Vaporisation

“ Les Grecs et les Romains n’ignoraient pas que la vapeur d’eau peut acquérir une puissance mécanique prodigieuse. Ils expliquaient déjà, à l’aide de la vaporisation subite d’une certaine masse de ce liquide, les effroyables tremblements de terre qui, en quelques secondes, lancent l’Océan hors de ses limites naturelles ; qui renversent jusque dans leurs fondements les monuments les plus solides de l’industrie humaine ; qui créent subitement, au milieu des mers profondes, des écueils redoutables ; qui font surgir aussi de hautes montagnes au centre même des continents. ”

“ Désormais, nous devrons donc ranger la chaleur parmi les principes constituants de la vapeur d’eau. La chaleur, on ne l’obtient qu’en brûlant du bois ou du charbon ; la vapeur a donc une valeur commerciale supérieure à celle du liquide, de tout le prix du combustible employé dans l’acte de la vaporisation. Si la différence de ces deux valeurs est fort grande, attribuez-le surtout à la chaleur latente ; la chaleur thermométrique, la chaleur sensible n’y entre que pour une faible part. ”

“ Vaporisation. — Lorsqu'on répète, avec un liquide volatil les expériences que nous avons indiquées précédemment (68) en employant, non un tube faisant baromètre, mais un tube dans lequel un gaz existe; dans l'espace au-dessus du mercure, on reconnaît que, comme dans cette expérience, le liquide passe à l'état de vapeur; seulement l'action est moins rapide. Ce changement d'état constitue la vaporisation. En même temps la pression croît. ”

“ Tous ceux qui font des expériences et qui en suivent scrupuleusement toutes les circonstances, ont dû observer que lorsqu’on expose un corps à la chaleur dans un vase qui n’a aucune communication directe avec l’air, ou au moins qu’une très-foible, la vaporisation de ce corps n’a pas sensiblement lieu, pourvu qu’il soit éloigné de quelques degrés de celui où il entre en ébullition, tandis qu’à l’air libre, et d’ailleurs dans les mêmes circonstances, il donne des vapeurs très-abondantes. ”

“ Alors, quelle que soit l'intensité du feu, tant que l'eau du vase bout, tant que la vaporisation dure, vous verrez cette température de 100° persister. En activant le foyer, vous rendrez l'ébullition plus rapide, c'est-à-dire la transformation de l'eau en vapeur plus prompte; mais vous ne parviendrez pas à échauffer l'eau davantage, non plus que la vapeur qui s'en échappe. La chaleur fournie est tout entière occupée à cette opération du passage de l'eau de l'état liquide à l'état gazeux. ”

“ Indépendamment de la vaporisation à l'air libre, le jet qui sort d'une chaudière par un orifice pratiqué au-dessous de l'eau, est toujours mélangé de vapeur, formée, comme cela résulte des principes de la thermo-dynamique, pendant le trajet de l'eau vers l'orifice, et en proportion d'autant plus grande que la pression est plus élevée. ”

“ La vaporisation, soit à l’air libre, ou proprement dite, soit dans les vaisseaux fermés, ou distillation des matieres volatiles, soit simples, soit indestructibles, par le feu qu’on employe à cette opération. Cette opération differe de l’évaporation employée dans l’inspissation, la crystallisation, la concentration, la dessication, &c. en ce que la réduction de son sujet en vapeur est l’objet principal ; au lieu que dans l’évaporation, la réduction en vapeur est subsidiaire.
3°. La sublimation de certains corps denses qu’on convertit en fleurs par ce moyen, & cela sans toucher à leur mixtion ”

“ L'économie est évidente ; en effet, avant que la vaporisation puisse commencer, il faut que l'eau introduite dans la chaudière soit portée à la température de saturation, et cette opération se fait, le plus souvent, à l'aide du combustible qu'il faudrait employer à produire de la vapeur. La température de vaporisation, sous une pression de 5 kg., est 151° environ ; supposons 16° celle de l'eau d'alimentation ; avant que la vapeur commence, il faut fournir d'abord plus de 135 calories par kilogramme d'eau, soit 21,5 p. 100 de la chaleur totale à fournir, ou du combustible à y employer. ”

“ La vaporisation et la décomposition de l'eau étant une cause accélératrice de refroidissement, soit qu'on s'en tienne à l'acception donnée ordinairement à ce mot, soit qu'on le considère avec nous comme le ralentissement des vibrations moléculaires, il s'ensuit que la durée de la formation de la pellicule qui a recouvert la surface d'équilibre se divise en plusieurs périodes dont chacune a été signalée par un phénomène particulier. ”

“ A 100°, l'ébullition se manifeste dans la masse liquide, et se continue jusqu'à la complète vaporisation si le vase contenant est découvert à l'air libre, ou si la vapeur s'en écoule en quantité proportionnelle à la quantité formée. L'eau se transforme en vapeur à 100° seulement, parce qu'alors la vapeur a assez de force élastique pour vaincre la pression atmosphérique, et l'on dit que sa pression est alors de une atmosphère. ”

