CHAPITRE XIII

DE l'absorption, DE L'ÉCOULEMENT ET DE LA DIFFUSION DES GAZ.

101. Absorption des gas par les liquides. — Lorsqu'un gaz est soumis à l'action de pressions extérieures, il éprouve dans ses propriétés moléculaires des modifications particulières qui jouent un rôle important dans les phénomènes à' absorption et de diffusion gazeuses.

Dans V absorption des gaz^ de même que dans leur compression , il y a condensation de la masse fluide, c'est-à-dire réduction de volume ; mais la condensation résultant de l'absorption, au lieu d'être produite par l'action d*ane pression extérieure, est due au contact du gaz avec un liquide ou un solide, n s'ensuit que l'intensité de l'absorption dépend à la fois des propriétés d!| gaz absorbé et de celles du corps liquide ou solide dans lequel s'opère la condensation.

Relativement à leur absorption , les divers gaz présentent des différences en rapport avec leur inégalité de compressibilité ; en général , les gaz qui se liquéfient le plus facilement par la compression sont aussi ceux dont l'absorption est la plus considérable; ainsi , l'acide carbonique , l'acide sulfhydrique, l'acide «dfureux,le gaz ammoniac, l'acide chlorhydrique sont des gaz très-absor- WJes; au contraire, l'oxygène, l'azote, l'hydrogène ne sont absorbés qu'en UUe proportion.

Inexpérience prouve que, poMrien même gaz, uyi même liquide et une «n^me température le volume de gaz absorbé ou dissous par un volume déterminé de liquide est constant , quelle que soit la pression sous laquelle «'opère la solution.

Comme, d'après la loi de Mariette , la densité d'un gae est proportionnelle à b pression (voy. § 100, p. 491), il en résulte que : le poids de gaz absorbé P<w un poids déterminé de liquide est proportionnel à la pression sous ^veUe a lieu l'absorptioyi, Â l'aide de cette loi on peut, connaissant la Tttntité de gaz qu'absorbe un poids donné de liquide sous une pression déleroÛQée, calculer le poids de gaz que dissoudrait la même quantité de liquide à taite autre pression, la température restant la même.

On nomme coefficient d'absorption ou de solubilité d'un gaz par rapport i un liquide, le volume de ce gaz que dissout Vunité de volume du liquide ^^déré , le gaz et le liquide se trouvant tous deux à la température de zéro , ^ le volume du gaz absorbé étant ramené à la pression sous laquelle s'est opé- ^w la solution. [A chaque température différente correspond un autre coefïi- ^enl; mais M. Bunsen a donné des formules empiriques qui permettent de calculer le coefûcient d'absorption à une température quelconque , à l'aide du

coefficient à O*».]

L« tableau suivant renferme, dans la première colonne, les coefficients d^absorption ^n principaux gaz par rapport à Teau , [pris à la température de 0^, et dans la seconde <^»loiine, lei râleurs de ces mêmes coefficients] à lôo, d'après M. Bunsen :

^"^^m, Phjrdqae médicale. 18

iU

NOMS DES QAZ.

Hydroi^nc . . .

Amotc

Air

Oxyde de carbone .

Oxygène ....

Adde earboniqae .

Hydrogène talftarë .

Acide ralfùreax . .

Acide chlortiydrique QftB ammoniac . .

Coefiltiont àOo,

Coefficient àl5o.

[Les nombres inscritii dftns ce tableau montrent, en entre, linfluence marquée de la temp^ ture sur la quantité de gai aÂtêwhée par les liquides ; le coeffideat d^absorption diminue, quand It température augmente ; à la température de Tébullition du liquide, il ne reste plus du tout de gn en solution.]

Lorsqu'on met un liquide en présence d'un mélange de gaz, chacun dei gaz est absorbé comme s'il était seul , c'est-à-dire en quantité proportionnelle à son coefficient d'absorption et à la pression qui lui est propre dans le mélange. Il eu résulte que la composition du mélange gazeux dissous diffère de celle de l'atmosphère en contact avec le liquide. L'air atmosphérique, par exemple, renferme en volume 79 parties d'azote et 21 parties d'oxygène; de sorte que la pression de Toxygène y est égale aux 0,21 de celle de l'atmoephère et la pression de Tazote aux 0,79; d*autre part, le coefficient de soin* bilité de ce dernier gaz par rapport à l'eau est 0,01478 ; celui de l'oxygène est 0,02969. Par conséquent , l'eau mise en présence de l'air atmosphérique dissoudra des volumes d'oxygène et d'azote qui seront entre eux dans le rapport de 0,24 X 0,02989 à 0,79'x 0,01478 ou de 34 à 66. On voit donc que l'air dissous dans l'eau est notablement plus riche en oxygène que l'air atmosphérique, fait qui a une grande imi>ortance pour les animaux à respiration aquatique.

