Thermo-cautère

“ Extension du principe de la conservation de l’énergie Dans l’hypothèse que nous examinons ici, la chaleur ne serait que la manifestation des mouvements moléculaires ; la température d’un corps (et il en serait de même en général de toutes les variables qui définissent son état thermique) serait une fonction dépendant seulement des positions de ses diverses molécules et de leurs vitesses. ”

“ Quand le fer se refroidit, ou quand il dégage de la chaleur, il se contracte : donc, si on le comprime, il s'échauffera. Quand on donne de la chaleur au caoutchouc, ou quand il absorbe de la chaleur, il diminue de volume : donc, quand on le comprime, il absorbe de la chaleur ou se refroidit. La chaleur dilate l'eau au-dessus de 4°, et la contracte au-dessous : donc, si on la comprime, elle s'échauffera si elle est au-dessus de 4°, et se refroidira si elle est au-dessous. ”

“ Ainsi, le fer en absorbant de la chaleur se dilate : donc, si on l'étire sous l'action d'une force extérieure, il doit absorber de la chaleur, qu'il prendra à sa propre substance, et il se refroidira. Le caoutchouc se dilate, au contraire, quand on le refroidit ou quand on lui prend de la chaleur : donc, si l'on étire une lame de caoutchouc, elle s'échauffera. Dans l'étirage du caoutchouc, une partie du travail moléculaire se transforme en chaleur, tandis que, dans l'étirage du fer, une partie de la chaleur du corps se transforme en travail moléculaire 1. ”

“ C'est ainsi qu'une chaudière à vapeur, un calorifère à air chaud, formés de parois de tôle ou de fonte, sont des récepteurs de chaleur qui reçoivent, sur une face, la chaleur du foyer et des gaz de la combustion et la transmettent, par l'autre face, à l'eau qui se vaporise ou à l'air qui s'échauffe. ”

“ En T, se trouve un tube en fer plongeant dans la dissolution et dans lequel on met un thermomètre. Plaçons la chaudière sur un fourneau, le liquide va s'échauffer, et, au bout de peu de temps, le gaz qu'il tenait en dissolution se sera dégagé.
Ce gaz s'échappe par la soupape A et par le tube DE qui le conduit entre les parois P, P du congélateur. Il s'y accumule et exerce sur lui-même une pression qui en liquéfie la plus grande partie. Nous avons alors un liquide d'une extrême fluidité, volatil à la température ordinaire de l'air. ”

“ Les substances gazeuses ne sont tenues à l’état aériforme que par la chaleur qui leur est combinée, et lorsqu’on présente à ces substances ainsi dissoutes dans le calorique un corps avec lequel leur affinité est très-marquée, elles abandonnent la chaleur pour s’unir à lui, et le calorique ainsi chassé ou dégagé paroît sous forme de chaleur libre ou thermométrique ”

“ Fig. 147. - Therino conservateur Genesta Herscher aménagé en calorifère à a.ir chaud.
Parois toutes au contact de l'air neuf, Vases d'humidification.
Pour les petites puissances, MM. Geneste Herscher aménagent leur thermo-conservateur de façon à en faire un calorifère à air chaud (fig. 147) .
- Fig. 148. - Calorifère Gaillard et Baillot.
1. Calorifères céramiques (fig. 148, 149) . — Les appareils métalliques ont tous plus ou moins l'inconvénient de communiquer une mauvaise odeur à l'air qui circule à leur contact, et leurs joints ne donnent pas une sécurité absolue d'étanchéité ”

“ Nous admettrons encore qu’il y a échange de chaleur et, si la température de A s’élève, nous dirons que la chaleur est cédée à ce corps par B. Il peut même arriver qu’un corps cède de la chaleur, bien que sa température continue à s’élever ; c’est ce qui arrive, par exemple, quand on comprime un gaz ; ce gaz s’échauffe, bien que, devenu plus chaud que les corps avoisinants, il leur cède de la chaleur par rayonnement et par conductibilité. ”

“ Le passage de l'état solide à l'état liquide rentre encore dans les lois générales de la théorie mécanique de la chaleur. A la chaleur latente de l'ancienne physique, elle substitue le travail moléculaire de désagrégation des molécules. La chaleur communiquée au corps solide se partage en trois parts : l'une est équivalente au travail intramoléculaire qui éloigne les molécules les unes des autres et leur rend leur liberté; l'autre est convertie en travail extérieur; enfin la troisième, si l'on continue à échauffer le corps, reste à l'état de chaleur, et produit l'élévation de la température. ”

