_De la Gazométrie, ou de la mesure du poids & du volume des substances
aériformes._
§. I.
_Description des Appareils pneumato-chimiques._
Les Chimistes françois ont donné dans ces derniers tems le nom
de _pneumato-chimique_ à un appareil à la fois très-ingénieux &
très-simple, imaginé par M. Priestley, & qui est devenu absolument
indispensable dans tous les laboratoires. Il consiste en une caisse
ou cuve de bois plus ou moins grande, _planche V, figures 1 & 2_,
doublée de plomb laminé ou de feuilles de cuivre étamé. La _figure 1_
représente cette cuve vue en perspective; on en a supposé le devant &
un des côtés enlevés dans la _figure 2_, afin de faire mieux sentir la
manière dont elle est construite dans son intérieur.
On distingue dans tout appareil de cette espèce, la tablette de la
cuve ABCD, _figures 1 & 2_, & le fond de la cuve FGHI, _fig. 2_.
L'intervalle qui se trouve entre ces deux plans est la cuve proprement
dite, ou la fosse de la cuve. C'est dans cette partie creuse qu'on
emplit les cloches: on les retourne ensuite & on les pose sur la
tablette ABCD, _voyez_ la cloche F, _planche X_. On peut encore
distinguer les bords de la cuve, & l'on donne ce nom à tout ce qui
excède le niveau de la tablette.
La cuve doit être suffisamment remplie, pour que la tablette soit
toujours recouverte d'un pouce ou d'un pouce & demi d'eau; elle doit
avoir assez de largeur & de profondeur, pour qu'il y en ait alors au
moins un pied en tout sens dans la fosse de la cuve. Cette quantité
suffit pour les expériences ordinaires; mais il est un grand nombre
de circonstances où il est commode, où il est même indispensable de
se donner encore plus d'espace. Je conseille donc à ceux qui veulent
s'occuper utilement & habituellement d'expériences de Chimie, de
construire très en grand ces appareils, si le local le leur permet.
La fosse de ma cuve principale contient quatre pieds cubes d'eau, &
la surface de sa tablette est de quatorze pieds quarrés. Malgré cette
grandeur qui me paroissoit d'abord démésurée, il m'arrive encore
souvent de manquer de place.
Il ne suffit pas encore dans un laboratoire où l'on est livré à un
courant habituel d'expériences, d'avoir un seul de ces appareils,
quelque grand qu'il soit: il faut, indépendamment du magasin général,
en avoir de plus petits & de portatifs même, qu'on place où le besoin
l'exige & près du fourneau où l'on opère. Ce n'est qu'ainsi qu'on peut
faire marcher plusieurs expériences à la fois. Il y a d'ailleurs des
opérations qui salissent l'eau de l'appareil, & qu'il est nécessaire de
faire dans une cuve particulière.
Il est sans doute beaucoup plus économique de se servir de cuves de
bois, ou de baquets cerclés de fer & faits tout simplement avec des
douves, plutôt que d'employer des caisses de bois doublées de cuivre ou
de plomb. Je m'en suis moi-même servi dans mes premières expériences;
mais j'ai bientôt reconnu les inconvéniens qui y sont attachés. Si
l'eau n'y est pas toujours entretenue au même niveau, les douves qui se
trouvent à sec prennent de la retraite; elles se disjoignent, & quand
on vient ensuite à mettre plus d'eau, elle s'échappe par les jointures,
& les planchers sont inondés.
Les vaisseaux dont on se sert pour recevoir & pour contenir les gaz
dans cet appareil, sont des cloches de cristal A, _figure 9_. Pour
les transporter d'un appareil à un autre, ou même pour les mettre en
réserve quand la cuve est trop embarrassée, on se sert de plateaux
BC, _même figure_, garnis d'un rebord & de deux anses DE, pour les
transporter.
A l'égard de l'appareil pneumato-chimique au mercure, après avoir
essayé d'en construire de différentes matières, je me suis arrêté
définitivement au marbre. Cette substance est absolument imperméable au
mercure; on n'a pas à craindre, comme avec le bois, que les assemblages
se déjoignent, ou que le mercure s'échappe par des gerçures; on n'a
point non plus l'inquiétude de la cassure, comme avec le verre, la
fayence & la porcelaine.
On choisit donc un bloc de marbre BCDE, _planche V, figures 3 & 4_,
de deux pieds de long, de 15 à 18 pouces de large, & de 10 pouces
d'épaisseur; on le fait creuser jusqu'à une profondeur _mn_, _figure
5_, d'environ quatre pouces, pour former la fosse qui doit contenir le
mercure: & pour qu'on puisse y remplir plus commodément les cloches ou
jarres, on y fait creuser en outre une profonde rigole TV, _figures 3,
4 & 5_, de quatre autres pouces au moins de profondeur: enfin, comme
cette rigole pourroit être embarrassante dans quelques expériences,
il est bon qu'on puisse la boucher & la condamner à volonté, & l'on
remplit cet objet au moyen de petites planches qui entrent dans une
rainure _xy_, _figure 5_. Je me suis déterminé à faire construire deux
cuves de marbre semblables à celle que je viens de décrire, mais de
grandeurs différentes; j'en ai toujours par ce moyen une des deux qui
me sert de réservoir pour conserver le mercure, & c'est de tous les
réservoirs le plus sûr & le moins sujet aux accidens.
On peut opérer dans le mercure avec cet appareil, exactement comme dans
l'eau: il faut seulement employer des cloches très-fortes & d'un petit
diamètre, ou des tubes de cristal qui ont un empâtement par le bas,
comme celui représenté _fig. 7_; les fayenciers qui les tiennent, les
nomment eudiomètres. On voit une de ces cloches en place A, _fig. 5_, &
ce qu'on nomme une jarre, _fig. 6_.
L'appareil pneumato-chimique au mercure est nécessaire pour toutes les
opérations où il se dégage des gaz susceptibles d'être absorbés par
l'eau, & ce cas n'est pas rare, puisqu'il a lieu généralement dans
toutes les combustions, à l'exception de celle des métaux.
§. II. _Du Gazomètre._
Je donne le nom de gazomètre à un instrument dont j'ai eu la première
idée, & que j'avois fait exécuter dans la vue de former un soufflet qui
pût fournir continuellement & uniformément un courant de gaz oxygène
pour des expériences de fusion. Depuis, nous avons fait, M. Meusnier &
moi, des corrections & des additions considérables à ce premier essai,
& nous l'avons transformé en un instrument pour ainsi dire universel,
dont il sera difficile de se passer toutes les fois qu'on voudra faire
des expériences exactes.
