DES COMBUSTIBLES
Bois sec .
Bois ordinaire à 0,20 d’eau.
Charbon de bois. . ..
Tourbe sèche. . . .
Tourbe à 0,20 d’eau Charbon de tourbe .
Houille moyenne . .
Coke à 0,15 de cendres
Le même auteur ajoute : « D’après ce tableau, lorsqu’on con- » naîtra les prix des différents combustibles dans une même » localité , ainsi que les poids des différentes mesures quand » les combustibles ne sont pas vendus au poids , on trouvera » facilement leurs valeurs relatives.
» A Paris , par exemple , où la houille vaut ordinairement » 4,50 l’hectolitre ras, le coke 2,25 l’hectolitre comble, le bois » 3 A francs la voie.de deux stères, et l’hectolitre de charbon de » bois h francs ,
» Le prix de 1000 unités de chaleur produites par la houille » est de
» Le prix de 1000 unités de chaleur produites par le coke > est de
» Le prix de 1000 unités de chaleur produites par le bois est de
» Le prix de 1000 unités de chaleur produites par le charbon » de bois est de
(I) a — le coefficient de dilatation des gaz 0,00365: tzzz la température des gaz à la partie supérieure de la cheminée.
» Ainsi, à Paris, le chauffage par la houille estleplusécono- » inique de tous ; le chauffage par le coke est moins cher que le » chauffage au bois , et le chauffage par le charbon de bois est » le plus cher de tous. »
Tableau des valeurs relatives de differents combustibles estimes en volumes sous le rapport de la quantité de chaleur qu’ils produisent dans leur combustion.
hectolitre de houille moyenne ....
corde de bois
4 mèt.
c. ) de noyers d’une
année
de coupe.
id.
id.
de chêne blanc.
. id.
id.
id.
de frêne.
. id.
id.
de hêtre.
. id.
id.
id.
d’orme . . .
. id.
id.
id.
de bouleau .
. id.
id.
id.
de châtaignier .
. id.
id.
de charme .
. id.
id.
id.
de pin. .
. id.
id.
id.
de peuplier d’Italie
. id.
hectolitre de charbon
de noyer. . .
id.
de chêne .
id.
de frêne .
id.
de hêtre ....
id.
d’orme .
id.
de bouleau. . . .
id.
de châtaignier. .
id.
de charme. . .
id.
de pin .
id.
de peuplier d’Italie.
hectolitre comble de coke .
corde de tourbe de Beauvais, 2equal.(4 77) 2000 k.
A l’aide des résultats consignés dans les divers tableaux qui précèdent , le fabricant connaîtra approximativement , à l’avance, la dépense en combustible à laquelle peut l’entraîner
CARBONE ET HYDROGENE.
telle ou telle opération. Si, par exemple, il s’agit de chauffer directement un bain quelconque , connaissant le volume de la masse d’eau , ainsi que la nature du combustible dont il veut faire usage, il n’a qu’à multiplier le nombre de litres ou kilogrammes du liquide par le nombre de degrés de chaleur auquel il doit l’élever pour avoir le nombre d’unités de chaleur à produire. Divisant ensuite ce produit par le pouvoir calorifique de 1 kilogramme du combustible choisi pour faire l’ expérience , il saura quelle est la quantité de ce combustible dont il a besoin.
Supposons qu’on ait du bois de sapin dont le pouvoir calorifique— 3037, et qu’on veuille chauffer, à 85°, 500 kilogrammes d’eau dont la température est à 10°, on n’aura qu’à faire le calcul ci-après :
- ~ 12k-,347 de bois de sapin.
11 va sans dire qu’à cette quantité de combustible il faut ajouter celle qui est nécessaire : 1° pour chauffer le fourneau et les vases ; 2° pour vaporiser l’eau dont chaque combustible est plus ou moins imprégné ; 3° enfin pour chauffer l’air de la cheminée, qui sort de celle-ci à une température beaucoup plus élevée que celle à laquelle il était entré dans le foyer à combustion. Or cette quantité de combustible en plus ne s’élève pas à moins de 1/3, ce qui porterait à 16kiI:,463 la consommation dubois de sapin.
