Hygromètre à cheveu de de Saussure
Un cheveu bien dégraisst5 (lig. 285j, long d'environ 30 ccu— timètres est fixé dans une pince par son extrémité supé— rieure F et sur Tune des gorges d'une poulie àdotible gorgff D par son extrémité inférieure. Sur la seconde gorge de 1» poulie s'enroule un fil de soie terminé par un poids p de 2 déci;;ramnies destiné à tendre le cheveu. L'axe de la poulie est muni d'une aiguille 0 dont la pointe est mobile sur un cadran divisé AB. L'aiguille s'abaisse quand le cheveu s'allonge el se relève quand il se raccourcit. L'aiguille est équilibroe par un contrepuids e, et le centre de Fig. î8.i. gravité du sysK-nie mobile se trouve sur laie de rotation
CHUsn
9e «oftr iftkt TaigiO* tmtt
' On (lorw riiMli iimeM Aw om etocfe pleiae d'Air d«B<«hé pw dé l'^Mabic MiUiiriqae coacseatré. etoaaarqœOaa poiat ai s'airtie ra^oOfe. Ob ■aifa» M {Ktbrt oft die ■'afrtte 4aM «M cladbe salni«e «ThoùfiM. L*iafMf««Be ^dWiaé «B 100 putie» traies fo'on afpdk d^frâi d* rkfgnmiitn. U> itioo de l'aigaaic infi^ae *i l'air cal «aiaia de la trfdierejie ahaoloa (B) lAt lliwiiûitié cjHi^iiM. <100|. Poor tmulianaer cet appareil en appares) d» il OmU le giadwu ea le pkMig«aiit ifitwwaiTfMoi daas dirmaa I o4i la faroe rtatkpif de la Tapeur d*eaa eat rww>.
t AppUcationa. — I* Oa
dTar à to* coolMal 10 i
[ f OwOr «t la ■■!■» da m: ccatiaiCras cakM dTair i ll>* w«> la pnwUa T4 •! à
I l7gn»4Mqa* M4? F,» = lî— .7.
I t*0«dl«p«to4* féU» «p«»ai«ta far MaiBBarnaa 4aaa Tair aa USm d* U Bli«a
^Sl*. h inakB aaM 73 al Tarn >jgiMiWiii|iie ^?
f Cl attt* eaha fab knide « 20* a «a «at kjKKOMariqaa «gai à |- QaaDfwtU > <i< rapcor d*eaa qij m fiqaaftna lî U teap<ntare ('abaissa à 0*? Fj, = I7**,l ;
v El ila»nnlainl TAst lr]rgraa«tri<{ae de l'air par U njUiode diiaiqaa, «a a tilt |4«l>r Ml lilrra d'caa da raspiraienr i ?0". Le poiali de rapeor condtatét art fTl; la |l^ftat«rt>«iUriaan 10* «t U prutioa 75. Oael est l'éUl bygraméiriqasT F|« = (~,U.
^C( Unoa d« T«ne naioms i S0« de l'air à I éUt hTgraaMri^M ^ et i U pr»-
<i<t 7t,i. n t. i ccne t^p4ratBK.aae oapadM iatMsora tfgals à S littes. Os )• iwtKidit
I mJtiil!..».. -■ ...^...■. fi„,| e»t le poids de Tip«?ar d'eau qni se rondrBM rt qoelle
I*"' "ir do baJlon? On n-'j^ligcr» U diUUUon de l'cntclopp*.
I ''"^ '..,:.. . .^ coelCciest de dilatalioo de l'air et de la %ap«ar d'eaa e»i
*J>mi. Le puids da litre d'air i 0* et 76 est l<^9:i, la densiti> de la vapvur d'caa par
■"?"» i l'tir Mt D.tiî-Î.
'l'nrMpient de I» litre» de eapaeil^ est rempli il'air s«e i rtO «t TA. On y ialro-
*i) |«r gg raUnet i j^utte 3 grammes d'eau ot ou chauffe le tout à UtO". On demande : 1 "T"' Mnalor^ l'état li}-|.^uni<rlri'|ae de cet air ; 2* quelle sst la pretsioo totale de cet ['"^"aidc/On négligera la dilautiuo de l'eareloppe.