Le nom seul de cet instrument indique assez qu'il est destiné à mesurer
le volume des gaz. Il consiste en un grand fléau de balance, de trois
pieds de longueur DE, _planche VIII, fig. 1_, construit en fer &
très-fort. A chacune de ses extrêmités DE, est solidement fixée une
portion d'arc de cercle également en fer.
Ce fléau ne repose pas, comme dans les balances ordinaires, sur un
couteau; on y a substitué un tourillon cylindrique d'acier F, _fig. 9_,
qui porte sur des rouleaux mobiles: on est parvenu ainsi à diminuer
considérablement la résistance qui pouvoit mettre obstacle au libre
mouvement de la machine, puisque le frottement de la première espèce se
trouve converti en un de la seconde. Ces rouleaux sont en cuivre jaune
& d'un grand diamètre: on a pris de plus la précaution de garnir les
points qui supportent l'axe ou tourillon du fléau, avec des bandes de
cristal de roche. Toute cette suspension est établie sur une colonne
solide, de bois BC, _fig. 1_.
A l'extrêmité D de l'un des bras du fléau, est suspendu un plateau
de balance P, destiné à recevoir des poids. La chaîne qui est plate
s'applique contre la circonférence de l'arc _n_D_o_, dans une rainure
pratiquée à cet effet. A l'extrêmité E de l'autre bras du levier, est
attachée une chaîne également plate _ikm_, qui par sa construction
n'est pas susceptible de s'allonger ni de se raccourcir, lorsqu'elle
est plus ou moins chargée. A cette chaîne est adapté solidement en _i_
un étrier de fer à trois branches _ai_, _ci_, _hi_, qui supporte une
grande cloche A de cuivre battu, de 18 pouces de diamètre sur environ
20 pouces de hauteur.
On a représenté toute cette machine en perspective dans la _planche
VIII, fig. 1_; on l'a supposée au contraire, _planche IX, fig.
2 & 4_, partagée en deux par un plan vertical, pour laisser voir
l'intérieur. Tout autour de la cloche dans le bas, _planche IX,
fig. 2_, est un rebord relevé en-dehors & qui forme une capacité
partagée en différentes cases 1, 2, 3, 4, &c. Ces cases sont destinées
à recevoir des poids de plomb représentés séparément 1, 2, 3. Ils
servent à augmenter la pesanteur de la cloche dans les cas où l'on a
besoin d'une pression considérable, comme on le verra dans la suite;
ces cas au surplus sont extrêmement rares. La cloche cylindrique A est
entièrement ouverte par son fond _de_, _planc. IX, fig. 4_; elle est
fermée par le haut au moyen d'une calotte de cuivre _abc_, ouverte en
_bf_, & fermée par le moyen d'un robinet _g_. Cette calotte, comme on
le voit par l'inspection des figures, n'est pas placée tout-à-fait à la
partie supérieure du cylindre; elle est rentrée en-dedans de quelques
pouces, afin que la cloche ne soit jamais plongée en entier sous l'eau,
& qu'elle n'en soit pas recouverte. Si j'étois dans le cas de faire
reconstruire un jour cette machine, je desirerois que la calotte fût
beaucoup plus surbaissée, de manière qu'elle ne formât presque qu'un
plan.
Cette cloche ou réservoir à air est reçue dans un vase cylindrique
LMNO, _planche VIII, figure 1_, également de cuivre & qui est plein
d'eau.
Au milieu de ce vase cylindrique LMNO, _planche IX, fig. 4_,
s'élèvent perpendiculairement deux tuyaux _st_, _xy_, qui se
rapprochent un peu l'un de l'autre par leur extrêmité supérieure _ty_.
Ces tuyaux se prolongent jusqu'un peu au-dessus du niveau du bord
supérieur LM du vase LMNO. Quand la cloche _abcde_ touche le fond NO,
ils entrent d'un demi-pouce environ dans la capacité conique _b_, qui
conduit au robinet _g_.
La _figure 3, pl. IX_, représente le fond du vase LMNO. On voit au
milieu une petite calotte sphérique creuse en-dessous, assujettie &
soudée par ses bords au fond du vase. On peut la considérer comme le
pavillon d'un petit entonnoir renversé, auquel s'adaptent en _s_ &
en _x_ les tuyaux _st_, _xy_, _fig. 4_. Ces tuyaux se trouvent par
ce moyen en communication avec ceux _mm_, _nn_, _oo_, _pp_, qui sont
placés horisontalement sur le fond de la machine, _fig. 3_, & qui, tous
quatre, se réunissent dans la calotte sphérique _sx_.
De ces quatre tuyaux, trois sortent en-dehors du vase LMNO, & on peut
les suivre _planche VIII, fig 1_. L'un désigné par les chiffres
arabes 1, 2, 3, s'ajuste en 3 avec la partie supérieure d'une cloche V,
& par l'intermède du robinet 4. Cette cloche est posée sur la tablette
d'une petite cuve GHIK, doublée de plomb & dont l'intérieur se voit
_pl. IX, fig. 1_.
Le second tuyau est appliqué contre le vase LMNO, de 6 en 7: il se
continue ensuite en 7, 8, 9 & 10, & vient s'engager en 11 sous la
cloche V. Le premier de ces deux tuyaux est destiné à introduire le
gaz dans la machine; le second à en faire passer des essais sous des
cloches. On détermine le gaz à entrer ou à sortir, suivant le degré de
pression qu'on donne, & on parvient à faire varier cette pression en
chargeant plus ou moins le bassin P. Lors donc qu'on veut introduire
de l'air, on donne une pression nulle & quelquefois même négative.
Lorsqu'au contraire on veut en faire sortir, on augmente la pression
jusqu'au degré où on le juge à propos.
Le troisième tuyau 12, 13, 14, 15 est destiné à conduire l'air ou le
gaz à telle distance qu'on le juge à propos pour les combustions,
combinaisons ou autres opérations de ce genre.
Pour entendre l'usage du quatrième tuyau, il est nécessaire que j'entre
dans quelques explications. Je suppose que le vase LMNO, _fig. 1_,
soit rempli d'eau, & que la cloche A soit en partie pleine d'air & en
partie pleine d'eau: il est évident qu'on peut proportionner tellement
les poids placés dans le bassin P, qu'il y ait un juste équilibre &
que l'air ne tende ni à rentrer dans la cloche A, ni à en sortir;
l'eau dans cette supposition sera au même niveau en-dedans & au-dehors
de la cloche. Il n'en sera plus de même, sitôt qu'on aura diminué le
poids placé dans le bassin P, & qu'il y aura pression du côté de la
cloche: alors le niveau de l'eau sera plus bas dans l'intérieur qu'à
l'extérieur de la cloche, & l'air de l'intérieur se trouvera plus
chargé que celui du dehors, d'une quantité qui sera mesurée exactement
par le poids d'une colonne d'eau d'une hauteur égale à la différence
des deux niveaux.
