Gérard-Joseph Christian

“ Le volume de l'air qui se raréfie, augmente donc en raison de la diminution de la pression ; on ne sait pas à quelles limites la raréfaction de ce fluide peut s'arrêter; on sait seulement qu'elle peut s'étendre fort loin et augmenter plus de trois cent fois un volume d'air donné.
Pour diminuer ou pour augmenter le volume d'une quantité d'air donnée, il n'est pas toujours nécessaire de diminuer ou d'augmenter la pression à laquelle il est soumis : l'air se dilate, se raréfie par la chaleur, et se contracte et semble se comprimer par un abaissement de température, par le froid. ”

“ Dans la rotation d'une poulie ou d'un tambour , c'est une suite non interrompue de leviers qui viennent se présenter successivement à l'action de la puissance, et qui ne sont que les diamètres de la poulie ou du tambour.
On voit que pour tenir en équilibre un fardeau au moyen d'une poulie ou d'un tambour , il faut que la puissance soit susceptible d'autant d'effort de masse que la résistance a de masse elle-même, puisque le bras de levier de l'une est le rayon, et celui de l'autre le rayon aussi. ”

“ Les physiciens donnent le nom de pouvoir émissif à cette faculté qu'a le corps échauffé de lancer, dans l'espace, le calorique qu'il recèle. Le pouvoir émissif d'un corps est d'autant plus grand que ce corps est élevé à une plus haute température,
et vous perdez d'autant plus de chaleur par l'intermédiaire d'un corps que vous l'aurez plus échauffé, et que vous l'aurez plus rapproché d'autres corps disposés à recueillir la chaleur qui émane de celui-là. ”

“ Vous venez d'avoir sous les yeux une image imparfaite ou plutôt le squelette d'un certain genre de machine à vapeur, c'est-à-dire, d'un mode d'application de la force motrice de la vapeur, lequel est à cette force, ce qu'une roue hydraulique, ce qu'une machine à colonne d'eau sont à la force motrice de ce fluide, ce qu'un manège est à la force du cheval, ce qu'une manivelle est à la force de l'homme. ”

“ Puis donc que, dans tout état de choses, un foyer en activité de service est toujours environné de corps solides, il s'agit de bien connaître et d'apprécier la nature des relations du calorique avec ces corps, et les phénomènes qu'ils présentent lorsqu'ils en sont pénétrés. 1 Tous les corps solides indistinctement reçoivent du calorique dans leur sein, soit, ainsi que nous l'avons dit plus haut, par leur contact immédiat avec le corps en combustion, soit à distance, en vertu de la propriété qu'a ce fluide de se mouvoir avec une grande vitesse en rayonnant dans l'espace. ”

“ Dans cet état de choses, on voit manifestement qu'entre les faits que nous venons de recueillir, au sujet de l'impulsion du vent sur une surface en repos, ou, ce qui revient au même, de la résistance de l'air en repos à une surface en mouvement, on voit, disons-nous, qu'il y a une bien grande lacune entre ces faits et les moyens d'évaluer la puissance mécanique du vent, telle que l'industrie l'emploie. ”

“ Mais si, la résistance venant à céder, l'espace s'agrandit devant une portion limitée de vapeur, séparée, ne fut-ce qu'un instant, de l'eau qui
la produit, cette vapeur se détend, sa température et sa densité diminuent, ainsi que sa force, à mesure que l'espace s'agrandit ; l'expansion de la vapeur est donc une force décroissante qui ne peut imprimer à une résistance constante qu'une vitesse décroissante. ”

“ Nous entendons par modification du mouvement moteur, les moyens spéciaux de le régulariser, de l'accumuler, de l'accélérer, de le retarder, de le suspendre, etc., etc.
La force motrice peut être rarement considérée comme une suite non interrompue de pressions ou d'impulsions égales dans tous les instans; et il arrive souvent que le travail ne présente pas non plus, dans tous les instans, le même degré de résistance. ”

“ Pour appeler donc une attention égale sur tous les détails dans lesquels nous allons entrer, sur les faits si nombreux qui nous semblent se rattacher à l'usage qu'on fait ou qu'on peut faire de la vapeur comme puissance mécanique, nous croyons devoir montrer d'abord le jeu pur et simple des machines à vapeur, telles qu'elles auraient pu se présenter aux premières inspirations du génie de l'invention, ainsi que les phénomènes principaux sur lesquels ce jeu est fondé et que nous ne ferons qu'énoncer, nous réservant de les expliquer et de les évaluer plus loin. ”

“ Quand l'eau bout dans une chaudière appliquée à un appareil de ce genre, elle est à une température plus élevée que 100 degrés centigrades, et d'autant plus élevée que le piston, qui n'est au fond qu'un couvercle mobile, est plus chargé par la résistance du travail. Chaque portion de vapeur qui s'échappe, a la même température que le liquide qui l'a formée, et elle emporte avec elle, comme nous l'avons dit ci-dessus, des quantités telles de calorique latent, que la température du liquide baisserait promptement, s'il ne réparait pas à chaque instant ses pertes par l'action du foyer comburant. ”

“ Puisque la vapeur a la propriété de chasser l'air d'une capacité, de prendre sa place et de faire le vide en se condensant par sa mise en contact avec un jet d'eau froide, nous voyons manifestement que par son intermédiaire il est possible de faire usage de la pression atmosphérique comme force motrice dans ce cas la vapeur ne sera plus qu'une sorte de moteur indirect dont toute l'action se bornera à faire le vide ; l'air sera puissance directe. ”

“ Si l'on réfléchit sur tout ce que nous venons de dire, concernant les bases sur lesquelles on peut raisonnablement asseoir l'évaluation de la puissance effective des divers systèmes de machines à vapeur, on trouvera qu'il n'y a de généralement applicable que ce que nous avons appris sur la tension de la vapeur, sur son action, à divers degrés de vitesse, sur sa force expansive, enfin que ce qui est relatif à l'effet du vide et de la condensation, sur la puissance mécanique. ”

“ La théorie du refroidissement la plus généralement admise, théorie qui se fonde sur la tendance du calorique à se mettre en équilibre , est celle de M. Prévost, de Genève. Il considère le calorique comme un fluide dont chaque molécule, lorsqu'il est à l'état de liberté, se meut avec une vitesse extrême. Les corps chauds émettent des rayons caloriliques dans tous les sens, mais les molécules en sont tellement écartées , que plusieurs faisceaux de ces rayons peuvent, comme ceux de la lumière, s'entrecroiser sans se troubler mutuellement dans leurs directions.. ”

“ Il s'en faut de beaucoup qu'il en soit de même dans le service de l'air agissant par impulsion. Il est de tous les moteurs le plus capricieux et le plus variable ; il est le plus difficile à maîtriser et à régler; il n'est constant, ni dans sa puissance , ni dans sa direction ; tantôt rien ne résiste à sa violence, et tantôt il n'est pas en état d'imprimer le moindre mouvement, à ce qu'on a soumis a son action.
C'est quelquefois inopinément que sa force change de direction pour en prendre une opposée, ou bien qu'elle s'accroît outre mesure, ou qu'elle diminue de même. ”

“ L'air est un fluide pesant, compressible, élastique , et susceptible de dilatation par la chaleur. On ne peut parvenir, par aucun moyen connu, à lui faire perdre ce caractère de fluide invisible qui lui appartient avec quelques autres corps de la nature.
Il enveloppe le globe terrestre, qu'il presse sur tous les points, avec la force que lui donnent et sa densité et l'épaisseur, ou si l'on veut la hauteur de la couche qui repose sur la surface de la terre. ”

“ APRÈS ce que nous venons de voir des propriétés de la vapeur, il est temps de nous rapprocher de ses applications industrielles, et la première question qui semble devoir s'offrir à notre examen est de savoir combien il faut dépenser de combustible pour produire telle quantité de vapeur, douée de tel degré de force, ou, en d'autres termes, à combien revient la production d'un nombre déterminé de mètres cubes de vapeur à un degré de tension donné. ”

“ Admettons d'abord que la chaudière soit remplie d'eau, et que l'orifice soit très-grand par rapport à la surface du liquide qu'elle renferme, qu'il soit le quart, par exemple; nous savons que l'eau ne dépassera pas le terme de l'ébullition, parce que la vapeur, qui se dissipe au fur et à mesure qu'elle se forme, emporte avec elle autant de chaleur que le foyer peut lui en donner. ”

“ On ne fait usage que de ce dernier mode, lorsqu'on veut produire une chaleur durable à différens degrés d'intensité.
Non-seulement ce mode est le moins coûteux, mais il sera peut-être toujours le seul praticable.
On donne vulgairement le nom de combustion au développement de l'action de cette force chimique; action invisible , naturelle comme celle de la pesanteur, d'une puissance incalculable, et qui , pour être mise en jeu, n'exige de l'homme d'autre sacrifice que celui du corps combustible qu'on lui donne à dévorer. ”

“ On sait que le volant est ou une roue de fonte d'un grand diamètre ou de simples rayons de roue , sans jantes, chargés l'une à la circonférence, et les autres à leurs extrémités, de poids plus ou moins lourds. Il doit être disposé de manière à tourner fort librement sur les tourrillons de son axe ; et en général toutes les parties qui le composent doivent être parfaitement en équilibre sur cet axe.
Nous disons en général, car on charge quelquefois une portion de sa circonférence plus que l'autre, et notamment dans quelques machines à vapeur à simple effet. ”

“ Il paraît donc que pour faire servir le vent de moteur, sans le secours d'aucune force étrangère, il faut que plusieurs surfaces soient disposées de telle façon que l'une étant entraînée en amène une autre au vent, et qu'ainsi elles se présentent successivement à son action ; ou bien encore que par la situation particulière de chacune, par rapport au vent, elles tendent toutes ensemble à se mouvoir autour d'un point fixe, lorsqu'elles éprouvent l'impulsion du vent. ”

“ S'il était possible que le vide fût absolu dans le condenseur, le calcul serait tout aussi simple que précédemment : c'est une quantité équivalente à la valeur de la pression atmosphérique qu'il faut ajouter à la tension de la vapeur sur l'atmosphère; mais comme le vide ne peut jamais être que partiel, la puissance effective n'est que la différence qu'il y a entre la tension de la vapeur dans la chaudière, et celle qui règne dans le condenseur. ”

“ Nous pouvons donc conclure de ces faits que ce serait une grande erreur de croire qu'un corps solide parvenu au point de se fondre n'exigerait plus que très-peu de calorique pour entrer en fusion. Vous venez de voir que ce changement d'état en consomme, en absorbe beaucoup, puisque la glace à o degré exige 75 degrés de chaleur pour devenir liquide à o degré.
On nomme latent le calorique qui se combine et semble disparaître dans le passage d'un corps de l'état solide à l'état liquide ; et ce calorique latent redevient libre et reparaît lorsque le corps passe de la liquidité à la solidité. ”

“ Tout le calorique qui entre comme, principe constituant dans la composition de la vapeur, ne se manifeste pas aux instrumens employés pour en mesurer la quantité absolue. Si la vapeur est comprimée sur elle-même, sans condensation aucune, elle montre d'autant plus de chaleur sensible, que la compression est plus forte ; si elle peut se raréfier, sans obstacle, elle semble se refroidir, parce qu'une portion de chaleur, qui affectait nos instrumens, devient latente, ce qui veut dire qu'elle ne les affecte plus. ”

“ La puissance se trouve agir quelquefois entre la résistance et le point d'appui : elle agit ainsi sur la perche à laquelle on a attaché un filet pour la pêche; le pêcheur appuie le bout de cette perche contre son corps, le filet qu'il élève hors de l'eau est la résistance, et ses mains appliquées entre la résistance et l'autre bout de la perche représentent la puissance. On n'emploie cette dernière espèce de levier que lorsque la puissance doit agir dans un espace resserré avec peu de vitesse, et que la résistance doit se mouvoir avec une plus grande vitesse. ”

“ On donne ordinairement au foyer d'une chaudière à vapeur des dimensions telles que si l'on faisait autant de feu que la grandeur de ce foyer le permet, on pourrait élever la température à un point qui présenterait les plus grands dangers. Cependant on n'a jamais le projet d'aller jusque-là, et même l'on n'a pas besoin d'une vapeur à ce haut degré de tension, pour le service auquel on la destine. Ainsi donc voilà une construction qui n'est pas appropriée à l'usage qu'on en veut faire, et un excès de dimensions qui ne peut avoir d'utilité sous aucun rapport, et qui présente beaucoup de dangers. ”

“ Nous acquerrons plus loin la certitude que le vide que nous pouvons produire dans notre appareil, par des injections d'eau froide , n'est jamais parfait, et qu'au lieu du vide, nous avons, sous le piston , de l'air encore ou de la vapeur ; mais la tension de ces fluides affaiblis est à divers degrés au-dessous de la pression naturelle de l'atmosphère ; d'où il résulte que plus la tension de ces fluides est affaiblie, plus votre puissance mécanique a d'efficacité et d'énergie. ”

“ Pour chercher par le raisonnement la valeur de l'impulsion du vent sur des ailes qui se meuvent, il faut considérer qu'elles ne suivent pas la direction du vent, dans leur mouvement mais qu'elles tournent dans un plan perpendiculaire à cette direction; de sorte que la vitesse qu'elles acquièrent ne peut en aucun cas les soustraire à l'action du vent; cette vitesse s'accélère donc de plus en plus, jusqu'à ce que la somme des résistances limite cet accroissement et amène le mouvement uniforme. ”

“ Mais la vapeur, comme puissance mécanique n'est pas donnée, dans la nature, comme l'eau, le vent, les moteurs animés ; il faut la produire par l'action du feu sur l'eau, il faut la contenir dans des enveloppes assez solides pour vous mettre à l'abri de son explosion , et disposées de manière à pouvoir user de cette force comme vous le trouvez bon; il faut diriger son action , la régler, la renouveler, la transformer, et enfin savoir anéantir ou disperser chaque portion de cette puissance après l'action instantanée que vous lui avez fait exercer. ”

“ D'où il suit qu'avec un feu entretenu au même degré d'intensité, il suffit, pour faire varier la tension de la vapeur, d'augmenter ou de diminuer, d'une certaine quantité, l'orifice de sortie ; mais comme le feu doit rester le même, et qu'on évapore autant d'eau, dans le même temps , quel que soit l'orifice, il semble évident que les dépenses qu'il faut faire pour produire de la vapeur, sont sensiblement les mêmes, soit qu'on forme de la vapeur à une atmosphère de pression , ou qu'on en forme à plusieurs atmosphères ”

“ Si la longueur d'un corps était telle que le nombre des couches qui le composent excédât celui des doses de calorique avec lesquelles une de ces couches peut s'unir, il est évident que le calorique ne pourrait être éonduit à travers le corps, c'est-à-dire que celles de ces couches qui se trouveraient les plus éloignées de la source du calorique ne pourraient acquérir aucun accroissement de température. ”