Emploi de deux corps de pompe [Hg. 183). — On facilite
\f jfu lie la machine en associant deux corps de pompe qui fonc-
lionnent parallèlement ; ces deux corps de pompe en cristal C et C
conliennent chacun un piston et
comiouniquent par leur partie
inférieure avec un seul et mi^me
cooduil 0 qui s'ouvre au centre
d'un plateau en cristal ou plaint Rur lequel est posé le réci-
piml. Les liges T et T' des deux
pistons sont des crémaillères et
cngrêncnl avec une roue dentée
R qui reçoit un mouvement alternatif d'une manivelle à deux
poignées MM'. L'une des extré-
nilés du levier s'élève quand
l'autre s'abaisse et l'un des pis-
'"'x monte quand l'autre des-
•^«d. Les pressions exercées par
l'atmosphère sur les faces supél'itores des deux pistons se font [♦"loilibre, puisque, par l'inter-
"^diaire des crémaillères, l'une
*"d à faire tourner la roue dans
iSfns et l'autre en sens inverse.
' ^'fîcrt à vaincre est égal à la y^^ ,gj
'ff^rence des pressions sur les
^** inférieures des pislona. Ces pressions ont une différence cimam quand la force élastique du gar comprimé a atteint la «ion atmosphérique; cette différence est elle-même sensible-
COURS DE PHYSlQli;
ment égale à une atmosphère après un grand nombre de couj de piston, car la force élastique du gaz sous le pistou ascai dant est à co moment très faible. Comme la force élastique de l'aJr comprimé ne devient alors égale à la pression atmosphérique qi vers le bas de la course du piston, l'efTort maximum ne doit êli exercé que sur un parcours très peu étendu et le travail correspo]
Fig. 183.
dant est peu considérable. Avec uu seul corps de pompe, le mémi effort devait être e.xercé pendant toute la course ascendante du piston.
La manœuvre de la machine a deux corps de pompe est encore pénible, car outre la différence de pression, l'opérateur doit encore vaincre les frottements des pistons contre les corps de pompe.
11 faut noter qu'avec deux corps de pompe le vide se fuit deux foï' plus l'île qu'avec un seul, car à chacun des mouvements, l'air di;^^ récipient passe dans un corps de pompe. ^H
La machine pneumatique à deux corps de pompe est représentée ' dans son ensemble jiar la (Ig. 183 : nous allons décrire ses diverses parties.
l'ESANTEUB
239, Description des différents organes. — Piston et soupape. — I.e pistou est formé d'un noyau en cuivre D oiïrant une base âugic sur laquelle sont empilées des rondelles de cuir graissées C, recoBvertes d'un disque de laiton que l'on serre au moyen d'un écrou E, (le façon à établir un contact sufTisant entre les parois du piston et celles du corps de pompe ;Sg. 184).
Le noyau métallique du piston est percé d'un cioal qui le traverse entièrement, l'extrémité inférieure de ce canal est une ouverture creusée dans la base du piston et fermée par une soupape (pwtientune tige verticale; cette tige est guidée par le canal qui traverse le pistou el où elle passe librement : un petit ressort formé d'une hélice en cuivre h maintient la soupa[)e fermée. Quand le piston descend, lu force élastique de l'iir comprimé surmonte la très faible résistance du ressort et soulève la soupape.
Le piston est traversé par une tige t qui y pute k frottement dur et porte inférieurement une soupape 1 en forme de tronc de cône. Cettr v
Mupape s'engage dans l'orifice creusé en cuiic ducoadiiil qui mène au récipient. Le piston, en te soiJovant, entraîne avec lui la tige, et le bouchon conique abandonne l'ouverture du conduit; mais la tige **' presque aussitôt arrêtée par un rendement K lixé à sa partie ropérieure et plus large que le trou percé dans le couvercle ; elle *'ent buter contre la base supérieure du cor]>s de pompe et reste "lunobile ; le piston continue à monter en g-lissant sur la tige, •'"sque le piston, ayant accompli son mouvement ascendant, redes- ^'^, la tige le suit encore jiendant un instant el appuie le bouchon '"'^uedaus l'orifice; le piston continue son mouvement descendant fçlissant île nouveau le long de la tige. Ce fonctionnement auto- "c^oe de la soupape assure la communication du récipient et du T'»s lie pompe, alors que la force élastique de l'air du récipient est ^'ïîouetrop petite pour soulever d'elle-même la soupape du corps I^ompe.
^CaDomètre. — On apprécie le degré de vide à l'aide d'un petit *«mèlre tronqué à siphon dont la branche fermée n'a que 30™ de
COURS DE PHVSIQUB
hauteur. Ce baromètre tronqué est loge dans une éprouvelte à \ épaisses H qui communique par un robinet r avec le canal aboutissante la platine (fig. 183 et 185). Le mercure reste appliqué contre le sommet de la branche fermée, qui n'offre pas de chambre barométrique, tant que la force élastique dans le récipient est supérieure à 30"" de mercure ; au-dessous de 30*", le mercure descend dans la branche fermée. La force élastique est mesurée par la différence des niveaux dans les deux branches. La limite d'effet de la machine est atteinte lorsque cette différence devient stationnaire malgré le fonctionnement. Lors du vide, le niveau serait le même dans les deux tnbes. ^m
On peut mesurer avec une grande précision la pression du gaz restant dans l'enceinte ou l'on fait le vide en le mettant en communication avec un manomètre barométrique (217). La pression est indiquée par la différence des hauteurs du mercure dans les deux tubes et cette différence se me au cathétomëtre.
Platine. — La platine est un plateau circulaire en verre dépoli P, parfaitement dressé, maintenu dans un moule métallique et au centre duquel s'ouvre le canal d'aspiration. On pose sur ce disque la cloche sous laquelle on veut faire le vide. On enduit d'un peu de suif les bords de la cloche pour obtenir une fermeture hermétique. Quand le vide est fait, la pression atmosphérique maintient fortement les bords iippiiqués sur la platine. Au centre de la platine se trouve aussi une tubulure terminée par un pas de vis v sur lequel on peut visser divers appareils Ifîg. 183 et 185). ^M
Clef. — Quand la limite d'effet est atteinte, pour conserver le degré
de vide obtenu, il faut inter-
ry\
Fig. 185.
rompre toute communication entre le récipient et le corps de pompe afin d'éviter les rentrées d'air. Il importe aussi de rendre l'air dans les corps de pompe. En6n, on ne pourrait enlever le récipient de dessus la platine, quand les expériences sont terminées, sans laisser rentrer l'air ; car, tant que le vide est maintenu, le récipient est
PESANTEUR
ippliqiié sur la platine par une très forte pression (1033.981 dynes ftt ceulirnèlre carré de la seclion du récipient).
Un robinet ou clefR, disposé sur le conduit d'aspiration (Bg. 185), entre les corps de pompe et le manomètre, permet : 1° de mettre les corps de pompe en communication avec le récipient pour faire le ride, 2" d'intercepter cette communication et de rendre l'air dans les corps de pompe quand le vide est fait; 3" de rendre l'air dans le récipient.
Le robinet est percé transversalement d'un conduit a qui le traverse de part en part ; la jonction du récipient et des corps de pompe est établie quand ce conduit est placé dans l'axe du canal d'aspiration, ûnlrc ce conduit, il y en a un autre plus étroit cd, percé paralloleitï l'axe du robinet; ce conduit s'ouvre d'une part sur la petite
IImk du robinet en cf et de „ ^
r lutre 66 recourbe rectan- T T T
Igulaifemenl et vient dé-
I boucher en c dans le plan
I Inujjversal qui contient le conduii principal et à 90* de celui-ci. Une petite fiche métallique K est log«t en (/ dans ce conduit
Kig. 1811.
'fig t8G). En tirant celle fiche pour une position convenable du robi-
: Bel, on fait rentrer l'air soit dans les corps de pompe, soit dans le
'•cipienl. Des lettres 0, F, R, gravées sur la tête permettent à
opérateur de distinguer la position du robinet.
0, communication ouverte entre les récipients et les corps de pompe ;
\f, communication fermée et rentrée de l'air dans les corps de pompe;
"i rentrée de l'air extérieur dans le récipient.
240. Limite du vide. — Théoriquement le vide complet est '"'Bilisable, car la force élastique après n coups de piston n'est jamais nulle, si grand que soit n (2361. Diverses défectuosités de '• l'onstruction limitent encore le degré du vide. En particulier, 'T'wid le piston arrive au bas de sa course, il n'y a jamais contact ■heolij entre le piston et le corps de pompe; les petits intervalles qui "* «éparent forment un espace nuisible dont l'existence est la cause principale qui limite pratiquement la raréfaction.
Influence de l'espace nuisible. — Quand le piston est arrivé au "** de sa course, l'espace nuisible, de volume u, renferme du gaz à
ts
la pression atmosphérique II , car pendant la descente la soupape du piston s'est fermée par son poids lorsque la force élastique dans l'espace nuisible n'a plus dépassé la pression atmosphérique. A mesure que le piston remonte, ce gaz occupe graduellement tout le volume C du corps de pompe et sa force élastique finale est donnéSt d'après la loi de Mariette, par l'équation :
hH = /'C, d'où /■=Jh.
Le gaz du récipient ne passe dans le corps de pompe que si sa.
tiH
force élastique est supérieure à -tt- • C'est une limite qui ne peut
être atteinte, si parfaite que soit la machine dans ses autres parties; cette limite sera d'autant plus petite que ^ sera plus petit.
Si le gaz de l'espace nuisible, au lieu d'ayoir la pression H quand le piston est au bas de sa course, n'exerçait qu'une pression plus petite H', la limite du vide serait reculée, puisque la force élastique finale f serait donnée par l'équation ull' = /C ; ce résultat est obtenu en rarénant le gaz de l'espace nuisible avec une deuxième machine pneumatique ; la pression H' peut alors
devenir égale à -jr-, et /"' = to H, si les deux corps de pompe sont identiques.
Babinet a fait servir l'un des corps de pompe à raréfier le gaz de l'espace nuisible de l'autre; cela revient à associer les deux corps de pompe en série au lieu de les associer parallèlement, comme ils le sont dans le fonctionnement ordinaire.
On pourrait encore corriger l'imperfection due à l'espace nuisible en faisant le vide au-dessus du piston avec une seconde machine; on remplacerait ainsi
la pression extérieure par une pression -^ et l'air de l'espace nuisible dont
la force élastique est H soulèverait la soupape ; l'air qui resterait dans l'es-
uH
|iauc nuisible n'aurait plus qu'une force élastique -rr '> en soulevant le piston, elle deviendrait m H, car^,C = u-^ et le gaz du récipient passerait dans le corps de pompe tant que sa force élastique serait supérieure à r^ H.
POMPE A MERCITRE
La pompe à mercure, en utilisant le vide barométrique, permet de pousser très loin la raréfaction d'un gaz.
PgSANTBL'R
[241. Description. — Elle se compose d'un lube vertical Gxe T Tont (le tube buruniétrique, évasé à sa partie supérieure en un
Don A de 3 litre de capacité qui forme la chambre barométrique
Fig. 18».
et communique par son extrémité siiftérieure avec le récipient où Ton veut faire le vide. A l'extrémité inférieure du tube T est fixé un tube en caoutchouc non vulcanisé qui se continue par un réservoir A' formant la cuvette du baromètre et pouvant t-tre élevé au-dessus du ballon Aifig. 187).
En r, à la partie supérieure du baromètre, se trouve un roAinel à trois voies, d'où partent deux tubes. Un premier tube t mène au récipient et présente sur son trajet un appareil desséchant et un manomètre m ; \in deuxième lubelatéral /'est muni d'un robinet ordinaire /et terminé par un entonnoir K plein de mercure.
Le robinet r permet d'établir la communication delà chambre barométrique, soit avec le récipient (position Ij, soit avec le tube latéral (position 2) (fig. 188.)
(43. Manœuvre de la pompe. — On commence par chasser r qui »e trouve dans la chambre baromëtriiiue. A cet effet, le robi-
fig. Il»'
COURS DE PEYSIQVB
net étant placé dans la position [2}, on soulève la cuvette À' de faç à l'amener à un niveau supérieur à celui du robinet r*.
En vertu des lois de l'équilibre des liquides dans des vases cou muniquants, le mercure monte dans le tube T, remplit la chambj barométrique et refoule l'air; l'air s'arrête en r' qui est fermé. E ouvrant doucement le robinet r', l'air s'échappe à travers le mercai de l'entonnoir et l'appareil se remplit de mercure jusqu'en r'. Quan le mercure de la cuvette A' communique avec celui de l'entonnoir h l'air du ballon A a disparu. On ferme alors r' et on fait descendre 1 cuvette A' à la partie inférieure de l'appareil ; le mercure descea dans le tube T et laisse le vide barométrique dans la partie sape rieure et dans le renflement A. Si l'on place alors le robinet rdar la position 1, une partie du ppaz du récipient pénètre en A en travei sant l'appareil desséchant qui maintient bien sec le mercure de 1 pompe ; le mercure est déprimé dans le baromètre.
Si l'on rétablit le robinet r dans la position 2 et qu'on soulève A le gaz extrait du récipient et logé dans la chambre barométrique u comprimé puis expulsé quand on ouvre r'. 11 peut être recueilli dao une éprouvette E renversée sur le mercure de l'entonnoir K. ^m
243. Degré du vide obtenu. — Dans la pompe à mercure, 1 piston est remplacé par une masse de mercure qui so déplace et n'y a pas d'espace nuisible. En répétant les opérations, on fait pass< à chaque descente de la cuvette une certaine quantité du gaz d récipient dans la chambre barométrique et on arrive à faire dans 1 récipient un vide presque parfait. Le manomètre m n'indique plt qu'une difl'érence d'une très petite fraction de millimètre entre li deux branches. fl
La manœuvre est longue et l'on n'emploie cette pompe que pot faire le vide dans de petits espaces ; pour des espaces un peu grandi on se sert d'abord de la machine ordinaire et on termine avec 1 pompe à mercure. ^
Elle ne renferme que des robinets de verre que l'on fabrique ™ une grande perfection; ces robinets, pour fermer hermétiquemen n'ont besoin que d'être légèrement graissés. I
On construit actuellement des pompes à mercure sans robinets dax lesquelles la raréfaction peut être poussée encore plus loin.
244. Trompes. — Quand un liquide s'écoule dans un tube qui « en communication par un orifice latéral avec un réservoir contenai
PESANTEUR
10 gu, use produit un entraînement mécanique du gaz. C'est sur ce raili|u'f9t basée la construction des trompes.
Rabiturllement un courant liquide amené en A sort par un ajutage m, pénètre dans un ajutage n «t s'écoule en B (fig. 189). Le réservoir R se vide inlrtmatiquement et progressivement.
bans la trompe de Sprengel qui est utilisée Iduula fabrication des lampes à incandescence, ■ l'entrainement du gaz est produit par un écou- [ IcBicnt de mercure. On arrive sans difliculté à un
[digré de vide inférieur à
t (IIHI IKIU
d'atmosphère.