M. Meusnier, en partant de cette observation, a imaginé d'en déduire
un moyen de reconnoître dans tous les instans le degré de pression
qu'éprouveroit l'air contenu dans la capacité de la cloche A, _planche
VIII, fig. 1_. Il s'est servi à cet effet d'un siphon de verre à
deux branches 19, 20, 21, 22 & 23, solidement mastiqué en 19 & en
23. L'extrêmité 19 de ce siphon communique librement avec l'eau de
la cuve ou vase extérieur. L'extrêmité 23 au contraire communique
avec le quatrième tuyau dont je me suis réservé il n'y a qu'un moment
d'expliquer l'usage, & par conséquent avec l'air de l'intérieur de la
cloche, par le tuyau _st_, _pl. IX, fig. 4_. Enfin M. Meusnier a
mastiqué en 16, _planche VIII, fig. 1_, un autre tube droit de verre
16, 17, 18, qui communique par son extrêmité 16 avec l'eau du vase
extérieur: il est ouvert à l'air libre par son extrêmité supérieure 18.
Il est clair, d'après ces dispositions, que l'eau doit se tenir dans
le tube 16, 17 & 18, constamment au niveau de celle de la cuve ou
vase extérieur; que l'eau au contraire dans la branche 19, 20 & 21,
doit se tenir plus haut ou plus bas, suivant que l'air de l'intérieur
de la cloche est plus ou moins pressé que l'air extérieur, & que la
différence de hauteur entre ces deux colonnes, observée dans le tube
16, 17 & 18, & dans celui 19, 20 & 21, doit donner exactement la mesure
de la différence de pression. On a fait placer en conséquence entre ces
deux tubes une règle de cuivre graduée & divisée en pouces & lignes,
pour mesurer ces différences.
On conçoit que l'air & en général tous les fluides élastiques
aériformes étant d'autant plus lourds qu'ils sont plus comprimés, il
étoit nécessaire pour en évaluer les quantités & pour convertir les
volumes en poids, d'en connoître l'état de compression: c'est l'objet
qu'on s'est proposé de remplir par le méchanisme qu'on vient d'exposer.
Mais ce n'est pas encore assez pour connoître la pesanteur spécifique
de l'air ou des gaz & pour déterminer leur poids sous un volume connu,
que de savoir quel est le degré de compression qu'ils éprouvent, il
faut encore en connoître la température, & c'est à quoi nous sommes
parvenus à l'aide d'un petit thermomètre dont la boule plonge dans la
cloche A, & dont la graduation s'élève en-dehors: il est solidement
mastiqué dans une virole de cuivre qui se visse à la calote supérieure
de la cloche A. _Voyez_ 24 & 25, _planche VIII, fig. 1_, & _pl. IX,
fig. 4_. Ce même thermomètre est représenté séparément, _pl. VIII,
fig. 10_.
L'usage du gazomètre auroit encore présenté de grands embarras &
de grandes difficultés, si nous nous fussions bornés à ces seules
précautions. La cloche, en s'enfonçant dans l'eau du vase extérieur
LMNO, perd de son poids, & cette perte de poids est égale à celui de
l'eau qu'elle déplace. Il en résulte que la pression qu'éprouve l'air
ou le gaz contenu dans la cloche, diminue continuellement à mesure
qu'elle s'enfonce; que le gaz qu'elle a fourni dans le premier instant,
n'est pas de la même densité que celui qu'elle fournit à la fin; que
sa pesanteur spécifique va continuellement en décroissant; &, quoiqu'à
la rigueur ces différences puissent être déterminées par le calcul, on
auroit été obligé à des recherches mathématiques qui auroient rendu
l'usage de cet appareil embarrassant & difficile. Pour remédier à cet
inconvénient, M. Meusnier a imaginé d'élever perpendiculairement au
milieu du fléau une tige quarrée de fer 26 & 27, _pl. VIII, fig. 1_,
qui traverse une lentille creuse de cuivre 28, qu'on ouvre & qu'on
peut remplir de plomb. Cette lentille glisse le long de la tige 26 &
27; elle se meut par le moyen d'un pignon denté qui engraîne dans une
crémaillère, & elle se fixe à l'endroit qu'on juge à propos.
Il est clair que quand le levier DE est horisontal, la lentille 28 ne
pèse ni d'un côté ni d'un autre; elle n'augmente donc ni ne diminue
la pression. Il n'en est plus de même quand la cloche A s'enfonce
davantage & que le levier s'incline d'un côté, comme on le voit _fig.
1_. Alors le poids 28 qui n'est plus dans la ligne verticale qui passe
par le centre de suspension, pèse du côté de la cloche & augmente sa
pression. Cet effet est d'autant plus grand, que la lentille 28 est
plus élevée vers 27, parce que le même poids exerce une action d'autant
plus forte, qu'il est appliqué à l'extrêmité d'un levier plus long.
On voit donc qu'en promenant le poids 28 le long de la tige 26 & 27,
suivant laquelle il est mobile, on peut augmenter ou diminuer l'effet
de la correction qu'il opère; & le calcul comme l'expérience, prouvent
qu'on peut arriver au point de compenser fort exactement la perte de
poids que la cloche éprouve à tous les degrés de pression.
Je n'ai encore rien dit de la manière d'évaluer les quantités d'air
ou de gaz fournies par la machine, & cet article est de tous le plus
important. Pour déterminer avec une rigoureuse exactitude ce qui s'est
dépensé dans le cours d'une expérience, & réciproquement pour savoir ce
qui en a été fourni, nous avons établi sur l'arc de cercle qui termine
le levier DE, _fig. 1_, un limbe de cuivre _lm_ divisé en degrés &
demi-degrés; cet arc est fixé au levier DE, & il est emporté par un
mouvement commun. On mesure les quantités dont il s'abaisse, au moyen
d'un index fixe 29, 30, qui se termine en 30 par un _nonnius_ qui donne
les centièmes de degré.
On voit, _planche VIII_, les détails des différentes parties que nous
venons de décrire.
1º. _Figure 2_, la chaîne plate qui soutient le bassin de balance
P; c'est celle de M. Vaucanson: mais comme elle a l'inconvénient de
s'allonger ou de se raccourcir suivant qu'elle est plus ou moins
chargée, il y auroit eu de l'inconvénient à l'employer à la suspension
de la cloche A.