CALORIMETRIE
*18. Quantité de chaleur. — Un corps combustible dégage de
« chaleur en brùlanl. Comme il faut constamment brûler une intime
l 'niiinlilt de charbon pour échaulTer un même corps de U" à /", on dit
IT»»! ce corps exige toujours une même quantité de chaleur pour
w de 0" à /". L'échauffement simultané de U" à t" de deux, trois
identiques au premier exige une dépense de charbon double
COURS DE PHTSIOrB
OU triple, la quantité de chaleur fournie est également dot triple.
419. Objet de la calorimétrie. — La calorimétrie a pou] la mesure des quantités de chaleur. On s'occupe en calorîl d'évaluer les quantités de chaleur absorbées par un corps dl élève la température, ou par un corps qui subit un chang d'état, ou par un corps qui entre en combinaison chimique.
420. Calorie. — On mesure les quantités de chaleur an d'une unité appelée calorie. La calorie est la quantité de chaleai faut donner A l'unité de masse d'eau (gramme-masse ou par ab lion gramme) pour élever sa température de U" à 1' (du therma normal à hydrogène et à échelle centigrade).
On appelle quelquefois Calorie la quantité de chaleur ci d'élever de 0" à 1" la température d'un kilogramme d'eau. J Calorie, qu'on distingue de l'autre dans l'écriture par une n cule, peut s'appeler Calorie du kilogramme. Une Calorie 1000 calories.
Dans la suite, nous emploierons exclusivement la caloiî gramme, sauf pour un instant, dans la détermination de l'bquit mécanique do la Chaleur et pour certains calculs de méca industrielle.
421. PRINCIPES EXPÉRIMENTAUX. — l" La réalisatioa' même phénomène qui absorbe de la chaleur exige toujours la i quantité de chaleur.
2° Pour échaulTer du même nomhre de degrés des masses rentes d'un même corps, il faut des quantités de chaleur pro^ nettes à ces masses.
3" Si une certaine quantité de chaleur est absorbée dans nomène, une quantité de chaleur précisément égale est dégagé le phénomène inverse; ainsi, la quantité de chaleur absorbée corps qui s'échauffe de / à T est égale à celle qu'il dégage refroidissant de T à /.
Ces propositions résultent de l'ensemble des expériences.
422. Définition pratique de la calorie. — Ces principeal rimentaux étant posés, on constate que si l'on mélange 1 kilogr d'eau à 0" ut ) kilogramme d'eau à 2", on obtient 2 kilogramme^
CKALEUn
Cela prouve qu'il faut la même quantité de chaleur pour porter une mi'rae masse d'eau de 0" à 1" et de 1" à 2".
Et encore, si l'on mélanpe 1 kilogramme d'eau à T" et t kilogramme d'eau à 0°, la température du mélange est très voisine
T it T. Cela prouve qu'il faut 1res sensiblement la même quantité do
«haleur pour échaufTer une même masse d'eau de 0" à 1°, de 1* h 2"... iIpC à (/4- 1)° jusqu'à T". Cela se vériûe jusqu'à 51)" environ.
Dapri's cela, on peut, sans erreur appréciable, appeler calorie l» <fii.intité de chaleur nécessaire pour élever de 1° à (<-|- 1)' la tempe- ''*tart de l'unité de masse d'eau. Il faudra donc t — l' calories pour wer de ^ — t' degrés la température de 1 gramme d'eau et m {l — f) •^'ories pour élever de / — t' degrés la température de m grammes ieaa.
CHALEOBS SPâCiriQUES
^23. Chauffons dans l'eau bouillante trois boules de même in") el également pesantes de cuivre, étain et plomb, et porlons- ** fQpidement sur un gâteau tie cire d'épaisseur convenable (lig.286); }^ l»oule de cuivre C lo Ira- '®rs€ rapidemenl, la boule d'é- '•>n E y pénètre profondément, ^ la boule de plomb P ne fait ^'y pénétrer légèrement. En ttîfroidissantjusqu'à la lemraturc de la cire, le cuivre a Oonc abandonné plus de chaleur que i'élain, el celui-ci plus <^e lo plomb. 11 faut donc des quantités de chaleur inégales Poûf porter à la même tempéfaturc des masses égales de
dirr.
