Gaz parfait

“ Bref, ne peut-on supposer que les lois des gaz parfaits s’appliquent encore aux émulsions faites de grains visibles ?
J’ai cherché dans ce sens une expérience cruciale qui pût donner une base expérimentale solide pour attaquer ou défendre la théorie cinétique. Voici celle qui m’a paru la plus simple.
54. — La répartition d’équilibre dans une colonne gazeuse verticale. — Tout le monde sait que l’air est plus raréfié sur les montagnes qu’au niveau de la mer, et que, de façon générale, une colonne verticale de gaz s’écrase sous son propre poids. ”

“ C'est un fait généralement admis que, quand le gaz passe d'abord sur un sel de chaux, tel que le nitrate, le sulfate ou le muriate, et ensuite à travers un purificateur à la chaux sèche, on obtient le degré le plus parfait d'épuration. ”

“ Or n’est-ce pas un important progrès matériel, que l’application du gaz, non seulement à l’éclairage des villes et des habitations, mais encore aux usages domestiques et aux multiples besoins de l’industrie ?
On reconnaît là un des innombrables bienfaits dont le monde civilisé est redevable au génie moderne, à ce XIXe siècle, si fécond en inventions et en découvertes de toute sorte, aussi étonnantes qu’elles sont utiles à l’humanité ! Oui, le siècle où nous vivons est, sous ce rapport, un siècle incomparable ”

“ Quels sont les phénomènes dont la cheminée et le tuyau sont le théâtre?
Vous savez déjà que la combustion n'est autre chose que la combinaison avec le combustible de l'un des gaz dont le mélange constitue l'air, et qu'on appelle l'oxygène. Cette combinaison a lieu avec un grand développement de chaleur, et c'est cette chaleur que nous employons à chauffer nos appartements.
Mais cette combinaison ne détruit, n'anéantit ni le combustible, ni l'oxygène. Anéantir est un mot aussi impossible à comprendre que le mot créer. La matière ne se détruit pas plus qu'elle ne se crée. ”

“ Quand les combustibles renferment, outre le carbone, de l'eau toute formée ou de l'oxygène et de l'hydrogène dans les proportions nécessaires pour la produire, on ne peut plus regarder le volume de gaz qui se dégage comme égal au volume d'air appelé, dilaté à la température de la cheminée, car il en diffère par le volume de vapeur produite. ”

“ Rien ne se perd dans la nature, ainsi dans la combustion du bois, du charbon de terre, du charbon de bois, du coke, etc., les produits qui prennent naissance sont variables, mais ils se répandent tous dans l'atmosphère sous, forme de gaz visibles ou invisibles. Dans le gaz d'éclairage bien épuré, on obtient comme produits de combustion de la vapeur d'eau et de l'acide carbonique; la vapeur d'eau provient de la combinaison de l'oxygène atmosphérique avec l'hydrogène du gaz. L'acide carbonique résulte d'une autre combinaison de l'oxygène avec le carbone contenu aussi dans le gaz. ”

“ Le manque de concordance s'explique parfaitement par la variété des éléments qui interviennent dans la formation des gaz. La composition dépend en effet de la nature du combustible, de son épaisseur et de sa répartition sur la grille, de l'activité du tirage, de la période de la combustion, de la position de la prise de gaz, etc. Le puisage des gaz se faisant en général pendant un temps très court, on a une composition qui correspond à un état particulier et local et qui se modifie à chaque instant. ”

“ On peut réduire la perte, en abaissant utilement la température par la décomposition d'une certaine quantité d'eau ou de vapeur, en hydrogène et en oxygène. Ce dernier gaz s'unit au carbone pour former de l'oxyde de carbone, en diminuant la proportion d'air nécessaire, tandis que l'hydrogène augmente la masse des gaz combustibles. ”

“ Et quand j'ai dit, tout à l'heure, que leurs molécules deviennent si rares qu'elles disparaissent aux yeux, je me suis mal exprimé, car un grand nombre de gaz, le plus grand nombre même, sont invisibles. Faisant partie de la matière, ils frappent nos sens, et souvent même trop pour notre plaisir, comme le gaz ammoniac, qui sent si mauvais qu'on ne peut le respirer sans pleurer. Ceux qui ont dégraissé des habits avec de l'eau où l'on a fait dissoudre ce gaz en savent quelque chose. ”

“ Quand nous nous occuperons du carbone et de ses combinaisons avec l'hydrogène, nous dirons un mot de l'éclairage au gaz et nous nous étendrons davantage sur l'utilité qu'on peut retirer de la flamme dans un chauffage bien entendu. ”

“ On comprend bien mal cet ingénieux procédé lorsqu’on s’imagine que le gaz aqueux ne va porter au loin, dans les tuyaux où il circule, que la chaleur sensible ou thermométrique : les principaux effets sont dus à la chaleur de composition, à la chaleur cachée, à la chaleur latente qui se dégage au moment où le contact de surfaces froides ramène la vapeur de l’état gazeux à l’état liquide. ”