2º. _Figure 5_, la chaîne _ikm_, qui, dans la _figure 1_ porte la
cloche A: elle est toute formée de plaques de fer limées, enchevêtrées
les unes dans les autres, & maintenues par des chevilles de fer.
Quelque fardeau qu'on fasse supporter à ce genre de chaîne, elle ne
s'alonge pas sensiblement.
3º. _Figure 6_, l'étrier à trois branches, par le moyen duquel est
suspendue la cloche A avec des vis de rappel, pour la fixer dans une
position bien verticale.
4º. _Figure 3_, la tige 26, 27, qui s'élève perpendiculairement au
milieu du fléau, & qui porte la lentille 28.
5º. _Figures 7 & 8_, les rouleaux avec la bande z de cristal de roche,
sur laquelle portent les contacts, pour diminuer encore le frottement.
6º. _Figure 4_, la pièce qui porte l'axe des rouleaux.
7º. _Figure 9_, le milieu du fléau avec le tourillon sur lequel il est
mobile.
8º. _Figure 10_, le thermomètre qui donne le degré de l'air contenu
dans la cloche.
Quand on veut se servir du gazomètre qu'on vient de décrire, il faut
commencer par remplir d'eau le vase extérieur LMNO, _planche VIII,
fig. 1_, jusqu'à une hauteur déterminée, qui doit toujours être la
même dans toutes les expériences. Le niveau de l'eau doit être pris
quand le fléau de la machine est horisontal. Ce niveau, quand la cloche
est à fond, se trouve augmenté de toute la quantité d'eau qu'elle a
déplacée; il diminue au contraire à mesure que la cloche approche de
son plus haut point d'élévation. On cherche ensuite par tâtonnemens
quelle est l'élévation à laquelle doit être fixée la lentille 28,
pour que la pression soit égale dans toutes les positions du fléau.
Je dis à peu près, parce que la correction n'est pas rigoureuse, &
que des différences d'un quart de ligne & même d'une demi-ligne ne
sont d'aucune conséquence. Cette hauteur à laquelle il faut élever la
lentille, n'est pas la même pour tous les degrés de pression; elle
varie suivant que cette pression est de 1 pouce, 2 pouces, 3 pouces,
&c. Toutes ces déterminations doivent être écrites à mesure sur un
registre avec beaucoup d'ordre.
Ces premières dispositions faites, on prend une bouteille de huit à
dix pintes, dont on détermine bien la capacité en pesant exactement
la quantité d'eau qu'elle peut contenir. On renverse cette bouteille
ainsi pleine dans la cuve GHIK, _fig. 1_. On en pose le gouleau sur
la tablette à la place de la cloche V, en engageant l'extrêmité 11 du
tuyau 7, 8, 9, 10, 11 dans son gouleau. On établit la machine à zéro de
pression, & on observe bien exactement le degré marqué par l'index sur
le limbe: puis ouvrant le robinet 8 & appuyant un peu sur la cloche A,
on fait passer autant d'air qu'il en faut pour remplir entièrement la
bouteille. Alors on observe de nouveau le limbe, & on est en état de
calculer le nombre de pouces cubes qui répondent à chaque degré.
Après cette première bouteille on en remplit une seconde, une
troisième, &c. on recommence même plusieurs fois cette opération, &
même avec des bouteilles de différentes capacités; & avec du tems & une
scrupuleuse attention on parvient à jauger la cloche A dans toutes ses
parties. Le mieux est de faire en sorte qu'elle soit bien tournée &
bien cylindrique, afin d'éviter les évaluations & les calculs.
L'instrument que je viens de décrire & que j'ai nommé gazomètre,
a été construit par M. Meignié le jeune, ingénieur, constructeur
d'instrumens de physique, bréveté du Roi. Il y a apporté un soin, une
exactitude & une intelligence rares. C'est un instrument précieux
par le grand nombre des applications qu'on en peut faire, & parce
qu'il est des expériences à peu près impossibles sans lui. Ce qui le
renchérit, c'est qu'un seul ne suffit pas, il le faut double dans un
grand nombre de cas, comme dans la formation de l'eau, dans celle de
l'acide nitreux, &c. C'est un effet inévitable de l'état de perfection
dont la Chimie commence à s'approcher, que d'exiger des instrumens &
des appareils dispendieux & compliqués: il faut s'attacher sans doute
à les simplifier, mais il ne faut pas que ce soit aux dépens de leur
commodité & sur-tout de leur exactitude.
§. III.
_De quelques autres manières de mesurer le volume des Gaz._
Le gazomètre dont je viens de donner la description dans le paragraphe
précédent, est un instrument trop compliqué & trop cher, pour qu'on
puisse l'employer habituellement à la mesure des gaz dans les
laboratoires; il s'en faut même beaucoup qu'il soit applicable à toutes
les circonstances. Il faut pour une multitude d'expériences courantes,
des moyens plus simples & qui soient, si l'on peut se permettre cette
expression, plus à la main. Je vais détailler ici ceux dont je me suis
servi jusqu'au moment où j'ai eu un gazomètre à ma disposition, & dont
je me sers encore aujourd'hui de préférence dans le cours ordinaire de
mes expériences.
J'ai décrit dans le paragraphe premier de ce chapitre les appareils
pneumato-chimiques à l'eau & au mercure. Ils consistent, comme on l'a
vu, en cuves plus ou moins grandes sur la tablette desquelles se posent
les cloches destinées à recevoir les gaz. Je suppose qu'à la suite
d'une expérience quelconque, on ait dans un appareil de cette espèce
un résidu de gaz qui n'est absorbable ni par l'alkali ni par l'eau,
qui est contenu dans le haut d'une cloche AEF, _planche IV, fig. 3_,
& dont on veut connoître le volume. On commence par marquer avec une
grande exactitude par le moyen de bandes de papier la hauteur EF de
l'eau ou du mercure. Il ne faut pas se contenter d'appliquer une seule
marque d'un des côtés de la cloche, parce qu'il pourroit rester de
l'incertitude sur le niveau du liquide: il en faut au moins trois ou
même quatre en opposition les unes aux autres.
On doit ensuite, si c'est sur du mercure qu'on opère, faire passer
sous la cloche de l'eau pour déplacer le mercure. Cette opération se
fait facilement avec une bouteille qu'on emplit d'eau à rase: on en
bouche l'orifice avec le doigt, on la renverse & on engage son col sous
la cloche; puis retournant la bouteille, on en fait sortir l'eau qui
s'élève au-dessus de la colonne de mercure & qui la déplace. Lorsque
tout le mercure est ainsi déplacé, on verse de l'eau sur la cuve ABCD,
de manière que le mercure en soit couvert d'un pouce environ. On passe
une assiète ou un vase quelconque très-plat sous la cloche, & on
l'enlève pour la transporter sur une cuve à eau, _planc. V, figures
1 & 2_. Alors on transvase l'air dans une cloche qui a été graduée de
la manière dont je vais l'expliquer, & on juge de la quantité du gaz
par les graduations de la cloche.