Pour connaître le volume de ces 16kil-,à(53 de bois de sapin, on n’aurait qu’à diviser 16kil ,Zl63 par la densité de ce bois. (Voyez à ce sujet p. S h.)
Si, au lieu de chauffer directement ce même bain, on le chauffait indirectement par la condensation d’une certaine quantité de vapeur, on devrait calculer la quantité de cette dernière, qui donnerait par son mélange avec l’eau à 10°, 500 kilogrammes d eau à 85°. Or 500 X 85° — 10, c’est-à-dire 37,500, étant le nombre d’unités de chaleur à produire, en divisant ce chiffre par
650 (1), qui est celui que fournit 1 kilogramme de vapeur d’pau, on aurait le nombre de kilogrammes de vapeur d’eau à produire pour chauffer ce bain ; et multipliant ce nombre par le poids du combustible qu’exige la production de 1 kilogramme de vapeur d’eau, on connaîtrait la quantité de bois indispensable pour l’opération .
On sait par expérience que 1 kilogramme de vapeur d’eau à la température de 100°, et à la pression de 0IT‘,76, exige, pour se former, 0kiI',309 de bois de sapin.
donc - = 57 -,6 vap. d’eau qui X 0k-,309 =
17k-,798 bois de sapin.
Mais 57kil-6, d’eau devant être fournis par la vapeur, il ne faudrait en mettre dans la cuve que 500 — 57,6, c’est-à-dire M2kil ,4 d’eau.
La yapeur pouvant être produite par tout autre combustible que le bois, nous donnons ici les quantités de houille et de tourbe capables de produire 1 kilogramme de vapeur d’eau :
Houille . 0k ,1 54
Tourbe. 0k-,208
Toutefois ces données, pour ce qui concerne la tourbe, varient avec les qualités de ce combustible. D’après certains ingénieurs , il y aurait des tourbes qui ne donneraient que la cinquième partie de la chaleur fournie par la houille.
Le pouvoir calorifique des différents combustibles étant connu, on doit, pour fixer son choix, avoir égard : 1° à l’effet spécial qu’il doit produire ; 2° à son prix comparé à la chaleur qu’il développe 5 3° à son état d’hydratation, puisque l’eau dont il pour-
(I) En étudiant la chaleur latente de la vapeur d’eau , on a vu que I kil. de vapeur d’eau est susceptible de former avec 5k-,50 d’eau a. zéro 6\50 d’eau à 1 00°.
CARBONE ET HYDROGENE. 75
rait être imprégné absorberait, pour se vaporiser, une portion de la chaleur développée ; 4° à sa densité , Fétat physique d’un combustible exerçant une grande influence sur la chaleur produite dans une unité de temps, eu égard au volume d’air qui se trouve en contact; 5° à l’état d’agrégation , ce qui établit entre les houilles et les anthracites une très forte différence.
Hydrogène et hydrogène carbone . — - Oxide carbonique.
C’est toujours d’un mélange de ces gaz que l’on fait usage .pour éclairer les ateliers , et même souvent pour flamber les toiles destinées à l’impression.
La préparation de ce mélange gazeux a donné naissance à une branche d’industrie importante , qui , exploitée avec toutes les ressources que peut fournir la science , constitue l’industrie de l’éclairage au gaz. Les filatures et les fabriques d’indienne qui se trouvent à proximité d’usines de ce genre s’y pourvoient du gaz dont elles ont besoin. Les établissements industriels de Mulhouse jouissent de cet avantage depuis qu’une usine à gaz y a été créée pour l’éclairage de la ville. Les autres fabriques d’Alsace préparent elles-mêmes , mais par des procédés différents , tout le gaz qu’elles consomment. A Haguenau, par exemple, on emploie le gaz à la résine, que l’on obtient en faisant fondre, puis couler cette résine au travers d’un cylindre rouge rempli de coke; elle s’y décompose , et se transforme en partie en gaz et en partie en produits pyrogénés, tels que naphtaline, goudrons, etc. Au Logelbach, on prépare le gaz à l’huile, en décomposant cette dernière de la même manière que la résine. Dans d’autres localités, on retire le gaz de la houille, en distillant cette dernière dans des vases de terre ou de fonte, en sorte que, outre le gaz, on retire encore pour résidu : 1° du coke, 2° du goudron et des produits liquides huileux.