[lOi*. ficbanga des gaz dans la poumon. — On .<ait que le sang veineux , en tn« versant les |K)umons, exhale une |xirtie de lacide carbonique qu'il renferme pour absorber un volume sensiblement éjral tfoxygène, qu'il emprunte i Fiir atmosphérique ; le s;ing est alors artênalisé , et a perdu sa couleur brun foncé pour prendre une coloration d'un rouge vif. C'est ce double échange de gazentne le sang et l'air qui constitue Vhématosc , but final de la respiration.

Les pliénomènes d'absorption et d'exhalation gazeuses , qui ont leur siège dani les poumons , sont plus complexes qu'il ne semble à première vue. Il ne s'agit pas ici d'un phénomène semblable à la simple difTusion des gaz (voy. § 103), ni à l'osmose gazeuse dont il sera parlé au § 104. Kn effet , les deux gaz entre lesquels a lieu l'échange, ne sont pas directement en contact l'un avec Taulre; la muqueuse pulmonaire les sê}iare, et cette membrane, excessivement mince d'ailleurs, est mouillée; de plus, l'un des gaz, l'acide carbonique, estàTélat de solution dans le sang.

Il y a donc , |x>ur le moins , deux ordres de phénomènes qui interviennent «ians l'hématose. En premier lieu , l'oxygène de l'air, appelé dans l'intérieur de la carité des {loumons jxir l'acte de l'inspiration, st^ dissout dans le liquide qw imbibe hi muqueus<^ pulmonaire ; c'i*sl là un phénomène régi par les lois de la mluUihIê lies gai dans K»s liquides ^cf. îi 101». Puis, enln* ce liquide saturé d*ox)"gèiK* et le sang cluir^é d'acide «irlwniquo s'o|^iv à travers la membrane pulmonaire un \éritable phénomène d'osmose qui donne naissance à deux coonants de sens contrains : l'un transporte l'oxygène dans le sang et l'autre amène

cide carbonique à la surface de la muqueuse. Cet échange de molécules leuses en solution est soumis aux lois qui régissent Fendosmose des liquides f. § 76). Quant à l'acide carbonique qui est ainsi arrivé en présence de la asse gazeuse renfermée dans la cavité pulmonaire, il se dégage en partie de »Q dissolvant, jusqu'à ce que la quantité qui reste en solution satisfasse aux is de la solubilité des gaz dans les liquides.

Nous voyons donc que l'échange dçs gaz dans le poumon est un acte comlexe comprenant à la fois des phénomènes de solubilité et d'endosmose. Il est ine circonstance qui ajoute un élément de plus à la complication de cet acte ; 'est l'affinité spéciale des globules sanguins et vraisemblablement aussi de la ibrine pour l'oxygène ; par suite de cette afûnité , la quantité d'oxygène que renferme le sang doit être divisée en deux parts : l'une s'y trouve en solution dans le sérum , en vertu des lois de la solubilité des gaz dans \es liquides ; l'aotre portion , de beaucoup supérieure à la première , est fixée par les globules et échappe aux lois de la solubilité.]

i(M>'. Absorption des gaz par les solides. — Dans l'absorption d'un gaz par un liquide il y a pénétration intime et réciproque des molécules gazeuses et liquides, de manière à former une masse parfaitement homogène. Il en est autrement quand un gaz est absorbé par un solide ; dans ce cas l'action est toute mperficielle : le solide condense à sa surface le gaz avec lequel il est en contact. Aussi les substances qui présentent le pouvoir absorbant le plus consitorable sont-elles les corps poreux , tels que le charbon , l'écume de mer , l'éponge de platine ; encore ces substances n'absorbent-elles les gaz que lorsqu'elles tiennent d'être calcinées, et qu'on a ainsi chassé l'air atmosphérique qu'elles avaient condensé à leur surface. Le pouvoir absorbant est notablement affaibli qoaiid le corps solide est humide, parce que la couche d'eau qui adhère alore à sa surface diminue l'attraction exercée par cette surface sur le gaz.

L'ordre suivant lequel se rangent les différents gaz , sous le rapport de leur (ibsorbabilité , est à peu près le même , que l'absorption ait lieu par les solides ou par les liquides. Ainsi, Saussure a trouvé que le charbon absorbe 33 fois son voliune d'acide carbonique, 9,25 fois son volume d'oxygène, 7,5 fois son vdame d'azote et seulement 1,75 fois son volume d'hydrogène. L'intensité de l'absorption dépend aussi de la nature du solide , et il est des corps qui paraissent avoir une affinité toute particulière pour certains gaz ; le platine divisé se trouve dans ce cas à l'égard de l'oxygène. C'est sur cette propriété de la OKRisse de platine de condenser à sa surface de grandes quantités d'oxygène et àc déterminer par là la combinaison de ce gaz avec l'hydrogène que repose le ^niquet à hydrogène de Dœbereiner, d'un usage si fréquent autrefois.