“ Mais il importe de remarquer que la température relativement faible du métal tient essentiellement au refroidissement produit par le contact et le renouvellement rapide de l'eau sur la paroi. Si ce contact ou ce renouvellement étaient gênés, la température du métal pourrait s'élever beaucoup, ce qui aurait des inconvénients graves, comme nous le verrons.
372. Influence de la nature du métal. — On est généralement assez disposé à croire qu'une chaudière en cuivre transmet notablement plus de chaleur qu'une chaudière en fer parce que sa conductibilité est beaucoup plus grande. ”

“ Tous les corps sous le même poids n’exigent pas une égale quantité de chaleur pour accuser la même température ; ils ont, comme disent les physiciens, des capacités calorifiques différentes, et ces capacités tiennent à leur constitution moléculaire. L’absorption de chaleur spécifique est d’autant plus petite que l’agrégation des molécules est plus grande. On conçoit donc que la capacité calorifique des gaz augmente avec la température et avec la diminution de la pression. ”

“ Nous constatons, enseignent les troisièmes, nous constatons tous les jours production de chaleur dans la combinaison des corps : par exemple, de l'eau et de la chaux, formant un composé dont le calorique s'élève à 300 degrés. De même, en projetant en l'air de l'eau, de manière à ce qu'elle retombe en goutte imperceptible sur une petite masse de potassium, à mesure qu'elle y arrive, chaque molécule d'eau est décomposée, et une grande élévation de température est produite. ”

“ Tant que cette croûte n'existait pas, la chaleur absorbée par le métal se transmettait très-rapidement à l'eau, et les parois de la chaudière n'acquéraient jamais une température très-élevée ; mais dès qu'une substance peu conductrice, comme le sont toutes les matières pierreuses, tapisse la chaudière, la chaleur ne parvient à l'eau qu'avec beaucoup de lenteur : les parois métalliques recevant du foyer, à chaque instant, plus de calorique
que le dépôt pierreux ne leur en enlève, deviennent de plus en plus chaudes, et finissent même par arriver quelquefois à la température rouge ”

“ Le calorique se combine dans les divers corps avec plus ou moins de facilité, et nous en connoissons plusieurs qui, à la température de l’atmosphère, sont constamment à l’état de gaz ; il en est d’autres qui passent à cet état par quelques degrés de chaleur au-dessus, ce sont ceux-ci qu’on désigne par substances volatiles, évaporables, etc. ”

“ 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. ”

“ Dans un vase recouvert de protections isolantes et contenant de l’eau chaude, plongeons un récipient métallique à parois minces contenant de l’eau froide : l’eau chaude se refroidit et l’eau froide s’échauffe. On dit que de la chaleur passe de l’eau chaude à l’eau froide, à travers la paroi du récipient. Cela signifie, dans la conception cinétique de la température, qu’une partie de l’énergie cinétique des molécules d’eau chaude passe aux molécules d’eau froide ”

“ La grande capacité de l'eau pour la chaleur, plus que quadruple de celle de l'air, en fait un réservoir de chaleur dont la température n'éprouve que de faibles et lentes variations, par suite de changements ou de négligences accidentelles dans la conduite du feu. Il y a plus, tant que la chaudière et son fourneau conservent une température supérieure à celle des récipients, la circulation de l'eau et ses effets calorifiques se continuent longtemps encore après que le feu a été complètement éteint. ”

“ Or, les matières que nous employons à nous chauffer, — bois, charbon, gaz, etc., — décomposées chimiquement par la science, se trouvent contenir certains élémens dont les uns ne chauffent pas du tout, tels que l’oxygène, l’azote, les cendres, et dont les autres, tels que l’eau, s’opposent à la production de la chaleur. ”

“ Pour déterminer la température de fusion d'une substance, on se sert do blocs métalliques, qu'on peut chauffer progressivement à l'aide du gaz ou de l'électricité et dont on peut connaître très exactement la température à l'aide d'un thermomètre à mercure. ”

“ En effet, le passage de la chaleur au travers des surfaces métalliques est en raison de la différence de température et de la quantité de surfaces chauffantes : or, ici, la température de l'eau (sans pression ) dans les tuyaux doit être toujours au-dessous de 100° dans les points mêmes où elle est le plus échauffée) et moindre encore dans tous les autres, tandis que la température des conduits chauffés directement par les produits de la combustion dans les calorifères à air, peut être beaucoup plus élevée. ”

“ Enfin il faut bien noter que, dans le chauffage d'un métal, on peut produire dès transformations allotropiques ou des réactions qui absorbent de la chaleur et de ce fait prolongent singulièrement le chauffage, lorsqu'on veut avoir une température régulière dans toute la masse métallique. ”

