ÉQUIVALENT DE LA CHALEUR. ÉQUIVALENT DE LA CHALEUR. 2i3

moins, nécessaires pour constituer la vapeur saturée àmoindre pression, ce qui fait qu’il ne se produit qu’unecondensation en réalité moindre que ne l’indique le cal-cul ci-dessus; mais il n’y a pas à tenir compte de ceteffet qui ne modifie pas le travail produit, si on veutappliquer la loi de Mariotte au calcul de la détente.

Pour le nombre de calories consommées par la dé-tente et la dilatation du gaz, le travail correspondant audoublement de volume étant, pour un mètre cube, enpartant de la pression atmosphérique, et en suivant laloi de Mariotte (voir à machine a vapeur la tabledonnant le travail de 1 mètre cube pour diverses dé-tentes), 17-i96 — 10330 =- 7166, sera pour le cas ac-tuel 7166 X 1 m ,70 ( 1 — ) = 10720 kilog. mét.

Le travail par calorie sera donc

10720

76,5

= 149 calories,

valeur approchée de l’équivalent mécanique de lachaleur.

Expériences directes avec la machine à vapeur .

La machine à vapeur, comme toute machine à feu,doit fournir le moyen d’obtenir expérimentalement, etnon plus par l’utilisation des données physiques con-nues incomplètement dans le cas actuel, une valeur deséléments du travail dû à la chaleur, et de plusfournir la confirmation directe des conceptions théo-riques, de l’exactitude de la notion d’équivalent méca-nique de la chaleur. En effet, en suivant le travail d’unemachine à feu, d’une machine h vapeur, on pourraitmesurer la chaleur qui en sort par le condenseur, etcelle dispersée extérieurement par le refroidissement,la comparer avec la quantité fournie par le foyer, etmesurer en meme temps le travail produit par la ma-chine, Si la quantité de chaleur qui disparaît dans lamachine diminue proportionnellement au travail pro-duit, le rapport de ces deux quantités sera la valeurmeme de l’équivalent mécanique de la chaleur, enmeme temps que le phénomène même prouvera l’exac-titude de la nouvelle théorie, la réalité de la transfor-mation de la chaleur en travail.

Ces expériences peuvent être faites de deux ma-nières.

La première consisterait à employer une machinede petites dimensions, pour laquelle tous les élémentsdu calcul s’évalueraient avec grande facilité. Le chauf-fage au gaz de la chaudière, l’évaluation des résis-tances passives à l’aide de la manivelle dynamomé-trique (la machine étant assez petite pour qu’on puissela faire marcher à bras, sans vapeur), et enfin l’emploidu travail produit pour faire surmonter à la machineune résistance constante, consistant, par exemple, àélever à une certaine hauteur l’eau du condenseur :tels sont les éléments qui faciliteraient l’étude desphénomènes qui se passeraient dans une petite machinepouvant permettre des détentes de 15 à 20 fois lo vo-lume primitif. Toutefois, le faible poids de la vapeuremployée, et par suite l’influence du refroidissementextérieur, dont l’effet serait comparable à la quantitéde chaleur à mesurer, rendrait ces observations, quenous n’avons pu encore tenter, peut-être inférieures àcelles dont nous allons parler et que nous devons en-core à l’ingénieux M. Hirn du Logelbach. Elles auraienttoutefois une véritable importance à cause de la pos-sibilité de calculer exactement le chaleur produite dansle foyer, ce qui ne se fait jamais et force à se contenterde l'évaluation de la quantité da vapeur saturée plusou moins chargée d’eau produisant par action directeune fraction plus ou moins grande du travail total, d’oùautant de difficultés pour parvenir à des résultatsprécis.

La seconde manière d’opérer consiste h suivre pen-dant longtemps les circonstances du travail de puis-

santes machines. La grandeur des machines, et sur-tout la longue durée des observations, amoindrissentles variations qui peuvent se produire, et permettent àun habile observateur d’obtenir des résultats un peuexacts, parce que les chiffres sur lesquels on opèresont assez grands. En tous cas, nous n’avons à ce jourd’observations que dans cette voie; elles suffisent, cenous semble, pour la vérification dont nous avons be-soin. Elles prouvent d’abord parfaitement la dispari-tion d’un nombre considérable de calories par la dé-tente, et par suite la réalité de la loi physique due auxrecherches des savants ; de plus, elles fournissent unedétermination de l’équivalent de la chaleur, par expé-rimentation directe.

Avant d’entrer dans le détail des modes d’observa-tion adoptés pour ces expériences, nous emprunteronsà M. Hirn le tableau qui les résume. Elles ont été faitesavec : une machine-de Watt, à un cylindre; une ma-chine de Wolf, à deux cylindres; avec la vapeur satu-rée; avec la vapeur surchauffée jusque vers 240°.

La difficulté des observations de phénomènes aussicomplexes est facile à apprécier, et on comprend aisé-ment tous les soins nécessaires pour arriver à quelqueprécision. Nous renverrons au mémoire de M. Hirnles personnes qui voudront connaître en détail ces expé-riences ( Bulletin de la Siciété industrielle de Mulhouse,n' s 138 et 139. 1857). Nous n’en dirons que quelquesmots.

La première condition à remplir pour de semblablesobservations, qui doivent nécessairement durer assezlong temps, c’est que les déterminations prises en uninstant s'appliquent au moment suivant; ce qui sup-pose notamment, par rapport ù la consommation devapeur, que la machine marche toujours aux même»pressions, détentes, vitesses. M.IIirn y parvenait grâceh la constance des résistances et à l'habileté des chauf-feurs. En pesant la quantité d'eau injectée daus lachaudière et nécessaire pour maintenir égaux leniveau final et initial de celle-ci, on avait la consomma-tion d’eau et de vapeur, en tenant compte toutefois del’eau enlevée à l’état vésiculaire dans une proportiondéterminée par des expériences préliminaires.

La quantité de chaleur contenue dans un poids donnéde vapeur saturée est bien connue aujourd’hui depuisles travaux de M. Régnault; c’est la connaissance pré-cise de cette quantité qui seule a rendu possible le tra-vail de M. Ilirn. On sait qu’elle est 606 + 0.305 T,à saturation, et qu’il faut ajouter h ce terme0,45 (T'—T) pour tenir compte, s’il y a lieu, d’unesurchauffe ùla température T'.

L’observation des pressions dans le cylindre a biendémontré la grande réaction des parois sur le refroi-dissement de la vapeur, parois refroidies par l’absorp-tion de chaleur duo h la détente et à la condensationde la vapeur. On voit que dans le petit cylindre de lamachine de Wolf, où le travail s'effectue toujours ùpression pleine, la pression est toujours sensiblementla même que dans la chaudière, et que pour la machinede Watt, au contraire, la différence est toujours consi-dérable et atteint un quart. Cela confirme les résultatsdes expériences faites sur les enveloppes, et expliquebien leur milité.

L’eau du condenseur était versée dans des vases jau-gés, ce qui permettait, par un calcul bien simple et àl’aide de quelques observations thermométriques, de con-naître la quantité de chaleur rejetée par le condenseur.

Le travail total de la machine était connu tant pardes expériehees au frein que par la substitution à lamachine à vapeur de turbines dont le travail était bienconnu (méthode analogue ù colle des doubles pesées, heu-reusement imaginée par M. Hirn) ; enfin le rapport del’action directe à la détente pouvait se déduire de lamesure des courbes fournies par l’indicateur de Watt,