CHAPITRE VIII

CARBONE ET HYDROGENE.

HYDROGENE CARBONE , OXIDE CARBONIQUE , ACIDE CARBONrQUE , EAU , EAU OXIGÉNÉE .

Carbone. Hydrogène.

Formule . , C H

Équivalent . 75 12,48

§ 70. Nous n’avons point à examiner ici ces corps dans leur isolement ou dans leur état de pureté , mais bien dans leurs combinaisons, soit seulement entre eux, soit avec des corps étrangers, combinaisons qui constituent une classe de matières premières de la plus haute importance pour le fabricant ; je veux parler du combustible. Si, vu la spécialité qui nous occupe, nous ne pouvons .examiner cette question dans tous ses détails et avec l’étendue que son importance réclame, ce qui nous conduirait trop loin, nous voulons du moins essayer de poser quelques principes qui se rattachent à ce sujet, et indiquer les sources où l’on pourra puiser tous les éclaircissements désirables.

Le combustible, dans son acception générale, comprend les différents bois, les tourbes, les lignites, les houilles, etc., qui sont des produits naturels. Ces mêmes produits, quand ils ont subi une calcination en vase clos , constituent les charbons de bois, de tourbe et de houille. Ce dernier est désigné sous le nom de cock.

Ces divers combustibles peuvent être représentés par une certaine quantité de charbon, plus de l’hydrogène et de l’oxigène dans les proportions voulues, pour former de l’eau, et souvent même par de l’hydrogène en excès ; enfin par des matières terreuses ou salines inorganiques, dont la quantité et la nature ne sont point les mêmes et varient d’un bois à un autre bois, et d’une tourbe à une autre tourbe , etc.

§ 71 . D’après Welter et d’ autres chimistes , la chaleur produite serait proportionnelle àl’oxigène consommé durant la combustion, quelque fût d’ailleurs le rapport entre le carbone et l’hydrogène du combustible, en sorte qu’il suffirait d’évaluer la quantité d’oxigène nécessaire à la combustion d’un bois, d’un charbon, etc., pour connaître par cela même la quantité de chaleur qu’il serait susceptible de donner. Les expériences de M. Dulong sur la chaleur qui se dégage durant la combustion de plusieurs corps, entre autres de l’hydrogène et du carbone, infirmeraient la proposition ci-dessus, ainsi que le fait remarquer M. Péclet. En effet, un litre d’oxigène employé à brûler la quantité d’hydrogène nécessaire pour faire de l’eau, développe 6,172 de chaleur, tandis qu’employé à brûler la quantité de carbone nécessaire pour produire de l’acide carbonique, il ne développe plus que 8,929. C’est ce qui a conduit M. Péclet à l’énoncé du principe général qui suit : « La quantité decha- » leur développée pa,r une combustion organique est égale à

celle qui est produite par la combustion du carbone qu’il » contient , augmentée de celle qui résulte de V hydrogène en „ excès , » (T. I, p. 60.)

§ 72. Quelle que soit l’hypothèse que l’on adopte, le fahri-

CARBONE ET HYDROGENE.

cant n’en est pas moins intéressé à savoir quelle est la puissance calorifique du combustible dont il veut faire usage ; et cette puissance il peut la connaître , directement , en brûlant un poids donné de ce combustible dans un appareil qui permette d’évaluer rigoureusement le nombre d’unités (1) de chaleur qui s’est développée durant la combustion; indirectement , si au lieu de brûler son combustible pour en mesurer la chaleur , il se contente de doser la quantité de matières terreuses étrangères fixes qu’il renferme» ou mieux encore d’évaluer la quantité d’oxigène qu’il consomme, ou bien enfin de peser, dans un état quelconque, le charbon et l’hydrogène qui s’y trouvent.