A cette première manière de déterminer le volume du gaz, on peut
en substituer une autre qu'il est bon d'employer comme moyen de
vérification. L'air ou le gaz une fois transvasé, on retourne la cloche
qui le contenoit, & on y verse de l'eau jusqu'aux marques EF; on pèse
cette eau, & de son poids on en conclut le volume, d'après cette donnée
qu'un pied cube ou 1728 pouces d'eau pèsent 70 liv. On trouvera à la
fin de cette troisième partie une Table où ces réductions se trouvent
toutes faites.
La manière de graduer les cloches est extrêmement facile, & je vais
en donner le procédé afin que chacun puisse s'en procurer. Il est bon
d'en avoir de plusieurs grandeurs, & même un certain nombre de chaque
grandeur, pour y avoir recours en cas d'accident.
On prend une cloche de cristal un peu forte, longue & étroite; on
l'emplit d'eau dans la cuve représentée _planche V, fig. 1_, & on la
pose sur la tablette ABCD. On doit avoir une place déterminée qui serve
constamment à ce genre d'opération, afin que le niveau de la tablette
sur laquelle on pose la cloche soit toujours le même; on évite par-là
presque la seule erreur dont ce genre d'opération soit susceptible.
D'un autre côté, on choisit une bouteille à gouleau étroit qui, pleine
à rase, contienne juste 6 onces 3 gros 61 grains d'eau, ce qui répond
à un volume de 10 pouces cubiques. Si on ne trouvoit pas de bouteille
qui eût précisément cette capacité, on en prendroit une un peu plus
grande, & on y couleroit un peu de cire fondue avec de la résine, pour
en diminuer la capacité: cette bouteille sert d'étalon pour jauger
la cloche, & voici comme on y procède. On fait passer l'air contenu
dans cette bouteille dans la cloche qu'on se propose de graduer,
puis on fait une marque à la hauteur jusqu'à laquelle est descendue
l'eau. On ajoute une seconde mesure d'air & on fait une nouvelle
marque; on continue ainsi jusqu'à ce que toute l'eau de la cloche ait
été déplacée. Il est important pendant le cours de cette opération,
que la bouteille & la cloche soient maintenues constamment à la même
température, & que cette température differe peu de celle de l'eau de
la cuve. On doit donc éviter d'appliquer les mains sur la cloche, ou
au moins de les y tenir long-tems, pour ne la pas échauffer: si même
on craignoit qu'elle ne l'eût été, il faudroit verser dessus de l'eau
de la cuve pour la rafraîchir. La hauteur du baromètre & du thermomètre
est indifférente pour cette opération, pourvu qu'elle ne varie pas
pendant qu'elle dure.
Lorsque les marques ont été ainsi placées de 10 pouces en 10 pouces
sur la cloche, on y trace une graduation avec une pointe de diamant
emmanchée dans une petite tige de fer. On trouve des diamans ainsi
montés pour un prix modique au Louvre, chez le successeur de Passement.
On peut graduer de la même manière des tubes de cristal pour le
mercure: on les divise alors de pouce en pouce & même de dixièmes
de pouce en dixièmes de pouce. La bouteille qui sert de jauge doit
contenir juste 8 onces 6 gros 25 grains de mercure; c'est le poids
équivalent à un pouce cubique.
Cette manière de déterminer les volumes d'air, au moyen d'une cloche
graduée, comme on vient de l'exposer, a l'avantage de n'exiger aucune
correction pour la différence de hauteur qui existe entre le niveau
de l'eau dans l'intérieur de la cloche, & celui de l'eau de la cuve:
mais il ne dispense pas des corrections relatives à la hauteur du
baromètre & du thermomètre. Lorsqu'on détermine au contraire le volume
de l'air par le poids de l'eau contenue jusqu'aux marques EF, on a une
correction de plus à faire pour la différence des niveaux du fluide
en-dedans & en-dehors de la cloche, comme je l'expliquerai dans le §. V
de ce chapitre.
§. IV.
_De la manière de séparer les unes des autres les différentes espèces
de Gaz._
On n'a présenté dans le paragraphe précédent qu'un cas des plus
simples, celui où l'on se propose de déterminer le volume d'un gaz pur
non absorbable par l'eau: les expériences conduisent ordinairement à
des résultats plus compliqués, & il n'est pas rare d'obtenir à la fois
trois ou quatre espèces de gaz différentes. Je vais essayer de donner
une idée de la manière dont on parvient à les séparer.
Je suppose que j'aye sous la cloche A, _pl. IV, fig. 3_, une quantité
AEF de différens gaz, mêlés ensemble & contenus par du mercure: on
doit commencer par marquer exactement avec des bandes de papier, comme
je l'ai prescrit dans le paragraphe précédent, la hauteur du mercure:
on fait ensuite passer sous la cloche une très-petite quantité d'eau,
d'un pouce cubique, par exemple: si le mêlange de gaz contient du gaz
acide muriatique ou du gaz acide sulfureux, il y aura sur-le-champ
une absorption très-considérable, parce que c'est une propriété de
ces gaz d'être absorbés en grande quantité par l'eau, sur-tout le
gaz acide muriatique. Si le pouce cube d'eau qui a été introduit ne
produit qu'une très-légère absorption & à peine égale à son volume, on
en conclura que le mêlange ne contient ni gaz acide muriatique, ni gaz
acide sulfureux, ni même de gaz ammoniaque; mais on commencera dès-lors
à soupçonner qu'il est mêlangé de gaz acide carbonique, parce qu'en
effet l'eau n'absorbe de ce gaz qu'un volume à peu près égal au sien.
Pour vérifier ce soupçon, on introduira sous la cloche de l'alkali
caustique en liqueur: s'il y a du gaz acide carbonique, on observera
une absorption lente & qui durera plusieurs heures; l'acide carbonique
se combinera avec l'alkali caustique ou potasse, & ce qui restera
ensuite n'en contiendra pas sensiblement.
On n'oubliera pas à la suite de chaque expérience de coller des marques
de papier sur la cloche, à l'endroit où répondra la surface du mercure,
& de les vernir dès qu'elles seront sèches, afin qu'on puisse plonger
la cloche dans l'eau sans risquer de les décoller. Il sera également
nécessaire de tenir note de la différence de niveau entre le mercure de
la cloche & celui de la cuve, ainsi que de la hauteur du baromètre & du
degré du thermomètre.