102. Écoulement des gaz. — Pour terminer ce qui a trait à l'état gazeux , il nous reste à parler du viouvement des gaz.

I^ principe de Pascal concernant la transmission des pressions dans l'intérieur d'une masse fluide s'applique aussi bien aux corps gazeux qu'aux liquides. Il en résulte que , si on pratique un orifice dans la paroi d'un réservoir bennétiquement clos et renfermant un gaz , le fluide aériforme se comportera comme le fait un liquide contenu dans un vase percé d'une ouverture à travers laquelle il s'échappe ; le gaz s'écoulera avec une NÎtesse conforme à la loi de

Toricelli (Cf. § 77). En supposant que l'écoulement ait lieu dans le vide, la vitesse dont les molécules gazeuses seront animées à leur sortie aura pour vakor la vitesse qu'acquerrait un corps en tombant dans le vide d'une hauteur épie à celle de la colonne de gaz c[ui mesure la pression au niveau de l'orifice d'écoulement. Cette vitesse sera donnée par la formule :

v= VsTh

H étant la hauteur d'une colonne homogène de gaz équivalente à la presBkm dans le réservoir.

Comme il n^est pas possible de mesurer dûectement cette baateor H, il 8*agit de Yir ralaeir en fonction de la hauteur h de la colonne mercurielle ëquiralente, luKxtenr ^ est donnée par un manomëtre. Or les hauteurs de deux colonnes fluides qui font étfâlibre à la mtoe pression sont ëyidemment entre elles en raison inrerse des densité 4m fluides considërés, de sorte qu*on a: Hd = AD, en appelant D la densité du meicnre d d celle du gai qui s*ëcoule, cette demiëre prise par rapport à Teau, à la pressioa et à la température de rexpërience ; pour simplifier, nous supposerons la température ^gak

à 0<>. De régalité précédente on tire : H=A-^ ; en remplaçant d jpar sa râleur en fos6

fîon de la densité $ du gaz par n^iport à Tair, de la densité de Tair par n^iport à Tefli et

de la hauteur A , ce qui donne : d = 0,0013 S -jv4^, on obtient : H = -^ X JqL.,-

Mettant enfin cette râleur de H dans la formule de la ritesse, on arrire à réquatû»:

ou

en remplaçant «^ et D par leurs valeurs et effectuant les calculs.

Pour un autre gaz de densité d', la ritesse d'écoulement dans le ride serait àonaik par rexprestion :

Si on prend le rapport des ritesses des deux gaz , on troure :

Cette dernière relation montre que : les vitesses avec lesquelles deux gai \ se précipitent dafis le inde^ sont en raison inverse des racines carrées d» densités de ces gaz par rapport à Tatr.

L'expérience confirme d*une manière générale la loi qui vient d'être déduite de la Uiéorio : Facide carhonique s'écoule plus lentement que Toxygèoe ; l'oxygène « à son tour, étant plus lourd que rhydn>gène, coule moins vite que ce dernier gai. Toutefois , pour les gai comme |H>ur les liquides , la vitesse eflfec* Ihre Q^atteint januûs la valeur do ki vitesse théorique {/^IgH ; elle lui reste loiQours inférieure d'mi tiers ou mémo de moitié. C-et écart entre la tliéorie el rexpérieuce est dû, sans doute, à la collision des molécules gazeuses, qui, en •t beuriant les Ulu^s conti>» le$ autres à leur sortie de 1 orifice d'écoulemeoti

I' fHilenl une pai-tie de leur vitesse ; el ce qui le prouve , c'est f|ue la dépense pŒecUve peut être augmentée et devenir presque égale à la dépense théorique, i(uaud on munit l'orifice d'écoulement d'ajutages semblables à ceux dont nous aTODS expliipié l'action pour les liquides (Cf. § 78).

Si le i^az, au lieu de se précipiter dans le vide, pénètre dans un espace rentenauit déj^ une certaine quantité du même fluide , il s'écoule plus lentement, puisqu'il a alors à vaincre une pression extérieure ; en outre, la vitesse diminue progressivement et le mouvement s'arrête entièrement quand la prèssim est devenue la môme à l'extérieur et à l'intérieur. [Le calcul montre que, ibni ce cas, la vitesse d'écoulement est encore en raison inverse de la racine carrelle la densité du gaz par rapport à l'air, et que, de plus, elle dépend du rapport entre la pression intérieure du gaz «t l'excès de cette dernière sur la [meion extérieure.)