Il existe plusieurs procédés pour déterminer directement le pouvoir calorifique d’un combustible. Par les . uns on évalue la quantité de glace que peut fondre , en brûlant , un poids donné de combustible : c’est ainsi qu’à l’aide du calorimètre dont Lavoisier est l’inventeur, ce chimiste, avec Laplace , et après eux Hassenfratz,ont déterminé la chaleur qui se dégage durant la combustion de plusieurs corps (voyezPéclet, Traite de lachaleur, 1843). Par les autres on constate l’élévation de température qu’éprouve une masse d’eau qui sert d’enveloppe à un appareil dans lequel on enflamme et on brûle le combustible. Les premières évaluations de ce genre sont dues à Rumfort, qui opéra au moyen de l’appareil désigné dans les traités de physique sous le nom de calorimètre de Rumfort. Par d’autres méthodes encore , le pouvoir calorifique est déduit de la quantité d’eau vaporisée dans un alambic par un poids donné de combustible. Cette quantité d’eau vaporisée s’évalue soit par la diminution de poids qu’a éprouvée la masse d’eau chauffée, soit au contraire par le poids de l’eau provenant de la condensation de la vapeur qui s’est produite. Enfin ce même pouvoir calorifique peut être déterminé par le poids de combustible né-

(1) L’unité de chaleur est la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer \ kilogramme d’eau de 1°.

eessaire pour maintenir l’air d’une chambre à une température constante durant un certain temps. C’est à Marcus Bull qu’est due cette méthode (1).

Tous ces procédés , quoique directs , ne fournissent pas cependant des résultats absolus , attendu que la forme des appareils n’est pas également propre à la combustion de toutes les substances capables de produire de la chaleur , et que dans des évaluations de ce genre il y a une certaine quantité de chaleur, perdue par le rayonnement , dont on n’a pas toujours tenu compte. D'après M. Péclet, la chaleur qui disparaît par l’effet du rayonnement est à la chaleur totale développée : : 1 : 3,5.

Par les méthodes indirectes, d’une part on détermine la quantité de matières terreuses ou cendres qui se trouvent dans le combustible ; d’une autre on évalue les éléments du combustible , soit par la quantité d’oxigène qu’il enlève à un métal oxidé , soit par le dosage du carbone et de l’hydrogène, comme s’il s’agissait de faire l’analyse élémentaire d’une matière organique.

§ 73. L’idée défaire servir la puissance réductrice d’un combustible à la détermination de son pouvoir calorifique est due à M. Berthier , dont nous reproduisons ici. textuellement la méthode , puisqu’elle fait connaître par des opérations qui sont à la portée de tout le monde la valeur relative des différents combustibles .

“ On prend 1 gramme du combustible réduit en particules » aussi fines que possible : si c’est du charbon , de la houille , » du coke, on le porphyrise pour l’amener à l’état de poudre » impalpable ; si c’est du bois, on se procure de la sciure très » menue au moyen d’une scie mince , ou bien en le râpant avec » une lime à grains serrés. On mêle la poudre avec une quantité » de litharge un peu plus grande que celle qu’elle peut réduire , » 20 grammes au moins , 40 grammes au plus . on connaît

fl) Bulletin de la Société d’encouragement . 1827.

CARBONE ET HYDROGENE.

» toujours cette quantité approximativement , d’après la nature et » l’aspect du combustible. On introduit le mélange avec soin au « fond d’un creuset de terre , et l’on met par-dessus 20 à 30 gram- » mes de litharge pure : le creuset doit être à moitié rempli tout » au plus. On place ce creuset sur un fro mage , dans un fourneau » de calcination déjà échauffé et rempli de charbon bien allumé; » on met dessus un couvercle, et l’on chauffe graduellement. Il » y a ramollissement , bouillonnement et souvent boursouflement. >' Lorsque la fusion est complète , on couvre le creuset de char- ” bon , et l’on donne un coup de feu pendant environ dix minutes , » pour que tout le plomb puisse se rassembler en une seule masse. ” On retire le creuset, on le laisse refroidir à l’air , on le casse , » et l’on retire le culot de plomb, que l’on pèse. Ce culot n’adhère » ni au creuset ni à la scorie , et il suffit d’un coup de marteau » pour l’enlever. Mais quelquefois il est livide , feuilleté et peu » ductile , et alors il est pénétré d’une petite quantité de li- » tharge qui en augmente sensiblement le poids ; cela arrive ” lorsque l’expérience a été faite trop rapidement. Quoique » cette cause d’erreur soit négligeable , il vaut cependant mieux » l’éviter, et l’on y parvient en laissant le creuset au feu pen- » dant un certain temps après que la fusion a eu lieu , en ayant » attention pourtant de ne pas l’y laisser assez pour qu’il coure » risque de se percer. Il arrive alors que la litharge dissout une » partie de l’argile du creuset , et forme un silicate compacte et » vitreux qui n’a pas , comme la litharge pure , la propriété de » s’imbiber dans le plomb métallique.

» Vérification. Au lieu de laisser la matière se refroidir dans » le creuset , on peut la couler rapidement dans une lingotière » en fer. De cette manière, si le creuset est bon, il peut servir » pour deux et même pour trois opérations semblables : cepen- » dant il est préférable d’en prendre un neuf pour chaque essai.

» Les expériences doivent être répétées au moins deux fois , et » l’on ne doit compter sur les résultats que quand ils ne diffèrent ” que de 1 à 2 décigrammes.

» Nature de la litharge. La litharge marchande de première » qualité est toujours un peu rouge , parce qu’elle contient une „ certaine proportion de minium. Si cette proportion était un » peu considérable , la litharge serait impropre à servir à l’essai » des combustibles ; mais elle est ordinairement assez petite » pour qu’on puisse ne pas y avoir égard : seulement, pour atténuer cette cause d’erreur, il faut avoir soin, comme nous » l’avons recommandé, de n’employer que très peu plus de li- ” tharge qu’il n’en faut pour brûler le combustible ; car si l’on » en employait un grand excès , une partie du combustible » serait consumée , sans produire de plomb , à ramener le mi- » nium à l’état de protoxide. Si l’on tenait à éviter la présence » du minium , il faudrait fondre très rapidement de la litharge ” du commerce dans un creuset , sans addition ou avec addition » de 1 à 2 millièmes de son poids de poussier de charbon ; la ” laisser refroidir en tenant le creuset bien couvert, pour éviter » le contact de l’air ; la piler et la passer à travers un tamis » fin. On pourrait aussi la remplacer par du massicot passé au ’■ tamis de soie. Le carbone pur produirait avec la litharge » exempte de minium , 3/i fois son poids de plomb , et le gaz » hydrogène 103,7 son poids , c’est-à-dire un peu plus de 3 fois » autant que le carbone. On peut , d’après ces données , trouver » pour un combustible quelconque son équivalent , soit en car- » bone , soit en hydrogène , sous le rapport de l’effet calorifique. » Lorsqu’un combustible renferme des matières volatiles , on » en connaît la proportion par l’analyse immédiate ; si, de » plus, on recherche la proportion de plomb qu’il donne avec » la litharge , il est facile de calculer l’équivalent en carbone » des matières volatiles , et par suite de savoir quelle est la va- ” leur calorifique des substances que l’on dégage d’un combu- » stible en le soumettant à la carbonisation. Supposons qu’une » substance fournisse à la distillation C de charbon , soustrac- » tion faite du poids des cendres , et Y de matières volatiles, et » qu’il produise P de plomb avec la litharge. La quantité C de

CARBONE ET HYDROGENE.

» charbon donnerait 34 X C de plomb,, la quantité V de malt tières volatiles ne donnerait que P — 34 X C ; elle équivau-

» drait donc à

de carbone ; il suit de là que les

» quantités de calorique développées par le charbon , les manières volatiles et le combustible non altéré , seraient entre eux » comme les nombres 34 X C, P — 34 X C et P, qui repré- » sentent des quantités de plomb , ou comme les nombres