IL

5o DU CHANGEMENT d’ÉTAT DES CORPS

diminuer (le quantité sans aucune agitation de sa masse; mais si l'on place celte eau sur un foyer, elle se convertit rapidement en vapeur avec une grande agitation. Le premier phénomène peut être désigné par le nom d'évaporation spontanée ou de vaporisation; le second porte le nom d’ ébullition. Quelques physiciens ont adopté le mot évaporation pour exprimer la réduction en vapeur sous la pression atmosphérique et sans ébullition; tandis qu’ils nomment vaporisation la conversion d’un liquide en vapeur par ébullition ou dans le vide.

I)c l'ébullition. — L’ébullition des liquides est un phénomène trop vulgaire pour avoir besoin d’être décrit; mais il est important de remarquer qu’il est soumis è trois influences: i°. la cohésion des liquides; y°. la force expansive du calorique; 5°. la pression extérieure.

La pression atmosphérique étant è-peu-près constante dans les cas ordinaires d’expérience, les différens liquides bouillent à différentes températures, qui paraissent dépendre uniquement du plus ou du moins de cohésion de leurs particules. Ainsi

L’éther bout à . 56

Le sulfure de carbone à . 46

L’alcool à . 78

L’eau à . 100

Dissolution saturée de sulfate de soude à. . . ioo°,7Q

Dissolution saturée de sel marin à . 106, 85

Muriate de chaux. (4o,5 + Eau 09, 5) à. . . . 1 1 5,55

lluilc de térébenthine rectifiée à . 1.57

Le phosphore à . 290

Le soufre à . 299

L’huile de lin à . 5 1 6

L’acide sulfurique (P. s. 1,849) ^ . 5i8

Le mercure h . 347

PAR LE CALORIQUE. 5l

On voit que s’il n’y a pas un rapport exact entre le poids spécifique et le terme d’ébullition, il y a du moins une assez grande analogie , et nous connaissons trop peu la liaison de la densité avec la cohésion proprement dite , pour que les différences nous autorisent à supposer d’autres causes.

Ce qui confirme l’opinion que la cohésion détermine le point d’ébullition sous une pression donnée, c’est que toutes les causes qui peuvent augmenter cette cohésion élèvent aussi le terme de l’ébullition. En effet, lorsque l’eau pure bout à ioo° sous la pression barométrique om,y6o , elle ne bouillira qu’à une température plus élevée si elle contient des sels en dissolution; et parmi ceux-ci, les sels déliquescens qui ont beaucoup d’affinité pour l’eau, élèveront beaucoup son terme d’ébullition, tandis que les sels clllorescens qui ont fort peu d’affinité pour ce liquide, n’élèveront pas sensiblement le degré auquel l’eau se réduit en vapeur.

Une autre observation de M. Gay-Lussac semble devoir s’expliquer parles mêmes effets de cohésion. Lorsque l’eau bout à 100" dans un vase de métal, elle ne bout qu’à ioi°, 25 dans un vase de verre; et lorsque cette eau a cessé de bouillir dans le vase de verre, on rétablit l’ébullition en y jetant un peu de limaille de fer. Il faut cependant convenir que les effets divers de ce genre, que produisent les différens métaux comparés , sont peu d’accord avec l’idée d’une adhérence particulière du liquide au vase.

Les corps aigus ont la singulière propriété de déterminer vers leurs pointes la formation des bulles de vapeur qui constituent l’ébullition du liquide; et comme il arrive souvent dans l’évaporation des liquides, comme l’acide sulfurique , dans les vases de verre , des soubresauts qui brisent les vases et qui sont dus à une suspension momentanée de la

52 nu changement d’état des corps

production des vapeurs qui se forment ensuite en plus grande quantité, on obvie h cet inconvénient en plaçant dans le fond du vase quelques fragmens aigus de verre , ou mieux une petite spirale de platine.

Il est fort important de déterminer si , dans la conversion des liquides en vapeur , il se fait une combinaison de calorique semblable h celle qui a lieu dans la liquéfaction des solides; c’est en effet ce qui a été démontré par Black et Watt. En effet, si l’on place sur un fer chaud, dont la température ne varie pas sensiblement pendant l’expérience , un petit vase d’étain contenant de l’eau h io°, par exemple , et si cette eau arrive en 4 minutes b la température de i oo°, il faudra en conclure que cette eau reçoit du fer chaud 22°,5 de calorique par minute. Cependant lorsque l’eau a acquis ces ioo° de chaleur, sa température ne s’élève plus ; mais elle bout et se réduit en vapeur. Dans le cas supposé sa réduction totale en vapeur exige vingt minutes , et par conséquent la vapeur emporte 20 fois 22°, 5 ou 45o degrés de chaleur; et si néanmoins on examine la température de cette vapeur, on trouve qu’elle est précisément égale à celle de l’eau qui la produit.

On est , du reste, parvenu , par une marche inverse que nous indiquerons bientôt , à prouver qu’une certaine quantité de vapeur est capable d’élever 4>b6 son poids d’eau de o° à ioo°; d’oii l’on peut conclure avec Black que tout ce calorique était à l’état de calorique latent en combinaison avec l’eau pour constituer la vapeur. Nous ferons seulement remarquer ici que ces phénomènes importans, aussi bien que ceux qui surviennent dans la liquéfaction , peuvent s’expliquer par la seule supposition d’une grande différence de capacité calorique entre les solides, les liquides et les fluides élastiques , ainsi que nous le dirons dans un article suivant.

La connaissance positive de la quantité de calorique

PAn LE CALORIQUE.

étant d’une grande importance, et ayant été le sujet de beaucoup de recherches modernes dont les résultats ne sont pas exactement d’accord entr’eux , nous indiquerons les principaux.

La chaleur latente de la vapeur d’ean ou la quantité d’eau à zéro que 100 parties de vapeur peuvent élever à 100 degrés, est, suivant M. de Rumfort , 56y; suivant Al. Gay-Lussac, 55o ; suivant MM. Clément et Désorme, 55o; suivant M. Desprelz , tantôt 53 1 , tantôt 54o. Il est très-probable que le véritable nombre est 55o.

Les vapeurs tonnées par l’ébullition dos liquides peuvent être recueillies et contenues dans des vases pour être étudiées dans leurs diverses propriétés, ainsi que nous le verrons dans l’article suivant.

Nous avons supposé jusqu’ici que l’ébullition des liquides avait lieu sous la pression atmosphérique moyenne de om,7(3o; mais les variétés de pression influent considérablement sur la température nécessaire pour produire l’ébul lition d’un liquide. Dans un môme lieu, l’eau bout à une moindre température lorsque le baromètre est bas que lorsqu’il est élevé. L’ébullition de l’eau n’exige pas , h beaucoup près , ioo° sur le haut d’une montagne , elle en exige davantage dans la profondeur des mines.

Si l’on enferme une certaine quantité d’eau dans un vase solide en fer ou en cuivre, qui porte communément le nom de marmite de Papin , on pourra chauffer ce vase presque jusqu’à la température rouge, sans qu’il se forme de vapeur , ou du moins sans qu’elle puisse s’échapper au-dehors. 11 s’en forme pourtant dans l’espace vide de la machine; mais elle s’y comprime et acquiert par l’élévation de température une énorme force élastique : aussi, dès qu’on lui donne issue en desserrant les vis qui maintiennent le cou verclc de l’appareil , ou en ouvrant une soupape de sûreté dont il est muni , cette vapeur s’échappe avec une grande

54 ru ciiAnglment d’état nrs conrs

vîolcnco à travers l’atmosphère et malgré sa pression. On a profilé de cette force expansive de la vapeur pour en obtenir des effets mécaniques très-imporlans.

Si , au lieu d’augmenter la pression que l’atmosphère exerce naturellement sur les liquides, on la diminue, ils deviennent capables de bouillir à des températures beaucoup plus basses. Si, par exemple , on place dans le vide de la machine pneumatique de l’eau à oi", ou de l’alcool h 90, ces liquides entrent aussitôt en ébullition , comme s’ils étaient chauffés à ioo° et h 78° sous la pression atmosphérique. Il paraît même résulter , des expériences de Kobison , que tous les liquides bouillent dans le vide à une température de 69“ plus basse que sous la pression atmosphérique.

Sans anticiper sur ce que nous venons de dire à l’article de la constitution des vapeurs, nous devons faire remarquer ici, que, dans le cas d’ébullition à l’air libre, la vapeur d’eau qui se forme au fond du vase doit nécessairement, pour se développer, soulever la masse liquide qui est elle- même pressée du poids de l’atmosphère, et que l’on a coutume de dire , en conséquence , que le terme de l’ébullition arrive h la température oii la force élastique de la vapeur est capable de surmonter la pression atmosphérique. Il faut cependant remarquer qu’il existe aussi un sertain terme d’ébullition dans le vide où il n’existe pas de pression atmosphérique, et que ce terme d’ébullition est différent pour chaque liquide; en sorte que de l’eau à 20° ne peut pas bouillir dans le vide; qu’elle y bout très-bien à 3*2° ; tandis que l’alcool bout dans le vide h 90, et l’éther à toutes les températures. Il faut nécessairement que , dans le cas que nous venons de citer, le terme de l’ébullition soit déterminé par autre chose que la pression atmosphérique : on pourrait l’attribuer à ce que nous avons nommé ténacité, c’est-à-dire, à la puissance plus ou moins consi-

dérable qui est nécessaire pour séparer les molécules liquides les unes des autres.

De l’évaporation spontanée. — Les liquides et même les solides peuvent se convertir en vapeur sans ébullition. Cette vapeur se forme alors 5 la surface du corps et se mêle pea-à-peu avec les fluides élastiques environnans , ou se répand dans l’espace vide au milieu duquel le corps peut se trouver placé. On conçoit que ce mode de conversion en vapeur n’est pas soumis à l’influence de la pression atmosphérique; car les molécules de vapeur peuvent s’échapper dans l’intervalle des molécules gazeuses qui pressent le liquide , sans avoir besoin de soulever la masse atmosphérique : aussi remarque-t-on que l’évaporation spontanée a lieu de la même manière dans l’air , dans tous les gaz et même dans le vide. La quantité de vapeur qui se forme dans un temps donné dépend directement de la température ; la formation de celle vapeur s’arrête lorsque l’espace environnant est rempli de la vapeur qui peut se former à la température où se trouve cet espace. L’action de l’air ou du gaz sur le liquide est toul-à-fait nulle; elle ne produit d’autre effet que de ralentir le dégagement de la vapeur, car il se forme autant de vapeur dans un espace vide que dans un espace plein de gaz. La force élastique de la vapeur qui se forme est toujours proportionnelle h la température; chaque corps produit , de celte manière, des quantités différentes de vapeurs , suivant sa nature particulière et probablement en raison inverse de sa cohésion, [V oy. ci-après , l’article V apeurs. ) Enfin , les vapeurs qui se forment dans ces différentes circonstances emportent autant de calorique latent que celles qui se forment par ébullition.

•27G. Conversion des vapeurs en liquides. — Lorsqu’un corps a été réduit en vapeur, trois sortes de causes peuvent déterminer son retour à l’état liquide : 1". l’abaisse

*5G DU CHANGEMENT n’ftTAT DES COUPS

ment de la température ou la soustraction du calorique ; 2°. une augmentation de pression; 5°. l’affinité d’un autre corps pour la vapeur condensée.

11 est nécessaire d’enlever beaucoup de calorique à une vapeur pour la faire passer à l’état liquide; et si on la refroidit peu-h-peu , elle se condensera aussi par portions successives ; ce qui tient à la grande quantité de calorique latent dont nous avons parlé.

11 est très-facile d’obtenir Ja condensation complète d’une vapeur, en la forçant de passer h travers une certaine quantité de liquide froid. On s’est servi de cette méthode pour mesurer la quantité de calorique latent contenue dans la vapeur d’eau: on a reconnu que îoo parties d’eau en vapeur peuvent élever à ioo° degrés de température l^bo parties d’eau h o°; et comme les îoo parties de vapeurs passent elles-mêmes h l’état liquide et se trouvent aussi à ioo°, on obtient 55o parties d’eau liquide à cette température.

L’augmentation de la pression extérieure ne devrait jamais produire la condensation de la vapeur, puisque, Comme nous le verrons dans le chapitre suivant, la température devrait s’élever par la diminution de volume; mais comme les vapeurs sont contenues dans des vases qui absorbent rapidement le calorique qui peut s’en dégager, il arrive ordinairement que la vapeur se condense précisément en proportion de la pression qu’elle éprouve.

Les affinités chimiques ont une grande influence sur la condensation des vapeurs. C’est ainsi que les corps hygrométriques s’emparent de la vapeur d’eau contenue dans l’air. Mais l’exemple le plus frappant de ce genre de phénomène est sans contredit l’expérience de Leslie , dans laquelle de l’eau et de l’acide sulfurique concentré étant enfermés dans un récipient vide d’air, l’acide sulfurique absorbe sans cesse la vapeur d’eau qui se forme; en sorte

PAH LE CAI, CHU QU li. 5y

cjuc l’eau , refroidie par la soustraction du calorique qu’emporte la vapeur, finit par se geler, tandis que l’acide sulfurique s'échauffe de tout le calorique latent déposé par la vapeur absorbée.