[loi'. PnéodTuamiqae. Spiromètres. Asapnograplie. — Le jeu de l'appareil resliintoire est compar.ilile à celui d'une pompe pneumatique aspirante et foulante ipii sérail dépourvue de soupape el qui ne communiquerait avec l'atmosphère ijut pai' une seule ouverture. Laçage tlioraclquo représente, en effet, un coi-ps it pompe, dont un piston d'une nature pai'ticulière, le muscle diaphragme peut, par ses mouvements, augmcoler ou diminuer la capacité intérieure. Dans l'éUI de repos, ce muscle, sorte de cloison membraneuse qui constitue le plandktr de lu cliambre respiratoire, s'élève en forme de voûte dans l'intérieur de huvité Ihoracique. Cette élévation el celle forme du diaphragme sont déterabéffi par la force élastique des poumons a^i ssant de concert avec la pression '^Bosphérique. On sait que la cavité du thorax n'est pas en conmumication dinvec l'atmosphère; elle en est séparée par un oi-gane creux qui la remplit Mib'emeQl, les poumons, espèce de sac à nombreuses cloisons intérieures et ■'ouvrant à l'extérieur pai' un canal qui porte le nom de trachée-artère.

Nous avons déjà signalé le rôle que joue la pression atmosphérique pour «aiolenir la surface externe des poumons en contact avec les parois internes ir 11 cage thoracique, et pour s'opposer ainsi à la formation d'un vide entre les •fein feuillets de la plèvre (cf. g 99). Ce résultat n'est pas atteint sans que le ' « jiulmonaire éprouve une distension assez considérable ; et comme ce tissu jlaïlique , il Ëiit effort pour revenir à des dimensions moindres. Plusieurs pltTsiologisles, Carson, Bérard,Donder8et tout récemment Péris', ont mesuré, il'iidedii manomètre à eau, la force élastique du poumon; ce dernier savant a *idn ses recherches à différents états morbides , et il est arrivé à des résulb intéressante .

Gela posé, il est facile de se rendre compte du mécanisme physiologique des (Wv^ments respiratoires. Quand le diaphragme se contracte, sa courbure principalement dans les parties latérales ; en même temps les câtes sont IfbnDeot soulevées et écartées; de là une augmentation de la capacité inté- I du thorax , qui a pour effet de diminuer la pression de l'air primitivecontenu dans les poumons, et d'appeler un certain volume d'air extérieur four rtlahlir ré(|uiUbre. Tel est l'acte de Vitmpiratiofi. Dans un second temps,

198 liE LA PESANTEUR.

le diaphragme revient au repos et, par suite, l'élasticité du poumon fait reprendre à la chambre respiratoire ses dimensions premières : sous l'influence de Taugmentalion de pression qui en résulte, un volume d'air équivalent à celui qui avait été appelé par l'inspiration est rejeté au -dehors; cette expulsion de Tair constitue l'acte de V expiration.

Dans les conditions ordinaires d'une respiration calme, le renouvellement de l'air dans les poumons s'opère comme on vient de l'indiquer : l'inspiration qui détermine l'entrée de l'air est due à Tintervention active du diaphragme; l'expiration est un acte purement passif. Quant aux autres muscles qui prennent un ou plusieurs points d'appui sur la charpente osseuse du thorax , ils n'entrent en jeu que dans les mouvements respiratoires forcés: les intercostaux, sur l'action desquels on a tant disserté, sont à peu près les seuls muscles qui fonctionnent aussi dans la respiration normale, et encore leur rôle se borne-t-il presque eiclusivement à maintenir dans un état de tension convenable les parties moUei: (jui remplissent les espaces intercostaux , et à les empêcher de céder aux efforts, soit de la pression extérieure , soit de la pression intérieure.

1^ volume d'air qui , dans les conditions ordinaires , entre à chaque inspiration dans les poumons , ou en sort à chaque expiration , représente ce qu on a appelé la capacité respiratoire ordinaire.^ et mesure le débit normal de b }H>mpe thoracique; il est en moyenne de */, litre.

.Après une expiration ordinain», on peut, en niettant enjeu tous les muscla expirateurs, diminuer encore da>'anta{re la ca)>acité pulmonaire et chasser une nouvelle quantité d'air, qui constitue la réserve respiratoire (Hutchinson). Mais, alors même (|u'on a poussé l'expiration jusqu'à sa limite extrême, il rwte toujoui^ dans les |>oumons un certain volume de gaz qui est , ce qu'on appelle, le è^ésidu.

D'autre j^art, si apK's un mouvement d'expiration forcée, on fait Fin.'^piratioQ la plus iH>mplète i^ossible , il iH»nètre dans les alvéoles pulmonaires, en sus de Tair nécessaire pour remplir la «-aiKuite n^spi'aloire ordinaire et la réserve , nn troisième volume de gaz que M. Milne-Kdwanls appelle caixtcité couèpléinen' Itiiiv. La sonunedece:? trois volume:> représente la ctpitcité vitale de Hub'liinson, ou ca^Hicité inspiratrice CA^t rente de M il ne-Edward s. En ajoutant !e résidu à la ca|vicitê vitale* on obtient la cafutcité oh<ohte des )H>unions.

La mesure de tes diffeivutes capacité^ inipi^rte aut;uit au clinicien qu'au physiologiste. Divers instruments ont été imaginés dan< ce but, sons le nom de s^iirtMièf'fiYs, ou mieux de pnéoinètre!<. Ià^ plus employé t^sl le spiromètre ai llutchinson JHk»). i'.onslruit sur le prini*i|>e ilu ;r»i2omètre des usines à gax, cet appareil i^onsiste essentiellement en une cloche renversée ou réservoir mobile, qui plonge dans un récipient plein dVau et qui est équilibré par des oon* tre-poids destinés à en faciliter les mouvements d'asi^eusion ou de descente. L'aif proveiuint de Texpintion est conduit, par rintemiédiaire d'un tube flexible, (kns le rvsenoir, y prend la plaiv de Teau et le fait monter d'une quantité en rapport avec siui \olunie; rèlèvation du rês**r>-oir se lit sur une échelle verticale pbcée à lôtê- Il inqH>rte, ilans ct*s niesuivs, do tenir compte de la tempe* rature el de la prt*s>iou.

toas le spirxmiètre de Boudîu ^18^) , les gaz pruNetuiit île l'expiratioD «oot

AHHORPTION . ÉCOULEMENT ET DIFFUSION" TIEH CAZ. 199

'' nneiiés dsLD» un Imliou on caoutchouc à parois inolles, qui est aiTaissé sur luiluhne i;uani} l'air n'y est pas introduit de force. Mais vient-on à sounier dans le ballon, il se genlle; une petite tige (graduée et fixée verticalement sur sa face aipérieure s'élève à travers nii orifice pratii]iié dans un demi cercle métallique le» extrémités reposent sur un plan d'appui ; l'élévation de la tige indique mlume de gaz renfermé dans le ballon.

Xu 185G, Bonnet, de Lyon, présentait à l'Académie des sciences, sous le nom

fiieumatoriièlre, un nouveau spiromètre consti'iiitsur le principe du comp-

ip3. A la lin de la même année, M. Guillet imaginait un spiromètre ex-

leincnt portatif; ix*. appareil, que i^on auteur appelait pneiisitnètre à hé-

consiste en un petit tube renfermant dans son intérieur un moulinet

ileàceluide l'anémomètre de Combes ; en soufllant à travers le tube, un

A tourner le moulinet, et le nombre des tours accomplis pendant la durée

expiration est indiqué par l'aiguille d'un compteur annexé à l'appareil . De

«nombre de tours on déduit, à l'aide d'une formule, le volume d'air expiré.

U» epiromèlres t'ont connaître le volume d'air inspiré ou expiré , et perauOeal ainsi de déterminer les dilTé- (FDira variétés de la capacité respiratoire, i l'eic^tion toutefois de la capacité ali- »lue. D'autre part, un certain nombre <tr pinTsiologisles, parmi lesquels figurent MM. Vierordt, Marey, Cliauveau, ou inupiié des procédés pour mesurer i-t •lOTjïulrer la fréquence des mouvemenls R^iratoires , leur étendue et les varialiniï qu'éprouve la pression de l'air, suinnt la vitesse du courant d'entrée ou do ■inie; mais la quantité d'air inspiré ou ftpré reste alors inconnue.

M. Bergson , de i-oncert avec M. Kas- 1», a inventé, sous le nom A'anapno- P'^ée{àe «vaitTO»!, respiration), un apfB^ enregistreur qui fournil à la fois hètréedes mouvements d'inspiration el fapiratiou, les variations de pression éi uurant d'^r à tous les instants de lire^raliou, et le débit de la pompe tkancique, c'est-à-dire la quantité d'air «"jùr* ou expiré.

U Fig. 91 représente rana|>iiographe

(nnùtit, celui qui a été présenté le 15

" ' " ' i68 à l'Académie de méde-

Ot appreil consiste en une

ino0X<^|ihe (EipïromètrG 6'

dniqueli an dubllt r^iiIUbra eu

1 »pp»«ll, 1o m

vrgit . 1868, n'" 3^, SU et «0).

iiuvol nppvdl nue-

vnlvt» V l'orinéo par une lame très-mince d'aluminium , afin d'avoir un poids très-faiblo. Cette lame est mobile autour d'un axe horizontal et constitue lapai^i postérieure d'une boite rectangulaire dont l'intérieur est mis en communication avec les voies respiratoires par l'intermédiaire d'un tube flexible qui se fixe sur l'orifice A. Deux petits ressorts antagonistes, dont on règle l'action i Taido des boutons Rll, ramènent la valve V dans la position verticale, sitôt ({u'aucune force élraiigère ne tend à l'en écarter. Un levier extrêmement léger, i\x(^ sur l'axe de rotation de la valve , se dirige verticalement en bas et se termine {uir une plume S qui inscrit sur une bande de papier mobile les déplacenienU de la valve. Un mécanisme d'horlogerie déroule le papier d'un mouvemeet uniforme.

Pour fuiix> fonctionner Tanapnographe , il suffit d'adapter aux voies retpin* toirt^s du si^jet on observation, l'embout qui est représenté dans la Fig. SS,ei qui est ivlié )mr un tuln? flexible à la boite de l'appareil. Cet embout est destiné i\ 8*applic|uer sur K» nez seul; il y en a de deux gi*andeurs. A chaque rooii\'ement ivspinitoiiv, la pression augmente ou diminue dans llntérieur de b lH)îte; et |Kir suite Pair cherche à entrer ou à sortir; mais il ne peut y panraMT qu'en éi artiuit daas un sens ou dans Tautre la valve V qui obture le fond de II

boîte aussi eiuctement que possible, sans cependant <iu*i y ait aucun contact, ^^^^^ ^^^^ ni frottement, h»

mouvements de U Fv. «. - K«K^ é. r.-p«fr.piie. . .ppma«, snr 1. n*^ valve indiqucnldooc

le iv^s^sagx* de Tair dans Vintérieur de l'appareil. En outre, et c'est là ce qiô anistitiK^ le mérite es^sentiel de Tanapnographe. 1^ écarts de ia valve ttni pr\^h^rtioH$kels t^Ma* débits • c\^t-à-ilire aux quantités d'air écoulé. Ce résuHil a (Hè obtenu [vir une disposition (v\rticulièr^ <|ui consiste à donner à la valte ik^ diuHHisions moindres que celles de la piiroi jxustérieure de la boite, eià o\uu|^èl*^r cette |vir\H à Takie d'uVi cadre. !

M. IVr^'«i a iulnnluit quelques |vrfectionnements dans la construction et { Tai^i^rei) primitif. ïktns le nouveau modt4e * , U T;iln' est pbcée au milieu àt U UMtt^ qu'elle divisa en deux i\>uqvartinK'uts ê^ux : la proportionnalité entff les écarts de la dixboo uiohîle et les \x>lumes d^air qiii traversent l'appareil eil i^bletuie |>ar la dtspoesitîon suivante : le pbf*.HHl de b boîte présente en soùwi' lieu une arête vi\e* trans\er^ak\ qui 5^^ tn>uve en rv^iard et aussi près que pof- *ibl^ du K^ su|V*neur *le b \alve q\iand cefle-vi est dans b potsition verticale; de cluque vvtè de vvlte li^ue, b surtiiv du (4ak^nd décrit une coiirks |iaraK4îque à vvucavikè dir^:ve \ers le Kis. Le cakul dêifKMitn^. en efiet, ^ das^s 01^ cteis ".» c^*vf*w |^viti>i>H dr Ui «mIiv vvtit*»»».''**! wh orifÎ4(if <fe sortie i^ r«irtr %iii»*%M%t»>U m\ d^rb^t p\^^K*rtio««/»W •* r'tX^^ri^tt*^*^^. Les deux nfta?orts anl»* fim«lift<^ Afritinès À uuauu^iir b o Wh:5^hi nî^*^»iW oei; tte r>Kupbcés par un rcs»i^ UMki^ie eu >|>iniU\

A( 4» rYtçtnatm . k Cmèt i-m, «u«««l «n«cml

Les tracés obtenus à Taide de Tanapnographe ont. une forme sinueuse analogue à celle des tracés que donne, le sphygmographe. Ils fournissent les indications suivantes : !<> la durée des mouvements d'inspiration et d'expiration ; '> les variations de pression et de vitesse du courant d'air ; 3® le volume d'air inspiré ou expiré dans un temps donné, si petit qu'il soit.

Ni les spiromètres , ni l'anapnographe , ni aucun autre instrument ne permettent de déterminer sur le vivant la capacité absolue des poumons. Pour obtenir cette donnée, M. Gréhant* a employé une méthode fort ingénieuse. Le sujet en observation inspire un volume déterminé d'hydrogène; puis il exécute plusieurs mouvements respiratoires , en ayant soin de faire passer les gaz de Texpiration dans un vase clos (cloche renversée sur l'eau) , et d'aspirer ces mêmes gaz pendant l'inspiration, en évitant avec soin l'introduction de l'air extérieur dans les poumons ou dans la cloche ; après cinq ou six mouvements rs{Hratoires , le mélange de l'hydrogène et des gaz primitivement contenus daas les poumons est homogène. Il suffit alors d'en recueillir une certaine quantité et de doser la proportion d'hydrogène. Soit x la capacité absolue des poumons, V le volume d'hydrogène qui a été mêlé aux gaz de la respiration. Appelons V le voliune du mélange soumis à l'analyse, et v' la quantité d'hydrogène qu'il renferme. Nous aurons évidemment la relation :

(fou il est facile de tirer la valeur de x.

Cette méthode suppose que l'hydrogène n'est pas sensiblement absorbé dans te poumons ; le fait a été découvert par MM. Regnault et Reiset.]

103. Diffiision des gaz. — Quand on établit la communication entre deux espaces clos , renfermant chacun le même gaz , à la même pression et à la même température , il ne se produit aucun mouvement des deux masses fluides l'une vers l'autre ; mais , si les gaz en présence sont de nature diflerente , l'équilibre ne subsiste plus , lors même que la pression et la température sont identiques dans les deux réservoirs : un double courant s'établit , chacun des gaz passant du vase où il est renfermé dans l'espace occupé par l'autre fluide. Ce mouvement continue jusqu'à ce que les deux gaz soient uniformément répartis dans tout le système ; il s'arrête sitôt que le mélange est devenu parfaitement homogène.

Le phénomène de transport des molécules gazeuses , qui a pour efl'et d'en déterminer le mélange, porte le nom de diffusion des gaz.

La difl^usiou des gaz difière essentiellement de celle des liquides ; cette dernière est due, conune on l'a vu, à une attraction qui s'exerce entre les molécules appartenant à des liquides différents , et c'est de l'intensité de cette at- IracUon que dépend la vitesse de la difl'usion ; en outre , le phénomène de la diffusion ne s'observe que pour certains liquides déterminés, pour ceux qui sont susceptibles de se mélanger ; les liquides non miscibles se superposent dans Tordre de leurs densités. Tous les gaz , au contraiïe , se mélangent entre

«ttx , et leur difl'usion se produit sitôt qu'on les met en contact les uns avec les

1 (iiiBAiT. Recharobw phyiiques sur U respiration de riiomme. Tbè«e. Paris 1864.

autres ; de plus , le transport des molécules gazeuses ue reconnaît pas pour cause une attraction moléculaire y comme dans les liquides ; il est dû à celte propriété que possèdent les gaz de tendre sans cesse à occuper tout Tespace qui est offert à leur expansion. Une masse gazeuse s'écoule, par cooséquent, dans Tespacc occupé par un autre gaz , de la même manière qu'elle se répandrait dans le vide, avec cette différence toutefois que la vite^e d'écoulement est moins grande.

Dans l'acte de la diffusion , il arrive souvent que les gaz se déplacent eo seu contraire du mouvement que tendent à leur imprimer leurs pesanteurs spécifiques. Lorsque, par exemple, on place au-dessus d'un ballon renfermant de l'acide carbonique un second ballon rempli d'hydrogène à la même pression, et qu'on établit la communication entre l^ deux gaz , l'acide carbonique monte en partie dans le ballon supérieur, pendant qu'un volume égal d'hydrogène te répand dans le réservoir inférieur pour y remplacer l'acide carbonique sorti {expérience de Berthollet). Quant à la pression, elle conserve, pendant toute II durée du phénomène , dans chaque ballon sa valeur première. Si , primitivement, elle n'est pas la même dans les deux ballons, elle ne tarde pas à s'égaliser dès que les deux gaz sont mis en communication ; en même temps le mélange s'effectue, mais avec plus de lenteur que s'il n'y avait pas eu dediilérence de pression. On peut se convaincre que les choses se passent ainsi', en adaptant un manomètre à chacun des ballons. [On constate alors que : la forte élastique du mélange est toujours égale à la somme des forces éUuHqiui des gaz mélangés , rapportés chacun au volume total y conformémerU à h loi de Afariotte,

Tel est l'énoncé de la loi (jui régit le mélange d'un nombre quelconque de gaz, dont les volumes et les pressions sont aussi quelconques. De cette W, j connue sous le nom de loi de Daltony résulte que dans un mélange deplU' sieurs gaz , la pression exercée par chacun d'eux est la même que $il occupait seul le volume total.

En appelant/,/',/".... les forces ëlastiqaes de plusieurs gaz occupant respectif emai les volumes v, v'^v*'....; en désignant par V le volume total du me'lange, et par F U force élastique finale, on peut représenter algébriquement la loi de Dalton de la nt' niëre suivante :

F=/-f -h/'^'-hr y"-+-....

ou encore: K V ~/r -+-/'«' -+-/"r" -+-....)