Dans ces dernières années , on a encore introduit un autre procédé de fabrication du gaz; il consiste à décomposer l’eau,
en la faisant passer au travers de cylindres remplis de charbon , et portés au rouge. 75 grammes de charbon -f- 112 grammes d’eau produisent 280 litres de gaz à 0° température et 0m,76 de pression; savoir : 140 litres oxide carbonique et 140 litres hydrogène. Ce mélange gazeux ne dégageant par sa combustion qu’une lumière pâle et blafarde à l’instant où il est produit, on le fait passer au travers d’un cylindre également chauffé au rouge , dans lequel on introduit de l’huile de schiste ; celleci, par sa décomposition, met en liberté des carbures d’hydrogène , qui , maintenus en suspension dans le gaz , augmentent son pouvoir éclairant. Ce gaz, qui a reçu le nom de gaz à l'eau, devait paraître plus économique que tout autre , attendu que l’eau est une des matières premières qui le constituent ; cependant il résulte d’un examen un peu attentif qu’il n’en est pas ainsi, comme nous le verrons plus loin.
Le fabricant qui est dans l’intention de monter une usine à gaz doit prendre en considération :
1° L’intensité de lumière produite par 1 vol. de gaz consommé ;
2° La lumière produite comparée au prix de revient de 1 vol. de gaz ;
3° Enfin la pureté du gaz , attendu que les composés sulfurés qui s’y trouvent (les sulfides hydrique et carbonique) développent en brûlant de l’acide sulfureux qui peut être nuisible.
Si nous examinons la valeur relative des différents gaz, nous trouvons que le gaz extrait de l’huile et de la résine est celui qui laisse le moins à désirer sous le double rapport de la pureté et de l’intensité de la lumière qu’il produit; mais ces avantages incontestables sont plus que balancés par le prix des matières premières [résines et résidus d’huile (1) ] qui le constituent.
(1 ) Les résidus d’huile manquant , on s’est vu forcé de les remplacer par de l'huile ; il va sans dire qu'il y a plus davantage à brûler l’huile directement dans des appareils appropriés qu'à la transformer en gaz pour la brûler ensuite à cet état.
CARBONE ET HYDROGENE.
Le gaz à l’eau peut soutenir la comparaison avec tous les autres gaz (entant qu’il s’agit de sa pureté et de l’intensité de la lumière qu’il produit) ; mais il leur est inférieur quant au prix de revient.
Dans ce procédé , on dépense pour ne produire absolument que du gaz :
1° Toute la quantité de chaleur nécessaire pour porter le charbon au rouge, pour décomposer l’huile et pour vaporiser l’ea/u ;
2° Toute la quantité de charbon de bois au moyen duquel on opère la décomposition de l’eau ;
3° Toute l’huile qui est nécessaire pour rendre le gaz éclairant.
Envisagé sous le point de vue de l’économie, le procédé du gaz à la houille mérite la préférence sur tous les autres , puisqu’il est le seul qui , dans sa fabrication , fournisse un résidu utilisable, le coke.
Acide carbonique .
Formule . C ou CO
Équivalent . 275
§ 75. L’acide carbonique joue un certain rôle dans les opérations de la teinture et de l’impression des tissus; mais on est rarement dans le cas de le préparer, parce qu’on se sert communément de celui qui existe dans l’air. Il est des circonstances cependant où l’on fait intervenir directement ce gaz, et alors on prend , soit le carbonate calcique , soit le carbonate sodique , que l’on décompose par l’acide sulfurique ou même par le chloride hydrique, de manière à déplacer l’acide carbonique sur le point même où il doit produire son action.
§ 76. Applications. Les applications de l’acide carbonique découlent toutes de la propriété dont il jouit , soit de déplacer sans inconvénients de leurs combinaisons salines des acides faibles ou des corps qui jouent ce rôle, soit de diminuer l’action
corrosive des oxides alcalins, sans changer leur pouvoir de saturation. (Voyez Impression des mordants et Fabrication du bleu faïence.)