“ Marchant ainsi de surprise en surprise, d’un hasard à l’autre, il en arrive à établir que ce gaz est un produit nouveau, homogène, la partie respirable et comburante de l’air, magnifique conclusion sans doute, mais qui, loin de prouver que le génie n’est qu’un mot, ou qu’on peut s’en passer, prouve seulement combien est grande la puissance de l’expérimentation ”

“ Il faut en conclure que le carbone de cette houille dégage plus de chaleur que le charbon de bois, car les 0,0441 d'hydrogène du combustible, que nous assimilons à de l'hydrogène libre, dégagent évidemment moins de 279 calories.
31. Calcul du pouvoir calorifique des gaz. — Les combustibles gazeux qu'on emploie dans l'industrie sont des mélanges, en proportions variables, de gaz des marais, de gaz hydrogène, d'oxyde de carbone et de gaz oléfiant. Comme on connaît la puissance calorifique de chacun de ces corps, il est facile de calculer celle de leur mélange. ”

“ Si la lumière n’est qu’une modification de la chaleur, ou une simple circonstance de sa manifestation, ou une partie composante de l’hydrogène, le gaz oxygène sera de l’eau privée de son hydrogène mais unie à de la chaleur latente. ”

“ Pour le gaz notamment, il est bien certain que l'emploi des calorifères sans tuyaux a fait considérer souvent ce mode de chauffage comme malsain, nauséabond, etc., tandis qu'avec de bons appareils, le gaz devient le combustible le plus commode, le plus propre, le plus instantané et dont la chaleur peut-être le mieux réglée. ”

“ Les changements d'état, où tantôt la victoire de l'attraction sur la chaleur rapproche jusqu'à en faire des molécules liquides les molécules indisciplinées d'un gaz, ou fixe invariablement en un corps solide les mobiles atomes d'un liquide, et tantôt au contraire la victoire de la chaleur sur l'attraction rend aux molécules solidifiées d'un liquide leur mobilité, ou, plus chauffées encore, leur permet de s'envoler en gaz. ”

“ Allumons une bougie : que se passe-t-il donc? Du moment où nous mettons le feu à la mèche, celle-ci, disons-nous, imprégnée d'un corps gras, décompose en brûlant ce corps gras et produit des gaz qui se combinent avec l'oxygène et donnent de la flamme. Il y a du reste continuité du phénomène, c'est-à-dire production continue de gaz combustible qui se transforme en flamme : la chaleur de ce gaz, en effet, fait fondre le corps gras, la stéarine; celle-ci monte par capillarité dans la mèche et, sous l'influence de la chaleur, donne naissance à un nouvel afflux de gaz. ”

“ Cette confusion, que les savants du dernier siècle faisaient encore, nous l'avons vu plus haut, existe toujours aujourd'hui dans l'esprit de bien des personnes qui n'ont pas une notion bien nette de la nature physique des gaz et de la vapeur, laquelle n'est autre chose qu'un liquide devenu gazeux sous l'influence d'un accroissement de température ou d'une diminution de pression.
La vapeur d'eau est un gaz d'une parfaite transparence, dont l'accumulation dans l'atmosphère ne produit immédiatement aucun trouble. ”

“ Il n'y a, vous le savez, rien de remuant comme un gaz, et si l'on permettait aux molécules échauffées d'aller à tort et à travers fraterniser avec celles qui ne le sont pas, elles leur auraient vite communiqué leur chaleur, sans que le gaz cesse pour cela d'être mauvais conducteur, de même que notre thermomètre montant tout à l'heure au haut du vase ne prouvait rien en faveur de la conductibilité de l'eau dans laquelle il était plongé. ”

“ Que l’on veuille bien admettre un instant avec nous, que le chauffage par le gaz hydrogène pur soit installé dans nos maisons. Supposez donc, cher lecteur, qu’au lieu de vous chauffer, devant le traditionnel foyer de votre cheminée, à l’aide d’un feu de bois qui rôtit vos tibias, pendant qu’un courant d’air froid, qui se glisse sournoisement par-dessous la porte, vient vous glacer les talons et le dos ; supposez que votre appartement soit soumis à la douce influence du calorique émané d’un jet de gaz hydrogène artistement disposé. ”

“ Il reste des parcelles de carbone non unis à l'oxygène, qui sont entraînés par des gaz chauds: le gaz carbonique, la vapeur d'eau et un peu d'hydrogène. Ces parcelles sont à une température de 1.5000 comme les gaz, et brillent. C'est ce mélange de gaz et de carbone incandescent qui constitue la flamme. On s'aperçoit de la présence du charbon dans la flamme en y mettant une soucoupe froide qui se couvre de noir de fumée. Il y a aussi, sur la soucoupe,
des gouttelettes d'eau qui décèlent la présence de vapeur d'eau dans la flamme. ”

