S 6. — ÉCOULEMENT DES GAZ

363. Quand un gaz, renfermé dans un récipient percé d'un orifice, possède une force élastique plus grande que la pression extérieure, ce gaz s'échappe par l'orifice avec une vitesse qui dépend de la différence des pressions intérieure et extérieure.

Béaetlon des gam qui s*éeoaieiit. — La sortie du gaz est accompagnée d'une réaction qui tend à chasser le récipient en sens contraire de l'écoulement, et qui s'explique de la même manière que pour les liquides (237). On pent

Tiu. :mo.

montrer cette réaction par l'expérience, en insufflant de l'air dans le tourniquet hydraulique (237); on le voit prendre aussitôt un mouvement rapide de rotation.

Le recul des armes à feu est dû à la môme cause: la poudre en se décomposant par le feu, produit, dans un temps très court, un volume énorme de gaz qui presse de tous côtés avec une grande énergie. Mais, le projectile étant chassé au dehors, la pression sur le fond de l'arme n'est pas contrebalancée par une pression opposée, et il y a déplacement en arrière. On met ce résultat en évidence au moyen de l'expérience du chariot à recttl. Ce chariot, irês léger, porte un ballon en cuivre B (Jig. 315), dans lequel on fait bouillir de

ECOULEMENT DES GAZ.

Feau au moyen d'une lampe à alcool L. L*orifice du ballon, dirigé horizontalement, étant fermé par un bouchon qui ne doit adhérer que faiblement, la vapeur s'accamule, finit par chasser le bouchon, et s'échappe avec bruit. En même temps, le chariot s* élance du côté opposé, à une distance de plusieurs métrés.

C'est aussi à la réaction des gaz produits par la décomposition de la poudre dans des tubes de carton dirigés convenablement, que sont dus les mouvements qui animent certaines pièces de feux d'artifice, comme les soleils tournants, les fusées volantes.

364. Constitation de la Teine ipazease. — La veine gazeuse sortant d'un orifice en mince paroi présente de nombreuses analogies avec la veine liquide. Pour rendre le gaz visible, Savart le faisait passer, à sa sortie, à travers une boîte contenant de poudre de lycopode. Ayant disposé l'orifice de manière que le jet fût vertical , il distingua une section contractée, et y remarqua des renflements animés de mouvements vibratoires prononcés. De semblables vibrations s'observent dans les flammes et dans les jets de vapeur. Une membrane opposée au jet produit un son intense. On distingue même un son sans le secours de la membrane ; surtout quand le gaz passe par une longue fente; et c'est ainsi que s'explique le sifllement que produit le vent en passant par les joints des portes. La fumée est souvent, à sa sortie des cheminées, animée d'un mouvement vibratoire assez lent pour être distingué à Jœil, et pouvant produire aussi un son très grave, comme on l'observe quelquefois aux cheminées des bateaux à vapeur.

M. Sondhauss ayant rendu la veine gazeuze visible au moyen de fumée de ^''bac, produisit, par le choc contre un disque, des nappes planes, concaves, convpxesi comme avec les liquides (272). Deux veines opposées lui ont aussi donné une nappe, qui prenait une position oblique quand il déplaçait un peu l'axe d'une des veines.

8êS. Pression latérale des gnx en mouvement. — Quand un gaz s'échappe par un ajutage cylindrique, il 1 exerce pas sur les parois de cet ajutage la mémo pression que dans l'état d'équilibre. Cette pression peut même devenir nioindre que la pression du milieu dans lequel le gaz se •"épand. M. Lagerhjelm, qui a constaté ce résultat, employait on petit tube de verre coudée (/î^f. 3i6), dont une des extrémités s'enfonçait plus ou moins dans l'intérieur de 'ajutage A, et dont l'autre plongeait dans l'eau. Ce liquide attentait dans le tube, d'autant plus que la vitesse d'écoulement était plus grande, et que le tube communiquait avec des parties plus "approchées de Taxe de l'ajutage ; d'où il a conclu que la vitesse d'écoulement 'liminue à mesure qu'on s'éloigne de cet axe.

l'ne plaque métalHque soumise au choc de la veine d'air sortant par un orifice Pï^tiqué dans un plan, est repoussée quand la distance est assez grande. Mais

Fig. 316.

CORPS GAZEUX

8i la distance est suffisamment petite, la plaque se rapproche de roritice jusqu'à une très petite distance à laquelle elle se maintient, et Ton ne peut Téloigner qu^en exerçant un effort qui doit être d'autant plus grand que le gaz sort sons une plus forte pression. Pour vérifier ce résultat, on suspend le disque D (fig, 317) au bassin B d'une balance, et l'on reconnaît qu'il faut, pour l'écarter de l'orifice, mettre dans l'autre bassin des poids d'autant plus lourds que le gaz sort avec plus de force par le très petit espace qui reste entre le disque et le plan horizontal dans lequel est pratiqué l'orifice.

Ce phénomène, désigné quelquefois sous le nom d^adhésion^ a été observé pour la première fois par M. Griffith. Clément Désormes Ta reproduit au moyen de la vapeur d'eau, en a étudié les circonstances et en a donné l'explicatloo de la manière qui suit : Le gaz une fois sorti de l'orifice, augmente rapidement de volume, en s'étcndant dans toutes les directions entre les deux surfaces; de sorte que sa tension diminue très rapidement, pendant qu*il refoule l'air

ambiant en vertu de sa vitesse. La pression atmosphérique l'emportant alors sur ccOe ^p«^ / I \ ^"^ s'exerce entre les deux surfaces, le

fl / ^ 1 \ Risque est poussé et maintenu tout prés de

l'orifice. Clément Désormes a conBnné cette explication en adaptant au disque «6 (fig. 31 7), placé au-dessous de l'orificeo, des tubes verticaux plongeant dans Tean. L'eau monte dans les tubes les plus rapprochés des bords et est refoulée dans ceui qui sont près du centre. Le môme physicien a fait construire un tuyau ayant la fonne d'un prisme triangulaire très aplati.

L'air, entrant par une des arôles, sortait par la face opposée, et il reconnut que la pression prés de la face de sortie, était moindre que la pression atmosphérique, en voyant l'eau s'élever dans un tube disposé comme dans l'appareil 006 (fig. 317). M. Baillet a fait une expérience tout aussi concluante. Ayant adapté un cône en papier à la tuyère d'un soufîlet, il vit ce cône s'aplatir et se froisser pendant la sortie du gaz. Enfin, si l'on souflle fortement par le tuyau d'un entonnoir, on peut soulever une feuille de papier placée près de l'ouverture opposée.

366. Vitesse d'écoulement des i»az. — La vitesse d'un gaz qui sort d'un orifice se définit : l'espace parcouru, pendant une seconde, par tme molécule du gaz, que Ion suppose conserver pendant ce temps le mouvement quelle possédait à linstant où elle quittait l'orifice. Il résulte de cette définition que la vitesse doit se mesurer par le volume de gaz sorti pendant une seconde, et non par sa masse, celle-ci dépendant de la densité, qui peut changer pendant la durée de l'écoulement.

Fig. 'i\: