, les sels sont rastés clans la chaudière.

393. Appareil à distillation. — L'appareil employé industriellement pour les distillations est appelé alambic. Une chaudière en cuivre A, nommée cucurbite, contient le liquide à distiller ; elle est

-Lia ■ tsir

Fig. 269.

chnOie sur un fourneau. Dès que le liquide est en ébulliiion, sa T»pear monte dans un chapiteau B en lormo de dôme qui ferme la chaudière et passe dans un tuyau S appelé serpentin, contourné en •piraie et placé dans un réfrigérant E plein d'eau froide. La vapeur se «Ddense au contact des parois froides du serpentin (fig. 269).

Comme la vapeur abandonne en se liquéfiant une grande quantité u* chaleur, le serpentin cchaiilTé ne condenserait plus la vapeur si Ion n'avait soin de faire arriver an fond du réfrigérant un courant <ooUou d'eau pure par un entonnoir F et un tube. L'eau échauffée "•ODle dans le réfrigérant, en vertu de sa plus faible densité et s'écoule P*'' un irop-plein T disposé à la partie supérieure de l'appareil.