Lorsqu'on aura ainsi absorbé par l'eau & par la potasse tous les gaz
qui en sont susceptibles, on fera passer de l'eau sous la cloche pour
en déplacer tout le mercure; on couvrira, comme je l'ai prescrit dans
le paragraphe précédent, le mercure de la cuve d'environ deux pouces
d'eau; puis passant par-dessous la cloche une assiète plate, on la
transportera sur la cuve pneumato-chimique à l'eau: là on déterminera
la quantité d'air ou de gaz restant, en la faisant passer dans une
cloche graduée. Cela fait, on en prendra différens essais dans de
petites jarres, & par des expériences préliminaires on cherchera à
reconnoître quels sont à peu près les gaz auxquels on a affaire. On
introduira par exemple dans une des petites jarres remplie de ce gaz
une bougie allumée, comme on le voit représenté _planche V, fig. 8_.
Si la bougie ne s'y éteint pas, on en conclura qu'il contient du gaz
oxygène, & même, suivant que la flamme de la bougie sera plus ou moins
éclatante, on pourra juger s'il en contient plus ou moins que l'air de
l'atmosphère. Dans le cas au contraire où la bougie s'y éteindroit,
on auroit une forte raison de présumer que ce résidu est, pour la
plus grande partie, du gaz azote. Si à l'approche de la bougie le gaz
s'enflamme & brûle paisiblement à la surface avec une flamme de couleur
blanche, on en conclura que c'est du gaz hydrogène pur; si elle est
bleue, on aura lieu d'en conclure que ce gaz est carboné: enfin s'il
brûle avec bruit & détonation, c'est un mêlange de gaz oxygène & de gaz
hydrogène.
On peut encore mêler une portion du même gaz avec du gaz oxygène; s'il
y a vapeurs rouges & absorption, on en conclura qu'il contient du gaz
nitreux.
Ces connoissances préliminaires donnent bien une idée de la qualité
du gaz & de la nature du mêlange; mais elles ne suffisent pas pour
déterminer les proportions & les quantités. Il faut alors avoir recours
à toutes les ressources de l'analyse, & c'est beaucoup que de savoir
à peu près dans quel sens il faut diriger ses efforts. Je suppose que
l'on ait reconnu que le résidu sur lequel on opère soit un mêlange de
gaz azote & de gaz oxygène: pour en reconnoître la proportion, on en
fait passer une quantité déterminée, 100 parties par exemple, dans un
tube gradué de 10 à 12 lignes de diamètre: on y introduit du sulfure
de potasse dissous dans l'eau, & on laisse le gaz en contact avec cette
liqueur; elle absorbe tout le gaz oxygène, & au bout de quelques jours
il ne reste que du gaz azote.
Si au contraire on a reconnu qu'on avoit affaire à du gaz hydrogène, on
en fait passer une quantité déterminée dans un eudiomètre de Volta; on
y joint une première portion de gaz oxygène, qu'on fait détoner avec
lui par l'étincelle électrique: on ajoute une seconde portion du même
gaz oxygène, & on fait détoner de nouveau, & ainsi jusqu'à ce qu'on ait
obtenu la plus grande diminution possible de volume. Il se forme, comme
on sait, dans cette détonation, de l'eau qui est absorbée sur-le-champ;
mais si le gaz hydrogène contenoit du carbone, il se forme en même
tems de l'acide carbonique qui ne s'absorbe pas aussi promptement, &
dont on peut reconnoître la quantité en facilitant son absorption par
l'agitation de l'eau.
Enfin si on a du gaz nitreux, on peut encore en déterminer la quantité,
du moins à peu près, par une addition de gaz oxygène, & d'après la
diminution du volume qui en résulte.
Je m'en tiendrai à ces exemples généraux qui suffisent pour donner une
idée de ce genre d'opérations. Un volume entier ne suffiroit pas,
si l'on vouloit prévoir tous les cas. L'analyse des gaz est un art
avec lequel il faut se familiariser; mais comme ils ont la plupart de
l'affinité les uns avec les autres, il faut avouer qu'on n'est pas
toujours sûr de les avoir complètement séparés. C'est alors qu'il faut
changer de marche & de route, refaire d'autres expériences sous une
autre forme, introduire quelque nouvel agent dans la combinaison, en
écarter d'autres, jusqu'à ce qu'on soit sûr d'avoir saisi la vérité.
§. V.
_Des corrections à faire au volume des Gaz obtenus dans les
expériences, relativement à la pression de l'atmosphère._
C'est une vérité donnée par l'expérience, que les fluides élastiques en
général sont compressibles en raison des poids dont ils sont chargés.
Il est possible que cette loi souffre quelqu'altération aux approches
du degré de compression qui seroit suffisant pour les réduire à l'état
liquide, & de même à un degré de dilatation ou de compression extrême:
mais nous ne sommes pas près de ces limites pour la plupart des gaz que
nous soumettons à des expériences.
Quand je dis que les fluides élastiques sont compressibles en raison
des poids dont ils sont chargés, voici comme il faut entendre cette
proposition.
Tout le monde sait ce que c'est qu'un baromètre. C'est, à proprement
parler, un siphon ABCD, _pl. XII, fig. 16_, plein de mercure dans
la branche AB, plein d'air dans la branche BCD. Si l'on suppose
mentalement cette branche BCD prolongée indéfiniment jusqu'au haut de
notre atmosphère, on verra clairement que le baromètre n'est autre
chose qu'une sorte de balance, un instrument dans lequel on met une
colonne de mercure en équilibre avec une colonne d'air. Mais il est
facile de s'appercevoir que, pour que cet effet ait lieu, il est
parfaitement inutile de prolonger la branche BCD à une aussi grande
hauteur, & que comme le baromètre est plongé dans l'air, la colonne
AB de mercure sera également en équilibre avec une colonne de même
diamètre d'air de l'atmosphère, quoique la branche du siphon BCD soit
coupée en C & qu'on en retranche la partie CD.
La hauteur moyenne d'une colonne de mercure capable de faire équilibre
avec le poids d'une colonne d'air prise depuis le haut de l'atmosphère
jusqu'à la surface de la terre, est de 28 pouces de mercure, du moins
à Paris & même dans les quartiers bas de la ville: ce qui signifie
en d'autres termes que l'air à la surface de la terre à Paris, est
communément pressé par un poids égal à celui d'une colonne de mercure
de 28 pouces de hauteur. C'est ce que j'ai voulu exprimer dans cet
Ouvrage, lorsque j'ai dit en parlant des différens gaz, par exemple du
gaz oxygène, qu'il pesoit 1 once 4 gros le pied cube, sous une pression
de 28 pouces. La hauteur de cette colonne de mercure diminue à mesure
que l'on s'élève & qu'on s'éloigne de la surface de la terre, ou,
pour parler plus rigoureusement, de la ligne de niveau formée par la
surface de la mer; parce qu'il n'y a que la colonne d'air supérieure
au baromètre qui fasse équilibre avec le mercure, & que la pression de
toute la quantité d'air qui est au-dessous du niveau où il est placé,
est nulle par rapport à lui.
Mais, suivant quelle loi le baromètre baisse-t-il à mesure que l'on
s'élève; ou, ce qui revient au même, quelle est la loi suivant laquelle
les différentes couches de l'atmosphère décroissent de densité? C'est
ce qui a beaucoup exercé la sagacité des Physiciens du dernier siècle.
L'expérience suivante a d'abord jetté beaucoup de lumière sur cet objet.
Si l'on prend un siphon de verre ABCDE, _planche XII, fig. 17_,
fermé en E & ouvert en A, & qu'on y introduise quelques gouttes de
mercure pour intercepter la communication entre la branche AB & la
branche BE, il est clair que l'air contenu dans la branche BCDE sera
pressé, comme tout l'air environnant par une colonne égale au poids
de 28 pouces de mercure. Mais si on verse du mercure dans la branche
AB, jusqu'à 28 pouces de hauteur, il est clair que l'air de la branche
BCDE sera pressé par un poids égal à deux fois 28 pouces de mercure;
or l'expérience a démontré qu'alors au lieu d'occuper le volume total
BE, il n'occupera plus que celui CE qui en est précisément la moitié.
Si à cette première colonne de 28 pouces de mercure, on en ajoute deux
autres également de 28 pouces dans la branche AC, l'air de la branche
BCDE sera comprimé par quatre colonnes chacune égale au poids de 28
pouces de mercure, & il n'occupera plus que l'espace DE, c'est-à-dire,
le quart du volume qu'il occupoit au commencement de l'expérience.
De ces résultats qu'on peut varier d'une infinité de manières, on en
a déduit cette loi générale qui paroît applicable à tous les fluides
élastiques, que leur volume décroît proportionnellement aux poids dont
ils sont chargés; ce qui peut aussi s'énoncer en ces termes, que _le
volume de tout fluide élastique est en raison inverse des poids dont
il est comprimé_. Les expériences faites pour la mesure des hautes
montagnes ont pleinement confirmé l'exactitude de ces résultats, &
en supposant qu'ils s'écartent de la vérité, les différences sont
si excessivement petites qu'elles peuvent être regardées comme
rigoureusement nulles dans les expériences chimiques.
Cette loi de la compression des fluides élastiques une fois bien
entendue, il est aisé d'en faire l'application aux corrections
qu'il est indispensable de faire au volume des airs ou gaz dans les
expériences pneumato-chimiques. Ces corrections sont de deux genres;
les unes relatives à la variation du baromètre, les autres relatives à
la colonne d'eau ou de mercure contenus dans les cloches. Je vais faire
en sorte de me rendre intelligible par des exemples: je commencerai par
le cas le plus simple.
Je suppose qu'on ait obtenu 100 pouces de gaz oxygène à 10 degrés
de température, le baromètre marquant 28 pouces 6 lignes. On peut
demander deux choses; la première quel est le volume que les 100 pouces
occuperoient sous une pression de 28 pouces, au lieu de 28 pouces 6
lignes; la seconde quel est le poids des 100 pouces de gaz obtenus?
Pour répondre à ces deux questions, on nommera _x_ le nombre de
pouces cubiques qu'occuperoient les 100 pouces de gaz oxygène, à la
pression de 28 pouces; & puisque les volumes sont en raison inverse
des poids comprimans, on aura 100, pouces : x :: 1/285 : 1/280; d'où
l'on déduit aisément x = 101,786 pouces. C'est-à-dire, que le même air
qui n'occupoit qu'un espace de 100 pouces cubiques, sous une pression
de 28 pouces 6 lignes de mercure, en occuperoit un de 101,786 pouces,
à la pression de 28. Il n'est pas plus difficile de conclure le poids
des mêmes 100 pouces d'air, sous une pression de 28 pouces 6 lignes.
Car puisqu'ils répondent à 101,786 pouces, à la pression de 28 pouces,
& qu'à cette pression & à 10 degrés du thermomètre, le pouce cube
de gaz oxygène pèse un demi-grain; il s'en suit évidemment que les
100 pouces, sous une pression de 28 pouces 6 lignes, pèsent 50,893
grains. On auroit pu arriver directement à cette conséquence par le
raisonnement qui suit: puisque les volumes de l'air, & en général
d'un fluide élastique quelconque, sont en raison inverse des poids
qui le compriment, il en résulte par une conséquence nécessaire que
la pesanteur de ce même air doit croître proportionnellement au poids
comprimant. Si donc, 100 pouces cubiques de gaz oxygène pèsent 50
grains, à la pression de 28 pouces, combien peseront-ils à la pression
de 28,5 pouces, on aura alors cette proportion, 28 : 50 :: 28,5 : x;
d'où l'on conclura également x = 50,893 grains.
Je passe à un cas un peu plus compliqué. Je suppose que la cloche A,
_planche XII, fig. 18_, contienne un gaz quelconque dans sa partie
supérieure ACD; que le reste de cette même cloche soit rempli de
mercure au-dessous de CD, & que le tout soit plongé dans un bassin
GHIK contenant du mercure jusqu'en EF. Enfin, je suppose encore que
la différence CE de la hauteur du mercure dans la cloche & dans le
bassin soit de 6 pouces, & que la hauteur du baromètre soit de 27
pouces 6 lignes. Il est clair que d'après ces données, l'air contenu
dans la capacité ACD est pressé par le poids de l'atmosphère, diminué
du poids de la colonne de mercure CE. La force qui le presse est donc
égale à 27,5 pouces - 6, pouces = 21,5 pouces. Cet air est donc moins
pressé que ne l'est l'air de l'atmosphère à la hauteur moyenne du
baromètre: il occupe donc plus d'espace qu'il n'en devroit occuper,
& la différence est précisément proportionnelle à la différence des
poids qui le compriment. Si donc après avoir mesuré l'espace ABC,
on l'a trouvé, par exemple, de 120 pouces cubiques, il faudra pour
ramener le volume du gaz à celui qu'il occuperoit, à une pression de 28
pouces, faire la proportion suivante: 120 pouces est au volume cherché
que j'appellerai _x_, comme 1/21,5 est à 1/28; d'où l'on déduira x =
(120×21,5)/28 = 92,143 pouces.
On a le choix dans ces sortes de calculs, ou de réduire en lignes la
hauteur du baromètre, ainsi que la différence du niveau du mercure
en-dedans & en-dehors de la cloche, ou de l'exprimer en fractions
décimales de pouces. Je préfère ce dernier parti, qui rend le calcul
plus court & plus facile. On ne doit point négliger les méthodes
d'abréviations pour les opérations qui se répètent souvent: j'ai joint
en conséquence à la suite de cette troisième partie, sous le Nº. IV,
une table qui exprime les fractions décimales de pouces correspondantes
aux lignes & fractions de lignes. Rien ne sera plus aisé, d'après cette
table, que de réduire en fractions décimales de pouces les hauteurs du
mercure qu'on aura observées en lignes.
On a des corrections semblables à faire lorsqu'on opère dans l'appareil
pneumato-chimique à l'eau. Il faut également, pour obtenir des
résultats rigoureux, tenir compte de la différence de hauteur de
l'eau en-dehors & en-dedans de la cloche. Mais, comme c'est en pouces
& lignes du baromètre, & par conséquent en pouces & lignes de mercure,
que s'exprime la pression de l'atmosphère, & qu'on ne peut additionner
ensemble que des quantités homogènes, on est obligé de réduire les
différences de niveau exprimées en pouces & lignes d'eau, en une
hauteur équivalente de mercure. On part, pour cette conversion, de
cette donnée, que le mercure est 13,5681 fois aussi pesant que l'eau.
On trouve à la fin de cet Ouvrage sous le Nº. V, une table à l'aide de
laquelle on peut faire promptement et facilement cette réduction.
§. VI.
_Des Corrections relatives aux différens degrés du Thermomètre._
De même que pour avoir le poids de l'air & des gaz il est nécessaire
de les réduire à une pression constante, telle que celle de 28
pouces de mercure; de même aussi il est nécessaire de les réduire à
une température déterminée: car puisque les fluides élastiques sont
susceptibles de se dilater par la chaleur & de se condenser par le
froid, il en résulte nécessairement qu'ils changent de densité, & que
leur pesanteur n'est plus la même sous un volume donné. La température
de 10 degrés étant moyenne entre les chaleurs de l'été & les froids de
l'hiver, cette température étant celle des souterrains, & celle en même
tems dont il est le plus facile de se rapprocher dans presque toutes
les saisons de l'année, c'est celle que j'ai choisie pour y ramener les
airs ou gaz.
M. de Luc a trouvé que l'air de l'atmosphère augmentoit de 1/215 de
son volume par chaque degré du thermomètre à mercure divisé en 81
degrés de la glace à l'eau bouillante; ce qui donne pour un degré du
thermomètre à mercure divisé en 80 parties, 1/211. Les expériences de
M. Monge sembleroient annoncer que le gaz hydrogène est susceptible
d'une dilatation un peu plus forte; il l'a trouvée de 1/180. A l'égard
de la dilatation des autres gaz, nous n'avons pas encore d'expériences
très-exactes; celles du moins qui existent n'ont pas été publiées. Il
paroît cependant, à en juger par les tentatives que l'on connoît, que
leur dilatabilité s'éloigne peu de celle de l'air commun. Je crois
donc pouvoir supposer que l'air de l'atmosphère se dilate de 1/210 par
chaque degré du thermomètre, & le gaz hydrogène de 1/190: mais comme
il reste quelque incertitude sur ces déterminations, il faut, autant
qu'il est possible, n'opérer qu'à une température peu éloignée de 10
degrés. Les erreurs qu'on peut alors commettre dans des corrections
relatives au degré du thermomètre, ne sont d'aucune conséquence.
Le calcul à faire pour ces corrections est extrêmement facile; il
consiste à diviser le volume de l'air obtenu par 210, & à multiplier
le nombre trouvé par celui des degrés du thermomètre supérieur ou
inférieur à 10 degrés. Cette correction est négative au-dessus de dix
degrés, & additive au-dessous. Le résultat qu'on obtient est le volume
réel de l'air à la température de 10 degrés.
On abrège & on facilite beaucoup tous ces calculs, en employant des
tables de logarithmes.
§. VII.
_Modèle de calcul pour les Corrections relatives au degré de pression &
de température._
Maintenant que j'ai indiqué la manière de déterminer le volume des
airs ou gaz & de faire à ce volume les corrections relatives à la
pression & à la température, il me reste à donner un exemple pris dans
un cas compliqué, afin de mieux faire sentir l'usage des tables qui se
trouvent à la fin de cet Ouvrage.
_Exemple._
On a renfermé dans une cloche A, _pl. IV, fig. 3_, une quantité d'air
AEF, qui s'est trouvée occuper un volume de 353 pouces cubiques. Cet
air étoit contenu par de l'eau, & la hauteur EL de la colonne d'eau
dans l'intérieur de la cloche étoit de 4 pouces & demi au-dessus du
niveau de celle de la cuve; enfin le baromètre étoit à 27 pouces 9
lignes & demie, & le thermomètre à 15 degrés.
On a brûlé dans cet air une substance quelconque, telle que du
phosphore, dont le résultat est l'acide phosphorique qui, loin d'être
dans l'état de gaz, est au contraire dans l'état concret. L'air restant
après la combustion occupoit un volume de 295 pouces; la hauteur
de l'eau dans l'intérieur de la cloche étoit de 7 pouces au-dessus
de celle de la cuve, le baromètre à 27 pouces 9 lignes 1/4, & le
thermomètre à 16 degrés.
Il est question, d'après ces données, de déterminer quel est le volume
de l'air avant & après la combustion, & d'en conclure le volume de la
partie qui a été absorbée.
_Calcul avant la combustion._
L'air contenu dans la cloche occupoit un volume de 353 pouces.
Mais il n'étoit pressé que par une colonne pouces
de 27 pouces 9 lignes 1/2, ou en fractions décimales
de pouces (_voyez_ table, Nº. IV.) de 27,79167
Sur quoi il y a encore à déduire la différence de
niveau de 4 pouces 1/2 d'eau; ce qui répond
en mercure (_voyez_ la table, Nº. V.) à 0,33166
--------
La pression réelle dont cet air étoit chargé,
n'étoit donc que de 27,46001
--------
Le volume des fluides élastiques diminuant en général en raison inverse
des poids qui les compriment, il est clair, d'après ce que nous avons
dit plus haut, que pour avoir le volume des 353 pouces sous une
pression de 28 pouces, il faudra dire: