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l'Académie des Sciences, j'ai publié les résultats de mes expériences sur les forces élastiques de la vapeur aqueuse à saturation aux diverses températures, et sur les quantités totales de chaleur que cette vapeur à saturation présente sous les différentes pressions. Dans des Mémoires présentés depuis à l'Académie et qui seront prochainement publiés en entier dans ses Mémoires, j'ai donné les capacités calorifiques sous pression constante d'un grand nombre de gaz permanents et de vapeurs suréchauffées, ainsi que les changements calorifiques que les fluides élastiques permanents subissent pendant leur détente effectuée dans des conditions déterminées. Aujourd'hui, je me propose d'entretenir l'Académie des expériences que j'ai faites sur les forces élastiques aux diverses températures des vapeurs à saturation, autres que l'eau. J'y joindrai les résultats d'expériences nombreuses que j'ai faites pour étudier le phénomène de la vaporisation dans le vide et dans les gaz, phénomène sur lequel la science ne possède encore que des notions vagues, déduites d'un très-petit nombre d'expériences fort incertaines elles-mêmes. Bien que la plupart de ces travaux aient été exécutés de 1843 à 1850 mon projet était d'en différer encore la publication, dans l'espoir de pouvoir les compléter. Mais aujourd'hui plusieurs physiciens s'occupant du même sujet, je suis forcé de donner au moins un exposé succinct des résultats auxquels je suis arrivé jusqu'à ce jour. Je diviserai cette Note en cinq parties: La première renfermera les résultats que j'ai obtenus sur les forces élastiques des vapeurs à saturation fournies par un certain nombre de liquides, choisis parmi ceux qu'il est le plus facile d'obtenir à l'état de pureté, en grande quantité, et à un prix qui n'en exclut pas, à priori, l'emploi dans les machines. Dans la seconde partie, je m'occuperai des forces élastiques des dissolutions salines, et de l'application qu'on peut en faire à l'étude de divers phénomènes de physique et de chimie moléculaire. Dans la troisième, j'étudierai les phénomènes de la vaporisation des liquides dans les gaz. La quatrième renfermera les résultats de mes expériences sur les forces élastiques des vapeurs qui sont fournies, dans le vide, par les liquides volatils, dissous ou superposés. Enfin, dans
forcé de donner au moins un exposé succinct des résultats auxquels je suis arrivé jusqu'à ce jour. Je diviserai cette Note en cinq parties: La première renfermera les résultats que j'ai obtenus sur les forces élastiques des vapeurs à saturation fournies par un certain nombre de liquides, choisis parmi ceux qu'il est le plus facile d'obtenir à l'état de pureté, en grande quantité, et à un prix qui n'en exclut pas, à priori, l'emploi dans les machines. Dans la seconde partie, je m'occuperai des forces élastiques des dissolutions salines, et de l'application qu'on peut en faire à l'étude de divers phénomènes de physique et de chimie moléculaire. Dans la troisième, j'étudierai les phénomènes de la vaporisation des liquides dans les gaz. La quatrième renfermera les résultats de mes expériences sur les forces élastiques des vapeurs qui sont fournies, dans le vide, par les liquides volatils, dissous ou superposés. Enfin, dans la cinquième je donnerai le résultat des expériences que j'ai faites pour décider si la tension qu'une vapeur prend dans le vide est dépendante, ou non, de l'état solide ou liquide du corps qui la fournit. Première PARTIE. Forces élastiques des vapeurs à saturation dans le vide. Je ne m'arrêterai pas à décrire les procédés que j'ai employés pour déterminer les forces élastiques des vapeurs saturées dans le vide. Ces procédés sont semblables à ceux que j'ai appliqués à la vapeur d'eau, et qui sont décrits en détail dans le tome XXI des Mémoires de l'Académie. Les limites que je suis obligé de m'assigner pour cette Note ne me permettent pas, non plus, de donner les résultats immédiats de mes déterminations, qui sont très-nombreuses. Je mets sous les yeux de l'Académie une planche qui renferme les courbes que j'ai construites sur l'ensemble de mes expériences. Je me bornerai à imprimer les forces élastiques, de 10 en 10 degrés, pour les liquides suivants, que j'ai étudiés entre les limites les plus étendues. Ce sont l'alcool, l'éther, le sulfure de carbone, le chloroforme et l'essence de térébenthine. TENSIONS DÉPRESSIONS CHLOROFORME ÉTHYLE de la vapeur d'alcool de la vapeur d'éther SULFURE de carbone
pas à décrire les procédés que j'ai employés pour déterminer les forces élastiques des vapeurs saturées dans le vide. Ces procédés sont semblables à ceux que j'ai appliqués à la vapeur d'eau, et qui sont décrits en détail dans le tome XXI des Mémoires de l'Académie. Les limites que je suis obligé de m'assigner pour cette Note ne me permettent pas, non plus, de donner les résultats immédiats de mes déterminations, qui sont très-nombreuses. Je mets sous les yeux de l'Académie une planche qui renferme les courbes que j'ai construites sur l'ensemble de mes expériences. Je me bornerai à imprimer les forces élastiques, de 10 en 10 degrés, pour les liquides suivants, que j'ai étudiés entre les limites les plus étendues. Ce sont l'alcool, l'éther, le sulfure de carbone, le chloroforme et l'essence de térébenthine. TENSIONS DÉPRESSIONS CHLOROFORME ÉTHYLE de la vapeur d'alcool de la vapeur d'éther SULFURE de carbone par la tension dans le térébenthine. Je mettrai ici les résultats de mes expériences. Ces résultats ont été obtenus, soit par la détermination des forces élastiques dans le vide, soit par la mesure de la température que présente la vapeur du liquide en ébullition sous la pression d'une atmosphère artificielle. La première méthode a été suivie pour les basses températures; la seconde a été exclusivement employée dans les températures élevées. Dans tous les cas, on s'est arrangé de manière que les courbes des forces élastiques données par les deux méthodes présentassent une partie commune, d'après laquelle on pût juger de leur coïncidence. J'ai déjà fait voir, dans mon Mémoire sur les forces élastiques de la vapeur aqueuse, que cette coïncidence était parfaite pour l'eau, les deux méthodes donnant des résultats parfaitement identiques. J'ai reconnu qu'il en était de même pour les autres liquides volatils, pourvu qu'ils soient à l'état de pureté parfaite. Lorsqu'un liquide renferme une portion, même extrêmement petite, d'une autre substance volatile, les deux méthodes donnent des valeurs différentes pour la force élastique de sa vapeur à la même température. De sorte que l'on a là un moyen extrêmement délicat pour juger de l'homogénéité d'une substance volatile. Il
La première méthode a été suivie pour les basses températures; la seconde a été exclusivement employée dans les températures élevées. Dans tous les cas, on s'est arrangé de manière que les courbes des forces élastiques données par les deux méthodes présentassent une partie commune, d'après laquelle on pût juger de leur coïncidence. J'ai déjà fait voir, dans mon Mémoire sur les forces élastiques de la vapeur aqueuse, que cette coïncidence était parfaite pour l'eau, les deux méthodes donnant des résultats parfaitement identiques. J'ai reconnu qu'il en était de même pour les autres liquides volatils, pourvu qu'ils soient à l'état de pureté parfaite. Lorsqu'un liquide renferme une portion, même extrêmement petite, d'une autre substance volatile, les deux méthodes donnent des valeurs différentes pour la force élastique de sa vapeur à la même température. De sorte que l'on a là un moyen extrêmement délicat pour juger de l'homogénéité d'une substance volatile. Il est facile d'obtenir le sulfure de carbone à l'état de pureté. Il n'en est pas de même de l'alcool et de l'éther. Quant au chloroforme, quelque soin que l'on mette à sa préparation, il renferme toujours plusieurs substances mélangées, qu'il est impossible de séparer par des distillations fractionnées, même quand on opère sur de grandes masses. On obtient des forces élastiques de vapeur différentes, et des densités sensiblement variables, suivant que l'on opère sur les premiers ou les derniers produits de la distillation. Aussi le chloroforme m'a-t-il donné constamment des valeurs différentes pour sa force élastique à une même température, suivant qu'on la déterminait par l'une ou l'autre méthode. Cette circonstance est facile à reconnaître dans le tableau précédent, où je n'ai inscrit qu'une seule des séries d'expériences que j'ai faites sur le chloroforme. Certains liquides modifient leur constitution moléculaire, lorsqu'on les fait bouillir longtemps sous des pressions élevées. Il arrive alors souvent qu'à la fin de la série des expériences on ne retrouve plus, pour le liquide, la même température d'ébullition sous la pression ordinaire de l'atmosphère, qu'au commencement. L'essence de térébenthine en offre un exemple remarquable. Ainsi, une quantité considérable d'essence (de 30 à 40 litres) ayant été
on opère sur de grandes masses. On obtient des forces élastiques de vapeur différentes, et des densités sensiblement variables, suivant que l'on opère sur les premiers ou les derniers produits de la distillation. Aussi le chloroforme m'a-t-il donné constamment des valeurs différentes pour sa force élastique à une même température, suivant qu'on la déterminait par l'une ou l'autre méthode. Cette circonstance est facile à reconnaître dans le tableau précédent, où je n'ai inscrit qu'une seule des séries d'expériences que j'ai faites sur le chloroforme. Certains liquides modifient leur constitution moléculaire, lorsqu'on les fait bouillir longtemps sous des pressions élevées. Il arrive alors souvent qu'à la fin de la série des expériences on ne retrouve plus, pour le liquide, la même température d'ébullition sous la pression ordinaire de l'atmosphère, qu'au commencement. L'essence de térébenthine en offre un exemple remarquable. Ainsi, une quantité considérable d'essence (de 30 à 40 litres) ayant été soumise à l'ébullition pendant plusieurs heures, sous une pression de 7 à 8 atmosphères, s'est transformée à peu près complètement en une matière liquide qui bouillait au-dessus de 230 degrés sous la pression ordinaire de l'atmosphère. J'avais mis de côté ce liquide modifié pour en déterminer la nature, mais il a été jeté depuis par mégarde. D'autres liquides paraissent même subir des modifications moléculaires, rendues sensibles par leurs tensions de vapeur, quand on les abandonne longtemps à eux-mêmes dans des tubes hermétiquement fermés. L'éther m'en a présenté un exemple curieux. J'y reviendrai dans une autre circonstance. Je ferai remarquer, en terminant, que la méthode de l'ébullition dans des atmosphères artificielles, les thermomètres étant plongés dans la vapeur, donne nécessairement des résultats exacts pour les liquides homogènes, quand la pression réelle est exactement mesurée; car c'est par cette méthode que l'on fixe le point 100 des thermomètres. Mais, lorsqu'il s'agit de dissolutions de substances fixes dans des liquides volatils, ou d'un mélange de plusieurs substances inégalement volatiles, la tension de la vapeur peut être très-différente, suivant qu'on la mesure à l'état statique si je puis m'exprimer ainsi, la vapeur et le liquide volatil étant plongés tous deux dans un milieu à
a été jeté depuis par mégarde. D'autres liquides paraissent même subir des modifications moléculaires, rendues sensibles par leurs tensions de vapeur, quand on les abandonne longtemps à eux-mêmes dans des tubes hermétiquement fermés. L'éther m'en a présenté un exemple curieux. J'y reviendrai dans une autre circonstance. Je ferai remarquer, en terminant, que la méthode de l'ébullition dans des atmosphères artificielles, les thermomètres étant plongés dans la vapeur, donne nécessairement des résultats exacts pour les liquides homogènes, quand la pression réelle est exactement mesurée; car c'est par cette méthode que l'on fixe le point 100 des thermomètres. Mais, lorsqu'il s'agit de dissolutions de substances fixes dans des liquides volatils, ou d'un mélange de plusieurs substances inégalement volatiles, la tension de la vapeur peut être très-différente, suivant qu'on la mesure à l'état statique si je puis m'exprimer ainsi, la vapeur et le liquide volatil étant plongés tous deux dans un milieu à température invariable; ou qu'on la détermine dans un état dynamique ou sous l'influence d'un flux de chaleur qui traverse l'appareil, le liquide recevant la chaleur qui produit la vaporisation, tandis que la vapeur est soumise à des causes de refroidissement qui en déterminent la condensation partielle. Les bornes que je suis obligé de m'imposer dans cet extrait ne me permettent pas de développer davantage ces considérations. Deuxième partie. – Sur les températures d'ébullition des dissolutions salines. Tout le monde sait que les dissolutions salines exigent, pour bouillir, une température plus élevée que l'eau pure, sous la même pression. Pour un même sel, l'excès de température est d'autant plus grand que la proportion de la matière dissoute est plus considérable. Toutes les substances solubles n'ont pas, au même degré, la faculté de retarder la température d'ébullition de l'eau dans laquelle elles sont dissoutes, à poids égaux. Cette faculté ne dépend pas seulement de leur solubilité, elle paraît résulter principalement d'une affinité spéciale de la substance pour l'eau. Rudberg a fait l'observation très-curieuse, que lorsque des dissolutions salines concentrées, sont maintenues en ébullition à des températures très-supérieures à 100 degrés sous la pression ordinaire de l'atmosphère, les vapeurs qu'elles émettent n'ont cependant