Eau.
Formule . Ft ou H2 O
Équivalent . 412,48
§ 77. De tous les agents dont le fabricant fait usage , il n’en est aucun qui remplisse un rôle aussi varié et aussi important que l’eau. Nous nous proposons de l’étudier successivement sous le rapport de ses propriétés physiques et de ses propriétés chimiques; mais comme ces dernières , surtout, sont fortement influencées par la présence des corps étrangers quelle tient en dissolution, nous croyons utile de commencer par la recherche de ceux-ci. Il va sans dire que dans ces recherches nous laisserons de côté les eaux dites minérales.
§ 78. Les substances que l’on rencontre en dissolution dans les eaux sont de nature gazeuse ou fixe. L’air qui s’y trouve n’a pas la même composition que l’air atmosphérique, puisque 100 parties contiennent 3Zi parties d’oxigène et 66 parties d’azote, c’est-à-dire 13 p. 100 d’oxigène en plus que l’air atmosphérique. L'eau renferme aussi de l’acide carbonique, qui, le plus souvent, y existe à l’état de bi-carbonate calcique et magnésique. Quand l’acide carbonique y est libre, l’eau ne sê trouble point lorsqu’elle est portée à l’ébullition , mais elle abandonne un gaz incolore qui éteint les bougies et précipite en blanc l’eau de chaux. Quand l’eau contient en même temps de l’acide carbonique et des bi-carbonates calcique et inagnésique , elle se trouble par l’ébullition, en donnant naissance à un précipité blanc et à un dégagement de gaz carbonique. Ce précipité blanc peut être, soit du carbonate calcique, soit du carbonate magnésique, soit enfin un mélange de ces deux carbonates. Pour être fixé à cet égard , il faut recueillir le précipité sur un filtre , le dissoudre à chaud dans une quantité d’acide nitrique étendu d’eau telle que la dissolution n’en devienne point acide. On
CARBONE ET HYDROGENE.
verse alors dans celle-ci 3 ou h gouttes d’acide oxalique, et si, après quelques secondes, il se produit un précipité blanc extrêmement ténu , c’est une preuve qu’il y existe de la chaux. Si à une dissolution de même nature, mais qui ne précipite pas par le réactif précédent, on ajoute de l’eau de chaux claire, de manière que la dissolution devienne franchement alcaline, et que, dans cette circonstance, il y ait production d’un précipité blanc légèrement floconneux , c’est un indice de la présence de la magnésie. Enfin , quand les deux réactifs précités produisent chacun leur effet sur la dissolution du précipité, on en peut conclure qu’il y a mélange de carbonate calcique et magnésique. Quelquefois, mais ce cas est fort rare, on trouve dans l’eau des bi-carbonates alcalins : une eau de cette nature devient alcaline par l’ébullition seulement.
Outre ces substances salines , les eaux renferment presque toutes des sulfates et des chlorures à base calcique ou magnésique. Pour reconnaître dans l’eau la présence des sulfates, on y ajoute une dissolution de chlorure bary tique ; celle-ci y détermine un précipité blanc de sulfate barytique , insoluble dans le chloride hydrique et l’acide nitrique purs. On y décèle en outre :
Les chlorures au moyen du nitrate argentique, qui produit un précipité blanc caillebotteux de chlorure argentique, insoluble dans l’acide nitrique pur, et soluble dans l’ammoniaque ;
La chaux et la magnésie par le procédé que nous venons d’indiquer, pour y reconnaître un mélange de carbonates calcique et magnésique. On doit avoir toutefois, dans ce dernier cas, la précaution de faire bouillir l’eau, afin d’en expulser l’acide carbonique et de précipiter les carbonates . On sature alors cette eau par l’acide nitrique, de manière à ce qu’elle rougisse à peine le papier de tournesol ^ on la fait bouillir de nouveau, puis refroidir, et enfin on l’essaie successivement par l’acide oxalique et par l’eau de chaux.
Il y a des eaux qui contiennent du fer oxidé ; il s’y trouve en dissolution, soit à la faveur de l’acide carbonique, soit, et c’est ce qui a lieu le plus communément , quand des matières
organiques y sont elles-mêmes en dissolution. Comme une infusion de noix de galle, en présence des sels ferriques, donne naissance à une couleur bleuâtre, et que le prussiate de potasse avec ces mêmes sels produit un précipité bleu, on se sert ordinairement de ces deux réactifs pour découvrir le fer qui est en dissolution dans l’eau. Quelquefois, cependant, ce métal est masqué par des matières organiques , au point que la plupart des réactifs sont impuissants pour le déceler. Ce qu’il convient de faire alors pour s’assurer s’il y a ou s’il n’y a pas de fer en dissolution dans l’eau, c’est ou d’évaporer l’eau à siccité, d’incinérer le résidu et de le dissoudre ensuite, ou bien de saturer l’eau de chlore gazeux , de la faire bouillir pour en expulser l’excès de ce gaz , et d’y verser ensuite du sulfure ammoniaque. Si la liqueur se colore en noir, c’est une preuve qu’il y a du fer dans l’eau ainsi analysée. Il arrive quelquefois que le précipité. ne se forme qu’au bout d’un certain temps, comme aussi il peut y avoir immédiatement un précipité noir qui , recueilli , lavé et dissous, dans les acides , donne lieu à un sel possédant tous les caractères spécifiques des sels de fer.
Outre ces substances, qui toutes exercent une influence marquée dans les diverses opérations de l’art qui nous occupe, la silice et des sels à bases sodique et potassique se rencontrent aussi dans certaines eaux, mais sans leur communiquer de propriétés qui puissent inquiéter le fabricant. On peut toutefois déterminer la quantité de ceux-ci en évaporant à siccité trois ou quatre litres d’eau dans une capsule de porcelaine, et en pesant le résidu.
Quand on veut connaître seulement la quantité relative des matières salines qui sont en dissolution dans les différentes eaux, on se sert de l’iodure d’amidon, dont la précipitation est d’autant plus rapide qu’il y a plus de sels.
§ 79. Propriétés physiques cle l'eau. L’eau existe sous trois états : (a) à l’état solide ou de glace; (b) à l’état liquide ou d’eau proprement dite ; (c) à l’état de vapeur. C’est sous ces deux derniers états que nous avons à l’étudier.
CARBONÉ ET HYDROGÉNÉ.
§ 80. Eau à l'état liquide. La densité de l’eau est variable ; elle diminue à mesure que sa température augmente ; cependant l’eau présente cette particularité que , chauffée de 0° à -f- elle diminue de volume , au lieu de se dilater , et par conséquent , dans ce cas particulier, augmente de densité par l’effet de la chaleur.
Par des méthodes décrites dans tous les ouvrages de physique, on a établi le poids relatif de tous les corps solides et liquides en prenant pour unité de volume le poids d’un volume d’eau. C’est ce qu’on appelle la densité ou pesanteur spécifique
de ces corps.
Nous donnons dans le tableau suivant la pesanteur spécifique de la plupart des corps employés dans les laboratoires des établissements de toiles peintes.
Eau .
Soufre .
Iode. . .
Phosphore ....
Arsenic .
Acide arsénique. .
— arsénieux. .
Diamant .
Anthracite ....
Houille .
Lignite .
Chlorure ammonique .
Carbonate ammonique.
— potassique .
Hydrate potassique. .
Sulfate potassique .
Bisulfate potassique. .
Chlorure potassique. .
Chlorate potassique. .• Chromate potassique .
Bichromate potassique .
Nitrate potassique .
Bi-arséniate potassique
Prussiate de potasse (cyanure ferroso-potassique). 1 ,833
Bi-tartrate potassique . 1,94 5
Bi-oxalate potassique . 1 ,66
Carbonate sodique . 2,465
— idem cristallisé . ' 1,359
Sulfate sodique idem . 2,246
Chlorure sodique . 1 ,9897
Acétate sodique . 2,109
Borax . 4,716
Phosphate sodique . . . . . . 4,333
Chaux. . . 3,179
Carbonate calcique . 2,620
Sulfate calcique . 2,347
— bary tique. . . . . . . 4,79
Alumine . 4,00
Alun . 4,720
Oxide chromique . 2,64
Nickel. . . 8,279
Cobalt . 7,84 4
Fer . 7,780 .
Acier . 7,816
Oxide ferrique . 4,959
Sulfate ferreux cristallisé . 4 ,839
Zinc. . 6,864
Oxide zincique . 5,600
Sulfate zincique cristallisé . 2,036
Chlorure zincique . 4,577
Nitrate zincique . 2,096
Étain. . . 7,29
Oxide stannique . 6,900
— idem hydraté. ., . 4,933
Chlorure stanneux cristallisé . 2 293
— stannique liquide . . 2,25
Antimoine . . . . . . 6,74 2
Sulfure antimonique. . 4,752
Bismuth . ..... 9,822
Plomb . 11,352
Oxide plombique . 9,277
Nitrate plombique . 4,230
Acétate idem . 2,395
CARBONE ET HYDROGENE. 83
Sulfate idem . 6,169
Cuivre . .8,878
Oxide cuivrique . 6,430
Sulfate cuivrique cristallisé . . 2,213
Nitrate idem idem. . . . . . . . 2,174
Chlorure cuivrique. . . . . 3,67
Acétate idem . 1,779
Argent . 10,474
Mercure . 13,550
Chlorure mercurique . 5,420
Acide tartrique cristallisé . 1 ,750
— oxalique . 1,507
— citrique . 1,617
Vinaigre . . 1,007
Acide acétique concentré . 1,063
Sucre . . . 1,604
Amidon . 1,530
Fécule . . . 1,498
Gomme arabique . 1,43
Bois de hêtre . 0,852
Frêne . 0,845
If . .... 0,807
Orme . . . 0,800
Pommier . 0,733
Oranger . .0,705
Sapin . 0,657
Tilleul . 0,604
Cyprès . . 0,598
Cèdre. . . . 0,561
Peuplier d’Espagne . 0,529
— ordinaire . 0,383
Liège. . . . 0,240
Résines . 1,085
Cire . . 0,965
Blanc de baleine . 0,9430
Axonge . .... 0,938
Savon . 0,9669 à 1 ,0705
Huile d’olive. . . 0,9192
Alcool . . . 0,792
Éther sulfurique . . .. ... 0,711
La connaissance de la pesanteur spécifique des corps permet, soit de calculer la capacité des vases destinés à contenir des substances quelconques, soit de vérifier des pesées ou des mesures, soit enfin de mesurer un corps qui ne peut pas être pesé, et vice versa.
P étant le poids d’un corps ,
D sa densité ou son poids relatif,
V son volume ,
— rz Y ou le volume de ce corps ,
VXD^P ou le poids de ce corps.
J’admets qu’on veuille connaître le volume de 65 kilogrammes d’alun, on divisera ce dernier nombre par 1,720, qui est celui de la densité de l’alun, et l’on aura pour quotient 38lu-,25; qu’au dépourvu de vases propres au mesurage des liquides on soit obligé de connaître l’équivalent en poids de 25 litres d’alcool, on multipliera 25 par le nombre 0,792, qui est celui de la densité de l’alcool absolu, et l’on aura pour produit 19,80, ou le nombre de kilogrammes d’alcool, qui représente exactement les 25 litres,
Un fabricant reçoit 360 kilogrammes d’huile d’olive, et désire connaître de quelle capacité doit être le vase destiné à la contenir; en divisant 360 par 0,9153, densité de l’huile d’olive, il trouve pour quotient 394’% 5, expression de cette capacité.
La chaleur n’est pas le seul agent qui modifie la densité de l’eau : tous les corps qui peuvent se dissoudre dans ce liquide influent sur sa densité, soit en l’augmentant, soit en la diminuant, selon que ces corps sont eux-mêmes ou plus denses que l’eau, comme l’acide sulfurique par exemple, ou moins denses, comme l’alcool et l’ammoniaque.
Les variations , soit en plus , soit en moins , que fait Subir à la densité de l’eau la dissolution d’une substance quelconque,