“ Dans une machine à vapeur qui travaille sous la pression 6 atmosphères, la température de la chaudière est 160 degrés : c’est là le corps A ; il est entretenu, par le contact du foyer, à la température constante 160° et fournit continuellement la chaleur nécessaire à la formation de la vapeur.
Le condenseur est le corps B ; il est entretenu, au moyen d’un courant d’eau froide, à la température à peu près constante de 40 degrés ; il absorbe continuellement le calorique qui lui est apporté du corps A par la vapeur. ”

“ Faisons subir à ce système une série quelconque de transformations pendant lesquelles les corps ne peuvent ni céder ni emprunter de chaleur à l’extérieur du système, mais peuvent soit échanger entre eux de la chaleur, soit produire ou absorber du travail ; de plus, supposons qu’à la fin de cette série de transformations les corps reprennent leur état thermique, leurs positions et leurs vitesses primitives, à l’exception du calorimètre qui reprendra sa position et sa vitesse initiale, mais dont la température aura pu changer. ”

“ Si les corps mélangés ne changent pas d'état, s'il n'y a ni combinaison, ni décomposition, et s'il n'y a pas de perte par refroidissement extérieur, toute la chaleur transmise est uniquement employée à modifier la température. ”

“ C'est ce caractère essentiel des forces de la nature, que l'on ne peut atteindre par aucune autre voie. Aussi considérons-nous nos eaux thermales avec leur riche contenu de substances fixes, tel que l'analyse chimique nous l'a fait connaître, avec son développement caractéristique de gaz et avec sa haute température, comme un tout complet ayant sa forme propre. ”

“ Ce métal, liquide, comme vous savez, à la température ordinaire, présente deux avantages précieux : le premier, c'est de se dilater d'une manière très sensible et toujours uniformément proportionnelle à l'intensité de la chaleur ; le second, c'est de n'entrer en ébullition qu'à une température très élevée (360 degrés de notre thermomètre) et de ne se solidifier qu'à 40 degrés au-dessous de zéro, température qui s'observe rarement dans les climats les plus froids, et qu'on n'obtient artificiellement que par des moyens très énergiques. ”

“ Les thermomètres sont basés sur une des propriétés de la chaleur, qui consiste à les dilater. Lorsqu'on chauffe un corps solide, en effet, il se dilate, c'est-à-dire qu'il augmente de volume, jusqu'à une certaine température absolument fixe pour chaque corps, où il se liquéfie. Lorsqu'on chauffe un liquide, ou lorsqu'on continue à chauffer un solide déjà liquéfié, il augmente également de volume jusqu'à une autre température également invariable pour chaque corps où il se volatilise. ”

“ C’est dans la manière de diviser l’intérieur du fourneau que j’ai le mieux réussi pour obtenir, de la chaleur, tous les effets qu’elle peut produire avant son émission au dehors. L’exemple le plus frappant que je puisse fournir pour prouver combien je perds peu de chaleur, c’est qu’un thermomètre placé dans la cheminée, est constamment au même degré que celui placé dans la chaudière. Ainsi, jamais la chaleur perdue n’est à un degré plus élevé que celui que prend le liquide soumis à l’évaporation ”

“ La chaleur qui est produite dans la combinaison de deux corps est toujours égale et de signe contraire à la chaleur de décomposition. Ainsi la chaleur dégagée par la combustion de l'hydrogène avec l'oxygène, par exemple, est égale à celle qu'il faut fournir pour décomposer l'eau en oxygène et en hydrogène. ”

“ La partie précipitée par le fait seul de l'élévation de la température se réunit à celle qui se dépose par l'évaporation du liquide et donne lieu à la formation de ces croûtes si solides et si adhérentes qui se forment au fond des chaudières à vapeur et que l'on désigne sous le nom d'incrustations.
Lorsque l'eau qui alimente la chaudière ne contient pas de sulfate de chaux, mais seulement du carbonate de chaux, celui-ci se dépose à l'état de poudre fine et non adhérente que l'on enlève très-facilement. ”

“ Nous voyons clairement dès lors que si, mettant moins d'eau dans la chaudière, on y laisse plus de vide, la vapeur aura plus d'espace pour se répandre; plus de calorique sera enlevé à l'eau sous forme latente, et plus de chaleur sera utilement employée. ”

“ Sans qu'il soit nécessaire d'insister, on voit que celle action de la chaleur qui se manifeste, au point de vue thermique, par une élévation de température a, d'autre part, comme résultat, de modifier les conditions des molécules les unes par rapport aux autres. ”