“ Quant aux choses invisibles d’une façon permanente, ce sont des gaz, impalpables et fort loin de... »
— « Qui vous a dit qu’il ne pouvait exister de gaz palpables ? »
— « Ce ne serait plus des gaz, par définition. L’air ne devient palpable que liquéfié, sous de hautes pressions, quand il se métamorphose de gaz en liquide... »
— « Bravo, jeune homme ! Mais, dites-moi : ce liquide lui-même, ce « gaz honoraire », peut devenir glaçon ; et pourquoi ce gaz, — devenu de la sorte un solide, perdrait-il forcément sa vertu d’invisibilité ? Il ne faudrait qu’une exception bien peu exceptionnelle ! ”

“ On conçoit que les molécules des deux gaz, jusque-là disséminées et indépendantes, puissent, sous des influences encore inexpliquées, mais reconnues, s’attirer, se rapprocher, se réunir deux à deux, et enfin se souder l’une à l’autre pour ne plus former qu’un centre matériel dont l’existence persistera. ”

“ Un quart d’heure après la sortie il trouve un mélange de vapeur d’eau, d’oxygène, d’azote et de gaz carbonique ; enfin au bout d’une ou deux heures le gaz carbonique et la vapeur d’eau ont disparu, et on ne trouve plus que les gaz de l’air. ”

“ Un gaz, détendu brusquement, se refroidit, car, pour le ramener à sa température primitive, il faudrait lui fournir la masse de calorique que contiendrait un espace vide égal à son accroissement de volume. Un gaz, comprimé rapidement, se réchauffe, car, pour empêcher sa température de varier, il faudrait lui ôter une quantité de chaleur précisément égale à celle qui remplirait un espace vide égal à la contraction qu’il a subie : « C’est la réduction du volume, la disparition de l’espace qui fait surabonder le calorique. » ”

“ Toute la différence qu'ils présentent dans leur action est dans le nombre des individus qu'ils affectent.
Auriez-vous, mon ami, le désir de savoir quel est le gaz qui exerce une si funeste influence sur notre pauvre machine, qu'un souffle, hélas! peut détraquer? Je ne saurais vous le dire, pas plus que nos maîtres en pathologie ou en chimie. Quelques-uns, cependant, prétendent que ce gaz est l'hydrogène carboné, qu'ils appellent gaz des marais; d'autres, que c'est l'hydrogène sulfuré; d'autres, l'acide carbonique ”

“ Quand on a affaire à un combustible solide comme le charbon de bois, par exemple, il faut nécessairement le surveiller, l'entretenir en le renouvelant de temps à autre, et en agissant que par tâtonnement, tandis qu'au contraire, quand on emploie le gaz ayant une action calorifique constante, sa direction est des plus simples et des plus faciles; tout est subordonné au réglage d'un robinet soumis à la volonté exclusive de la ménagère ; aussi ce n'est pas sans raison qu'on apprécie aujourd'hui tous les avantages qu'on peut tirer du gaz employé à la cuisson des aliments. ”

“ En effet, l'acte de la respiration, chez un adulte, rejette dix-huit litres d'acide carbonique par heure, et si vous ajoutez à ce chiffre l'appoint fourni par l'éclairage des lampes à pétrole, à l'huile et au gaz, lesquelles déversent, par
la combustion, du gaz irrespirable et surchauffé, il existe, accumulée au plafond, une somme considérable de gaz méphitiques que nous ferons évacuer par un orifice en communication avec l'air extérieur, et muni d'une fermeture à soupape, pour permettre d'en régler le fonctionnement. ”

“ L'air peut ainsi affluer à peu près également dans tous les points de la masse en combustion. On prend, en outre, des dispositions pour assurer le mélange des gaz combustibles et de l'air et aussi pour éviter un trop grand refroidissement. ”

“ La chaleur transmise, à travers la masse, par les gaz de la combustion qui se dégagent du bas, produit la distillation des couches supérieures; le mélange de gaz, oxyde de carbone, hydrogènes carbonés, etc., s'échappe par un orifice placé près du sommet et il est conduit par des tuyaux aux foyers spéciaux où la combustion doit s'effectuer.
Les gaz qui sortent du gazogène ont une température qui dépend de la nature du combustible; avec la tourbe et le bois, elle ne dépasse pas quelquefois 300°, tandis qu'elle s'élève à 7 et 800° et au-dessus avec la houille et le coke. ”

“ Toutes ces variétés de combustion prouvent que le gaz a cela de particulier qu'il se prête facilement aux applications qui lui sont propres et qui seront de notre part l'objet d'une étude spéciale dans le cours de cet ouvrage.
La combustion d'un corps quelconque à l'état solide ou gazeux développe une quantité de chaleur correspondante à la puissance calorifique des éléments qui le constituent et qui sont soumis à l'action comburante de l'oxygène. ”