suis obligé de m'imposer dans cet extrait ne me permettent pas de développer davantage ces considérations. Deuxième partie. – Sur les températures d'ébullition des dissolutions salines. Tout le monde sait que les dissolutions salines exigent, pour bouillir, une température plus élevée que l'eau pure, sous la même pression. Pour un même sel, l'excès de température est d'autant plus grand que la proportion de la matière dissoute est plus considérable. Toutes les substances solubles n'ont pas, au même degré, la faculté de retarder la température d'ébullition de l'eau dans laquelle elles sont dissoutes, à poids égaux. Cette faculté ne dépend pas seulement de leur solubilité, elle paraît résulter principalement d'une affinité spéciale de la substance pour l'eau. Rudberg a fait l'observation très-curieuse, que lorsque des dissolutions salines concentrées, sont maintenues en ébullition à des températures très-supérieures à 100 degrés sous la pression ordinaire de l'atmosphère, les vapeurs qu'elles émettent n'ont cependant que la température qu'elles présenteraient si elles se dégageaient de l'eau pure en ébullition sous la même pression. Rudberg a fait un grand nombre d'expériences sur les dissolutions les plus variées, et avec des instruments très-précis. Les résultats qu'il a obtenus ne peuvent pas être contestés. La conclusion que cet habile physicien en a tirée est la suivante: Quelle que soit la température qu'une dissolution doit prendre pour entrer en ébullition, la vapeur ne présente jamais que la température qu'elle aurait si elle se dégageait de l'eau pure; en d'autres termes, elle présente la température à laquelle la tension de cette vapeur, à saturation dans le vide, fait équilibre, à la pression sous laquelle l'ébullition a lieu. Cette conclusion doit naturellement se rapporter, non-seulement aux dissolutions salines expérimentées par Rudberg, mais encore à toutes les dissolutions, dans un liquide volatil, des substances qui sont fixes à la température où l'ébullition a lieu. Il n'est pas difficile de se rendre compte de ce fait, qu'une dissolution saline doit bouillir à une température plus élevée que le liquide volatil seul. On conçoit, en effet, que lorsque le liquide volatil pur est soumis à l'action de la chaleur, ses molécules, pour prendre l'état
habile physicien en a tirée est la suivante: Quelle que soit la température qu'une dissolution doit prendre pour entrer en ébullition, la vapeur ne présente jamais que la température qu'elle aurait si elle se dégageait de l'eau pure; en d'autres termes, elle présente la température à laquelle la tension de cette vapeur, à saturation dans le vide, fait équilibre, à la pression sous laquelle l'ébullition a lieu. Cette conclusion doit naturellement se rapporter, non-seulement aux dissolutions salines expérimentées par Rudberg, mais encore à toutes les dissolutions, dans un liquide volatil, des substances qui sont fixes à la température où l'ébullition a lieu. Il n'est pas difficile de se rendre compte de ce fait, qu'une dissolution saline doit bouillir à une température plus élevée que le liquide volatil seul. On conçoit, en effet, que lorsque le liquide volatil pur est soumis à l'action de la chaleur, ses molécules, pour prendre l'état de vapeur, n'ont à surmonter que la pression extérieure à laquelle elles sont soumises, et l'adhérence, ou l'affinité spéciale, que ces molécules possèdent pour les molécules similaires qui ont conservé l'état liquide. Dans le cas d'une dissolution saline, au contraire, les molécules qui prennent l'état de vapeur ont à vaincre, en outre, l'attraction qu'exercent sur elles les particules de la substance dissoute, attraction qui est, en général, plus considérable que celle qui provient des particules similaires. Il est donc nécessaire au développement de la vapeur que le milieu liquide prenne une température plus élevée que s'il était seulement composé de la substance volatile. Mais je ne conçois pas aussi clairement comment la vapeur, au moment où elle se dégage du liquide, peut présenter une température beaucoup inférieure à celle des dernières couches liquides qu'elle vient de traverser. J'admets que la vapeur, au moment où elle prend naissance au sein de la dissolution, possède une force élastique plus considérable que celle qui fait équilibre à la pression extérieure, parce qu'elle doit vaincre, en outre, la force attractive des particules salines. Mais, aussitôt que cette vapeur s'est rassemblée en bulle s'élevant dans le liquide, elle doit se détendre, et ne conserver que