“ Enfin on doit prévoir une vaporisation ne dépassant pas 12 à 15 kgr. par mètre carré de surface de chauffe, et se garder de suivre les indications des catalogues étrangers indiquant des vaporisations excessives. Avec une faible vaporisation, avec des départs de vapeur de gros diamètres pour assurer un écoulement sous faible vitesse, avec au besoin un séparateur d'eau, on évite les entraînements d'eau qui emplissent les conduites de vapeur, encombrent les syphons, et nuisent plus que tout au bon fonctionnement d'un chauffage de ce type. ”

“ Il suffit d'observer ici que, dans les climats chauds, c'est la vaporisation qui empêche les rivières et les lacs d'acquérir celle des terres adjacentes. Elle concourt aussi à régler celle du corps humain; car toutes les fois qu'il est exposé à une grande chaleur, s'il est dans un état de santé, la transpiration s'établit, et emporte l'excès de calorique aussi vite qu'il se développe, tomme la vapeur emporte la chaleur qui pénètre l'eau durant son ébullition.
(1) Les dernières recherches de M. Faraday sur la condensation des gaz , ont fourni plusieurs preuves de ce principe. ”

“ D'après ce que nous venons d'établir, il faut cinq fois plus de chaleur pour transformer l'eau en vapeur que pour la rendre bouillante : mais réduite en vapeur, elle occupe un volume 1700 fois plus grand, car un litre d'eau donne 1700 litres de vapeur à une atmosphère de pression.
Valeur de la chaleur latente de vaporisation. — La chaleur latente de vaporisation se compose de la quantité de chaleur employée à produire le travail de désagrégation des molécules : c'est la chaleur latente interne ”

“ Cette abondante pénétration de l'air favoriserait également la combustion des produits de vaporisation du combustible qui se répandent en pure perte dans l'atmosphère avec la fumée. Je ne saurais invoquer à mon appui de témoins plus compétents que les chauffeurs de nos usines: les plus habiles d'entre eux ne négligent pas la mise en pratique de cette précieuse ressource pour la solution du problème (jadis paradoxal) , qui consiste à produire le plus de chaleur avec le moins de combustible. ”

“ Dans un espace donné , sous une pression et à une température également données, il ne peut entrer qu'un poids déterminé de vapeur ou de gaz ; lors donc qu'on renouvelle de l'air saturé , la vaporisation ne continue qu'en vertu de cette loi; et un corps absorbant qui s'emparerait de la vapeur à mesure qu'elle se forme , produirait le même effet ; l'air n'est pour rien dans le phénomène ”

“ L'air ne peut pas descendre à une température plus basse, car le poids de vapeur d'eau correspondant à la saturation diminue avec la température. L'air se trouverait donc rapidement saturé et la vaporisation ne se produirait plus. ”

“ Lorsque la vapeur , au contraire, par l'effet d'une température plus élevée, jouira d'une force élastique plus grande que la pression atmosphérique, c'est-à-dire d'une tension plus grande que un kilogramme par centimètre carré de surface, la vaporisation se fera par soubresauts , elle prendra le nom d'ébullition ”

“ Ils ont pour effet de diviser ce courant gazeux en un grand nombre de filets dont chacun est ainsi dépouillé de sa chaleur par l'eau de la chaudière qui l'enveloppe de toutes parts, permettant de donner à celle-ci, sous un faible volume, une grande puissance de vaporisation. ”

“ Pour bien comprendre ce qui doit se passer, il faut se rappeler que tout liquide, pour se vaporiser, doit absorber une énorme dose de chaleur, ce qui est prouvé par la quantité de feu nécessaire aux machines à vapeur, ou par le refroidissement rapide que subit un homme quand il s'expose à un courant d'air ayant ses vêtements et sa peau imprégnés de sueur. Un liquide que le courant d'air sollicite à la vaporisation prend la chaleur de tout ce qui le touche ”

“ Ces chiffres parlent assez haut pour que toute déduction nous paraisse superflue ; cependant disons qu'une des conséquences de cet ensemble est économie dans la vaporisation, que l'on appréciera en tenant compte : 1" de la conservation de la vapeur ; 2° du volume énorme = acquis par la désaturation.
Ce que nous avons omis, et qui est tort important, c'est que le liquide substitué à la vapeur
(1) Pour mémoire, rappelons l'annotation de M. Ch. ”

“ Mais pour que ces vapeurs se forment, soit spontanément à divers degrés de tem pérature, soit artificiellement par l'action du feu, il faut qu'aucun obstacle ne vienne s'opposer à leur expansion , à leur dispersion.
11 y a bien un obstacle naturel, imminent que rencontre toujours la vaporisation spontanée et lévaporation, c'est la pression de l'air atmosphérique. Il est certain que sur une surface liquide d'un mètre carré, par exemple, il y a une pression
équivalente à une colonne de mercure d'un mètre carré de base et de 76 centimètres de hauteur ”

“ Pour mouvoir des continens, il faut d’autres forces que celles de la vapeur d’eau et de toutes les vapeurs connues. Il faut la réaction du feu central, du gaz central, pour ébranler la surface actuelle de la terre au point d’encroûtement où elle est aujourd’hui parvenue. ”

“ Les combustibles en brûlant, le bois, par exemple, laissent échapper de la vapeur d'eau. De même que de l'eau placée dans un verre, exposée à l'air, diminue sensiblement en s'évaporant, de même l'eau des mers, des rivières s'évapore et s'élève en vapeurs dans l'atmosphère. La rosée que l'on voit au matin sur les plantes est causée par un refroidissement de cette vapeur. ”

“ Lorsqu'un liquide se vaporise, nous avons vu qu'il faut le chauffer pour que l'ébullition continue. La formation de la vapeur dans l'ébullition ne se fait donc qu'au moyen d'une absorption de chaleur, qui en est la condition nécessaire. Il n'en est pas autrement dans l'évaporation. La vapeur, pour se former, prend de la chaleur à tout ce qui l'entoure. On le sent bien lorsqu'on sort de l'eau et que l'on reste, sans linge ni vêtement, exposé à l'air. L'eau s'évapore à la surface de notre peau, mais nous sentons un refroidissement pénible. ”

“ Quand le soleil échauffe, par exemple, l'air qui souffle sur la Manche, l'eau de cette mer et celle de la Seine se transforment en vapeurs, qui, plus légères que l'air, s'élèvent dans l'atmosphère par la même raison que les aérostats. Mais vous pensez bien que ces millions de petits aérostats formés par les molécules de vapeur d'eau n'ont pas assez de force ascensionnelle pour emporter dans leur nacelle, l'un du sel de cuisine, l'autre de la chaux, l'autre de la terre, etc. ”

“ La vapeur ne se forme point seulement dans les chaudières et sur le feu ; elle se fait aussi à froid, sous nos yeux ; l’eau se dissout dans l’air, disait Le Roi ; elle s’y évapore, disons-nous, en quantité et avec une rapidité très grandes quand il est sec, plus lentement et en proportion moindre s’il est déjà humide ; enfin toute évaporation cesse dans l’air saturé, ce qui est de toute évidence. ”

“ L'air qui se trouve immédiatement au-dessus de l'objet humide absorbe la vapeur et reçoit bientôt le complément de sa capacité, de manière à prévenir une plus longue évaporation; mais quand l'air est troublé, les parties chargées de vapeur sont entraînées et de nouvelles leur succèdent, qui à leur tour, après avoir reçu leur contingent de vapeur, sont emportées pour faire place à d'autres. Il est à peine nécessaire de dire aussi que la rapidité de l'évaporation dépend de l'étendue de la surface liquide exposée. ”

“ L'eau se volatilise, et la vapeur qui en résulte occupe un volume 1700 fois plus considérable que celui qu'elle occupe à l'état liquide : comme celle de tous les gaz, la tension de sa vapeur augmente avec sa température. ”

“ En se détendant ainsi, en changeant d'état, comme disent les physiciens, l'eau devenue vapeur, d'inerte qu'elle est à l'état liquide, acquiert tout à coup une force élastique considérable ; les molécules, à la vérité invisibles, se précipitant avec une vitesse prodigieuse et dans tous les sens, deviennent, quand on oppose un obstacle à leur mouvement, quand on les emprisonne en un vase, comme autant de proj ectiles qui tendent à renverser ou à briser la barrière qu'on leur oppose. ”

“ Il est vrai que, dans le langage ordinaire, le mot vapeurs s'entend fort bien de toute masse à forme indécise à laquelle sa légèreté spécifique permet de flotter dans l'air, comme la fumée. Ainsi le ciel est vaporeux quand il est chargé de nuages, ou quand l'atmosphère est troublée, dans sa transparence, par des brouillards. Par les temps froids,
l'haleine des personnes, celle des animaux laisse échapper une légère traînée qu'on prend pour de la vapeur, tout comme le panache blanchâtre qui s'échappe par bouffée de la cheminée d'une locomotive. ”

“ C’est ce qu’on peut prouver par les poudres fulminantes. Ces petites ampoules, ou ces larmes de Hollande, qu’on fait sauter, en les jettant au feu, font plus d’éclat si l’on joint à la bulle d’air qu’elles contiennent, une petite goutte d’eau. Les œufs de poissons, les marons, & tant d’autres choses, qui deviennent sur le feu autant de pétards, prouvent l’effort des vapeurs dilatées par la chaleur. On a mis en œuvre cette puissance singulière des vapeurs pour faire mouvoir toutes sortes de machines. ”