104. DiUasion des gas au traders d'espaces capillaires. Osmoia gaieoie. -*

Quand un gaz circule dans des espaces capillaires , les lois de son écoulemeiit sont notablement modifiées , comme cela arrive aussi pour les liqpiides. Les fi* tesses d'écoulement des divers gaz ne sont plus entre elles en raison invene des racines carrées de leurs densités ; elles présentent des différences bien moisi considérables. L'hydrogène, par exemple, circulant dans un tube ou dans un système de tubes capillaires, ne s'écoule que *2 , 7 fois plus vite que ToxygènCf tandis qu'il possède une vitesse pi'ès de 4 fois supérieure a celle de ce deniMf

z, lorsqu'il sort pai* un orifice en mince paroi. Toutefois la vitesse varie en 08 inverse de la densité, mais dans un rapport qu'on est obligé de déterminer périmentalement pour chaque gaz en particulier ; elle dépend , en outre , de nature des parois du tube capillaire par lequel ^effectue Técoulement. On »t compte ^e ces deux espèces d'influences, la densité du fluide gazeux et substance du tube, en déterminant ce qu'on appelle le coefficient de frotte-' yent du gaz , par rapport à une substance donnée. Quand le tube d'écoulement e«t pas trop étroit et qu'il présente un diamètre uniforme , la dépense est , en itre , directement proportionnelle à la pression du gaz et en raison inverse du irré de la longueur du tube.

Ordinairement on étudie l'écoulement des gaz par les espaces capillaires dans €s conditions plus complexes que celtes que nous avons supposées jusqu'ici : H lieu d'un simple tube capillaire , à calibre régulier, on prend une cloison MMreuse , en argile ou en plâtre par exemple ; une pareille cloison peut être nnsidérée comme composée d'une infinité de canalicules capillaires à forme imégulière , dont le diamètre et la longueur sont inconnus. Dans ce cas , le coefQcient de frottement n'est pas détei^miné exclusivement par la nature du px et par la substance qui constitue le diaphragme poreux ; il comprend en même temps l'influence exercée par les dimensions des espaces capillaires. La ntesge d'écoulement dépend de ce coefficient de frottement , qui varie suivant k gaz et suivant le diaphragme employé ; elle est , en outre , directement proportionnelle à la force élastique du gaz.

Us mêmes lois s'appliquent à la diffusion de deux gaz séparés par une cloi- ^ poreu.se. [Le phénomène correspond, dans ce cas, à ce que nous avons ^, pour les liquides, sous le nom d'osmose. ] Dans l'osmose des gaz , de même qw dans leur simple diffusion , les molécules gazeuses d'espèces différentes se iû&n{çent les unes avec les autres , de manière à former une masse homoptee ; la rapidité avec laquelle s'accomplit l'échange des gaz est proportionnelle * la différence des pressions qui s'exercent sur les deux cdiés de la cloison poreuse et au coefficient dit de frottement ; «i b pression est maintenue égale de part et d'autre de la clouajn , on n'a à tenir compte que du coefficient de frotte- Dient, lequel dépend , comme nous l'avons dit, de la nature du pz et du diaphragme à travers lequel s'opère la difl'usion On réalise Ci»tte condition , en introduisant dans le tube t <Fig. 93) un gaz, de l'Iiydrogène par exemple, à la pression atmosphérique ; l'extrémité supérieure du tube est fermée P» un tampon de jplàtre p^ et la partie inférieure , ouverte |»r le bas, plonge dans un bain de mercure que renferme réprouvetle F. On enfonce le tube de maiiière que le ni- 'tt» du mercure soit le même à l'extérieur et à l'intérieur ; Oiydrogène possède alors une force élastique exactement ^V^ à la pression atmosphérique ; l'air extérieur a néces- •orement la même force élastique, de sorte que la pression

«t égale de part et d'autre du tampon de plâtre , à travers '^l^^^.^^ JJ"***'* p^"

lft-,it,,,. . ^ , ,.. étudier rosmose des

»«iuei s opère la diffusion. On observe dans ces conditions g».

Flg. 93.

que l'hydrogène sort plus vile de l'appareil que l'air n'y entre, et que par suite le niveau du mercure monte assez rapidement dans l'intérieur du tube ; lorsqu'on a soin de maintenir le niveau constamment à la même hauteur , en enfonçant progressivement le tube à mesure que le volume du gaz qui y est renfermé diminue, on conserve l'égalité de pression à Textérieur et à rintérieur. Au bout de quelque temps , tout l'hydrogène a disparu et a été remplacé par un volume moindre d'air atmosphérique. Si, au lieu de remplir l'apparâl d'hydrogène , on y met de l'acide carbonique, c'est l'air qui pénètre alors pli» rapidement que l'acide carbonique ne sort , et il en résulte que la masse gazeuse augmente de volume dans l'intérieur du tube.

On voit , d'après ce que nous venons d'exposer, qu'il existe une grande analogie entre l'osmose des gaz et leur diffusion ; ces deux phénomènes ne diffèrent que sous un seul rapport : dans l'osmose, la pression ne se transmet pas à travers le diaphragme poreux ; il en résulte que , dans ce cas , chacun des gaz pénètre dans l'espace occupé par l'autre , exactement comme s'il se précipitait dans le vide.

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