Noinéro du 15 décembre

erreur de 8 pour cent dans le calcul du pouvoir calorifique. M. Slaby cherche à rendre le calcul plus sûr, en supprimant cette incertitude, et il y parvient élégamment par des mesures de densité. Soit un gaz d'éclairage de poids spécifique égal à 0,528, renfermant 3,29 % de carbures lourds et 2,64 % d'acide carbonique ; faisons-lui traverser de Tacide sulfuriquô fumant et de la potasse pour le dépouiller des carbures et de CO*; après Topération, son poids spécifique est devenu par exemple, égal à 0,44S. Appelons x la densité des carbures lourds ; il est facile de calculer x par les données précédentes, car on a évidemment :

0,0fô9x + 0,0854 X 1.969 + (100 - (3,29 + 2,54)) 0,415 =» 0,52S Il vient donc :

C'est le poids spécifique moyen des carbures lourds renfermés dans le gaz ; or, le pouvoir calorifique des carbures lourds est facile à déduire de leur poids spécifique, car elle est proportionnelle à ce poids spécifique ; on a, en effet :

Toute la question est donc ramenée à deux mesures de densité : on les fait sans peine, soit par Tappareil de Bunsen, soit par celui de M. Schilling, soit par la balance de M. Lux.

La méthode de M. Slaby est fort ingénieuse et très exacte, mais elle exige une analyse, deux mesures de densité et un calcul.

Nous préférons de beaucoup à ce procédé celui de la bombe calorimétrique, inauguré par Andrews et appliqué maintes fois par M. Berthelot. En faisant détoner dans une bombe un mélange tonnant d*air et de gaz, fait dans des proportions connues, et en mesurant au calorimètre la chaleur dégagée dans la réaction explosive, on détermine sûrement le pouvoir calorifique du gaz proposé.

J'ai modifié ce procédé de manière à le rendre aussi simple que possible : ma bombe eudiométrique est plus facile à manier, elle se prête au remplissage sur la cuve à mercure et supprime l'emploi d'une pompe pour Tinlroduction et l'extraction du gaz (').

La figure 7 représente cette bombe en demi-grandeur d'exécution;

1. Pal dderit moa procédé dans les Annalet de Chimie et de Physique^ 6e série, tome VI, octobre 1885.

elle est formée d'un cylindre d'acier A de 60 millimètres de diamètre

intérieur, sur environ 2 millimètres d'épaisseur; sa hauteur est de 90 millimètres, ce qui lui donne une capacité d'environ 255 centimètre cubes. Deux couvercles CC sont vissés sur le cylindre et en effectuent la fermeture hermétique, par simple interposition d'un papier huilé. Le couvercle supérieur porte l'excitateur d'étinceUe e; le couvercle est muni d'une soupape autoclave D, qui débouche dans un ajutage cylindrique de 27 millimètres de diamètre. Ce second couvercle présente une déclivité de la circonférence au centre, de manière à faciliter l'écoulement complet du mercur par l'ouverture centrale. Toutes les surfaces sont nickelées; le poids de l'acier et du nickel ont été relevés par le constructeur, de manière à permettre l'évaluation par le calcul du poids on eau de l'appareil.

Cette bombe étant complètement remplie de mercure, est renversée sur ce liquide à la façon d'une éprouvette ; le mélange tonnant y est introduit, en le transvasant d'une cloche, dans laquelle il a été préparé à l'avance, par l'intermédiaire d'un tuyau de caoutchouc ; le gaz passe, grâce à une pression déterminée, dans la cloche. La forme conique du fond permet à Ja bombe de se vider complètement et de se remplir entièrement de gaz tonnant, à une pression légèrement supérieure à celle de l'atmosphère ; on rétablit l'égaUté en desserrant un peu la soupape D, pendant un instant très court, de manière à hvrer issue à l'excès de gaz ; il faut que cette opération se fasse en tenant la bombe verticalement dans la position de la figure. On lit au baromètre

Avy

pression atmosphérique au -ttt de

millimètre et l'on

prend pour température du gaz celle de la cuve à mercure. Le mélange tonnant est préparé sur la cuve à eau, en se servant de l'ampoule de verre figurée ci-contre. Cette ampoule, fermée par un robinet K à la partie supérieure, se termine k la

partie inférieure par un bout effilé; le gaz ou Tair arrive par le haut, à travers un tuyau de caoutchouc, et il se substitue lentement à Teau qui s'écoule par le bout. Mes ampoules jaugent environ 200 centimètres cubes et Terreur commise à chaque remplissage est certainement inférieure à 15 millimètres cubes. On vide ensuite le contenu dans une cloche, en glissant l'ampoule en dessous dans Teau et en

ouvrant le robinet R. Si Ton mêle 6 ampoules d'air et une ampoule

\ de gaz, on a un mélange tonnant au - .

La bombe étant chargée, je l'introduis daiis un calorimètre renfermant près d'un litre d'eau, de manière à l'y noyer, et je fais passer l'étincelle : l'explosion a lieu sans aucun bruit, la température s'élève d'une quantité o et il est aisé d'en déduire la quantité de chaleur dégagée. Chaque division de mon thermomètre équivaut à0**,01502; je l'observe au viseur, à distance, et en divisant chaque intervalle au jç. , j'apprécie le millième et demi de degré.

Voici .un exemple des calculs à faire :

Mélange do i gaz et 6 air.

Poids d'eau : 999«%868.

Poids en eau du calorimètre de la bombe et du thermomètre: 120«%994 Poids total d'eau : 4120«%8o9.

Elévation de température : 0',1627.

Température initiale du gaz : IS**. ^

Pression atmosphérique : 776"*'*',2.