«■renia corps.
Fig. 28B.
'*" iippelle Chaleur spécifique d'un corps à <" le nombre de M/orjcj iju il fnul fuuniir ù un ijrainme de ce corps pour élever sa ''"péraiure de <"à (<+ ly».
'l Le» boule» fornim-* d«s »nhsl«nf»» le» plo« lourdes sont rreu«o».
COURS DE PHVSJQUE
D'après la définition pratique de la calorie, la chaleur spécifique de l'eau à <* est 1 (jusqu'à ôO» environ).
Si l'on représente par Q le nombre de calories nécessaires pour
échauffer de 0* à (• un gramme d'un corps, le quotient -j est à peu
près constant entre des limites peu étendues, par exemple entre 0" et 100", pour un grand nombre de corps : c'est le nombre de calories absorbées par l'unité rie masse d'un corps lorsque sa température s'élève de 1"; on l'appelle chaleur spécifique moyenne de 0" à /*.
424. Capacité calorifique. — Soil m la masse d'un corps homogène; appelons c la chaleur spécifique moyenne de sa substance, le produit me s'appelle la capacité calorifique du corps ou son équivalent en eau ; c'est en effet la masse d'eau qui absorberait le même nombre de calories pour s'échauffer de 1". Si la température du corps croit de tP, le nombre de calories absorbées est met.
425. Détermination des chaleurs spécifiques moyennes. — La méthode la plus employée est la méthode des mélanges.
Méthode des mélanges. — Principe de U méthode. — On mélange deux corps de températures différentes, par exemple 3000 grammes de mercure à 100° et 1000 grammes d'eau àO"; il s'établit bientôt un équilibre de température et la température finale du mélange atteint 9".
Si l'opération s'est faite sans perte de chaleur, la chaleur abandonnée par le mercure est égale à la chaleur gagnée par l'eau.
Le mercure s'est abaissé de 91'; si x désigne la chaleur spécifique moyenne du mercure, 3000 grammes do mercure ont perdu :
3000.91 .X calories.
D'autre part, le gain de chaleur des 1000 grammes d'eau est :
Nous aurons donc l'égalité :
on en tire x = 0,033.
426. Appareil de Regnault (fig, 287). — Une masse connue de la substance, cassée en petits fragments, est placée dans la concaTÎté annulaire d'une corbeille G en fine toile de laiton (fig. 288). Cette corbeille est suspendue, par trois fils de soie que termine un cordon.
roomètre S logé dans l'axe de la corbeille marque depuis une vinglaioe de minutes une tempéralure rigourciisemenl stationnaire T. on fait rapidement glisser sous l'étuve un récipient cylindrique en laiton œioce c appelé calorimètre ; le calorimètre contient de l'eau à une lAinpérature t marquée par un thermomètre sensible » de petite dimension ; on y laisse tomber doucement la corbeille et le corps '■".
(I) L'étoTv eil farm>y« da trois cylindrc-s confentriiiue*. lu corboilla 0 el la tbermomtktr» «ent \»gi» dans Is cylindro central. Un tiroir E, raoilv & mnnœaTrcr, pennat d« Islaaar dncenilrx dans lo calorimùtro an moment roula, la corboille et son cootcnn. Lk mptmt qui circule dans l'iluva est produite par une chaudière V ; un rAlH^root K conimium U Tip«or 1 is sortie et la tait retomber dans la chaudiire.
.On éloigne ensuite le calorimètre de l'étuve et tout en agitant la corbeille et le corps dans le liquide, on observe avec une lunette L le thermomètre plongé dans l'eau dont la température passe rapidement de la température / à une température maximum 6.
427. Calcul. — Le corps el la corbeille ont perdu T — 0 degrés," calorimètre et son contenu ont gagné 6 — t.
Soient M la masse du corps, x sa chaleur spécifique, m, la masd de la corbeille, c la chaleur spécitique du laiton, la chaleur ab^ donnée par le corps et lu corbeille est :
.(Mx4-/7i,c)(T— 6).
Désignons par E la masse de Teau du calorimètre, par m, m\ les masses du calorimètre, du verre et du mercure du thermomèl par c, c', c" les chaleurs spécifique? du laiton, du verre el du na^: cure. La capacité calorifique de l'enéemble du calorimètre, de du thermomètre est :
V'Oi
M' = E-|- me + m'c' + m"c'
M' (6 — t) est la chaleur gagnée par le calorimètre et son contenu
Dès que le calorimètre s'est échauffé au-dessus de la lempérata* du milieu ambiant, il perd de la chaleur par la conductibilité de b& supports, par rayonnement, par évaporalion el par contact de l'air.
On écrit que la chaleur abandonnée par tout ce qui s'est refroidi e* égale à la chaleur gagnée par ce qui s'est échauffé, accrue de '. leur R perdue par refroidissement.
C'est ce qu'exprime l'équation :
(Mx 4- wi,c) (T — 0) --- M' (ô — f) + H.
428. Correction de refroidissement. — On rend la perte par ronductibililé négligeable en supportant le calorimètre par trois pointe» de liège ; on réduit la perte par rayonnement en polissant l-a sarfict extérieure du calorimètre pour diminuer son pouvoir émissir(484) et en l'entourant d'un autre vase en laiton C poli intérieurement qui reU' voie sur le calorimètre la chaleur rayonnante qu'il en reçoit. L'immo<
(1) llaliilui'lli-niriil. on iif calcule |>a3 me, me', me', iiinU on délcrtniuv ccUu koidok «xpérimeutalameot en taisant une deuxième expéricnci.' avec des masses M et E ditf émotes ; on ■ ainsi une deuxième équation qui donne en bloc la somme me -f m'c + '^"c"
CHALEUR
I bilité d« la couche d'air comprise entre les deux vases de laiton réduit la déperdition par le contact de Pxir Ifig. 289).
Malgro ces précautions, le calorimètre se refroidit, et c'est pour cela que le Ihermomètrc, après .avoir alitant un maximum 0 au nomcnl de léquilibro de tempé- >ture, (ncuse ensuite un décroisfment lent.
Voici onrament on effectue la corùon ilu refroidissement, ipiand on ' fiàgUge pas R.
t-'n aide a noté la température du ■lorimètre de 10 en 10 secondes. H ■ l*.
On cali'iilc pour chacun de ces [ ' {^ H ■ÎS^Îriin
<Tv«lles de temps les excès moyens > Ttf. T. de la température du calonêtre sarle milieu ambiant. D'apri!-»
iloi du refroidissement de Newton T). pour des intervalles de temps 't^tixet très petits, les abaissements lie température d'un corps qui se t.7t.v.-fc , rtiroidit «Ont proportionnels à ses ^^^ lexcès de température sur le milieu pj„ 289.
' amhiajit, lorsque les excCs sont petits. l'A sruuimc des abaissements de température successifs du calorimètre sera :
At, + ATj...=ASt=8.
"ciir déterminer A, on fait une expérience auxiliaire en portant le calori- I "«fe et ton contenu à une température un fieu différente de celle de l'expé- |n«Bce /«rincipale, et on observe l'abaissement de température î' pour une I «lie tlo 2 minutes et un excès moyen t' du calorimètre sur le milieu ambiant.
'"**''"' îô = ■^^ permet de calculer A. (L'intervalle de 2 minutes vaut I • , "'•'■valles de 10 secondes.)
'' Ptrte lie chaleur par refroidissement est :
R = (M' + M.i + fiiiC)8.
^tioD corrigée devient donc :
(Mjc + mi*) (T — ï) = M' (9 — 0 + (M' +iix + m,e) S |ioioas t' ^9 + i
COUBS DE PHYSIQUE
t' est la température d'équilibre accrue de l'abaissement de tem par rerroidiHsemenl. L'équation
(Mx + mtc) (T — 6) = M' (9' — l) pernieltra de calculer x.
lîn de T*