en outre, l'attraction qu'exercent sur elles les particules de la substance dissoute, attraction qui est, en général, plus considérable que celle qui provient des particules similaires. Il est donc nécessaire au développement de la vapeur que le milieu liquide prenne une température plus élevée que s'il était seulement composé de la substance volatile. Mais je ne conçois pas aussi clairement comment la vapeur, au moment où elle se dégage du liquide, peut présenter une température beaucoup inférieure à celle des dernières couches liquides qu'elle vient de traverser. J'admets que la vapeur, au moment où elle prend naissance au sein de la dissolution, possède une force élastique plus considérable que celle qui fait équilibre à la pression extérieure, parce qu'elle doit vaincre, en outre, la force attractive des particules salines. Mais, aussitôt que cette vapeur s'est rassemblée en bulle s'élevant dans le liquide, elle doit se détendre, et ne conserver que la force élastique qui lui est nécessaire pour faire équilibre à la pression hydrostatique qui a lieu dans la couche liquide où elle se trouve en ce moment, et à l'action capillaire des parois liquides de la bulle, action qui diminue à mesure que la bulle prend plus de développement. J'admets que, par suite de cette détente successive, la température de la vapeur doit s'abaisser; mais, comme la bulle est enveloppée du liquide plus chaud, celui-ci doit fournir constamment la chaleur qui disparaît dans la détente; et la bulle, en sortant du liquide, doit être sensiblement en équilibre de température avec lui. Pour expliquer la loi de Rudberg, il faut admettre que la vapeur, tant qu'elle se trouve au milieu de la liqueur bouillante, possède, par suite de l'attraction des particules salines, une densité plus grande que celle qui correspond, sous la même température, à la pression hydrostatique qui s'exerce sur elle, et qu'elle ne prend sa densité normale qu'au moment où, en se dégageant du liquide, elle se soustrait à cette action. La vapeur éprouverait alors une dilatation subite, qui rendrait latent l'excès de chaleur, et la ramènerait, exactement, à la température où sa force élastique fait équilibre à
J'admets que, par suite de cette détente successive, la température de la vapeur doit s'abaisser; mais, comme la bulle est enveloppée du liquide plus chaud, celui-ci doit fournir constamment la chaleur qui disparaît dans la détente; et la bulle, en sortant du liquide, doit être sensiblement en équilibre de température avec lui. Pour expliquer la loi de Rudberg, il faut admettre que la vapeur, tant qu'elle se trouve au milieu de la liqueur bouillante, possède, par suite de l'attraction des particules salines, une densité plus grande que celle qui correspond, sous la même température, à la pression hydrostatique qui s'exerce sur elle, et qu'elle ne prend sa densité normale qu'au moment où, en se dégageant du liquide, elle se soustrait à cette action. La vapeur éprouverait alors une dilatation subite, qui rendrait latent l'excès de chaleur, et la ramènerait, exactement, à la température où sa force élastique fait équilibre à la pression atmosphérique. Mais, d'un côté, il faut admettre que cet excès de densité persiste, quel que soit le volume que la bulle acquiert en s'élevant dans le liquide car je me suis assuré que la température de la vapeur est la même quand on fait bouillir la dissolution vite ou lentement, et qu'elle est encore la même lorsque le liquide s'élève à une grande hauteur au-dessus du fond chauffé; bien que, dans ce dernier cas, les bulles acquièrent souvent un volume très considérable avant de crever à la surface du liquide. D'autre part, pour expliquer le grand abaissement de température que subirait la vapeur au moment où elle s'échappe d'une dissolution bouillante, très chargée de certains sels, et si l'on admet les résultats que j'ai obtenus sur la quantité de chaleur qui devient latente par l'expansion des fluides élastiques, il faut supposer dans la bulle de vapeur, tant qu'elle existe au sein du liquide, un excès de compression très considérable, et bien supérieur à celui que l'on peut admettre raisonnablement. Au reste, j'ai fait quelques expériences pour tâcher de reconnaître si le fait constaté par Rudberg découle d'une loi générale, comme celle qu'il a énoncée, ou s'il doit être