Chaleur dégagée : 0*''-,1824.

Telle est la chaleur donnée par la combustion d'un volume de gaz égal au •=■ du volume de la bombe, lequel est exactement en litre

0,2568; quelle serait la chaleur donnée par 1 mètre cube de gaz, à 0** et 760 millimètres de pression. /

Le calcul est aisé :

^ = 77672 1 ôitbST ^»1®^* = ^^^ calories.

Je ne crois pas me faire illusion en affirmant que ce procédé est le plus exact et le plus facile, car il n'exige aucune analyse.

J'ai déterminé le pouvoir calorifique d'un grand nombre d'échantillons de gaz, qui m'ont été soumis ou qui ont été prélevés dans divers points, et je crois utile de donner un extrait de mes recherches à cet égard :

Gaz de Lille . . .

Mojenne de 17 essais

5164 eal.

— de Roubaiz . .

— Wazemmes . .

- Tourcoing. . .

— Gand. . . .

— Solre-le-Châtcan

— Verriers. . .

— Ljon. . . .

— id

— Rouen . • .

Je me hâte de déclarer que ces échantillons ne permettent d'établir aucun parallèle entre les gaz fabriqués dans les villes dont les noms sont inscrits ci-dessus ; ainsi on serait mal fondé de dire qu'en général le gaz de Lille et de Rouen est moins riche que celui de Lyon et de Solre ; car un hasard malheureux a pu nous faire recueillir dans les premières de ces villes un gaz moins riche que d'ordinaire. Du reste, n'oubUons pas que les Compagnies vendent du gaz d'éclairage et non de chauffage.

Mais il ressort de ce tableau que du gaz à 6000 calories est exceptionnellement riche et le plus souvent son pouvoir est compris entre 5000 et 5500 calories.

On doit donc fixer à 5250 calories le pouvoir calorifique moyen du gaz d'éclairage, à volume constant, dans les conditions normales de température et de pression. On en déduit le pouvoir que possède le gaza pression constante (*) ; il est de 5300 calories, la vapeur d'eau produite étant supposée entièrement condensée. Le premier chiffre est celui qu'il faut adopter pour établir le coefficient de rendement des moteurs en général; le second convient à une classe seulement de moteurs et à tous les brûleurs à air libre ; il est voism de la valeur théorique calculée d'après la composition de notre gaz type. Cette composition est donc exacte, et elle pourra nous servir de base pour le calcul des températures dév^eloppées dans la combustion.

Mais, avant d'aborder ce point, nous aurons à demander à l'expérience la solution de quelques problèmes qui, pour être accessoires, présentent cependant une grande importance pratique.

Et d'abord, quelle quantité d'air est nécessaire pour opérer la combustion complète du gaz?

1. H. Berthelot a démontré que cette distinction entre les pouvoirs calorifiques à volume constant et à pression constante est nécessaire pour tous les gaz : la chaleur de combustion est toujours plus grande à pression constante.

Il est possible de le déduire des quantités de chaleur dégagées dans la combustion. Le pouvoir calorifique le plus élevé que j'aie pu constater correspond à un volume d*oxygène égal à un volume et quart du gaz: dans ce cas, l'analyse des produits de la combustion témoigne d'une combustion complète. Ce volume d'oxygène équivaut à 5,9o volumes d'air. La plupart de mes déterminations ont été faites sur un mélange de 6 volumes d'air ; la chaleur dégagée dans ces conditions est moindre de 3 ^ qu'avec l'oxygène pur employé comme comburant; cette différence tient à ce que la combustion des mélanges tonnants dilués dans les gaz inertes est toujours incomplète (*). Il y a donc lieu de tenir compte dans la théorie dés moteurs à gaz de l'imperfection du cycle produite par la combustion incomplète. Avec H volumes d'oxygène, la perte atteindrait de ce chef au moins 10 %.

Sir William Siemens a proposé, en 4881, de fractionner la distillation de la houille pour fabriquer un gaz spécialement destiné au chauffage ; le gaz de la première heure aurait été recueilli séparément et appliqué à l'éclairage. Dans l'opinion du savant anglais, le gaz de la dernière heure, plus riche en hydrogène mais relativement pauvre en carbures, devait posséder un pouvoir calorifique plus considérable. Cette erreur a été partagée par plusieurs chimistes et elle s'est même glissée dans le Dictionnaire do Chimie de Wurtz (*); on oublie généralement que l'hydrogène, rapporté au volume, est un combustible moins riche que la plupart des carbures. Dans notre gaz type, les trois quarts de la combustion appartiennent aux carbures et un quart seulement à l'hydrogène, bien que ce dernier gaz forme quelquefois les 82 centièmes en volume du gaz combustible. Un gaz dans lequel la proportion d'hydrogène augmenterait au détriment des carbures aurait donc un pouvoir calorifique moindre.

L'épreuve calorimétrique confirme entièrement ces vues. Il est impossible de prélever en cours de fabrication un gaz de première ou de dernière heure, car il faudrait le recueillir sur le barillet ; mais tous les carbures, à partir de Téthylène, étant absorbables par l'acide sulfurique fumant ou le brome, on peut former artificiellement un gaz de dernière heure et le comparer au gaz de consommation. Or, le traitement que je viens d'indiquer abaisse le pouvoir de 5281 à 4921 calories, soit de 7 ^ ; on doit donc admettre une différence de 14 % entre les gaz de première et de dernière heure, puis-

1. Voir à e6 sujet mes deux notes, dans les Comptes rendtu de V Académie : De la eombastion des gaz tonnants en diters états de dilution, 28 juillet 1884 ; Du pouvoir calorifique des gaz en diTers états de dilution, 16 février 1885.