374 LIQUÉFACTION DES GAZ.

LIQUÉFACTION ET SOLIDIFICATION DES GAZ.L’étude de la liquéfaction des gaz, la connaissance de lapossibilité de convertir un gaz donné en un liquide, estintéressante au point de vue théorique comme au pointde vue pratique. Connaître la puissance des ressortsmoléculaires formés par les molécules gazeuses quis’opposent aux actions de compressibilité, mesurer letravail total nécessaire pour produire la liquéfaction,c’est déterminer la valeur mécanique d’un gaz ; c’estobtenir un chiffre qui a la même valeur que le coeffi-cient d’élasticité d’un corps solide. La mesure de ceséléments est malheureusement très-difficile dans laplupart des cas, et les quelques expériences que l’onpossède sont en général trop imparfaites, quant à laprécision des observations, pour qu’on en déduise lesconséquences théoriques importantes qu’on en pourraitretirer.

Au point de vue pratique, le changement d’état desgaz a surtout fourni le moyen de produire des froidstrès-intenses, comme nous le verrons en expliquantle moyen d’appliquer ces froids à la liquéfactiond’autres gaz. Nul doute que d’autres intéressantes ap-plications ne se rencontrent quelque jour, la réductiond’un gaz à l*état liquide ou solide pouvant être consi-dérée comme un cmmngasinemcnt de travail, facile-ment utilisable, sous un faible volume.

Procédé mécanique. — L’emploi de pompes de com-pression pour liquéfier les gaz, comme pour les réduireà un moindre volume sans causer de changementd’état, est le procédé qui vient le premier à l’es-prit ; son application présente, toutefois, beaucoup dedifficultés quand les pressions s’élèvent, la quantité degaz qui demeure dans les espaces nuisibles devenantsuffisante pour empêcher le jeu des soupapes. On re-médie à cette difficulté, dans les expériences de phy-que, en employant le mercure comme intermé-diaire pour la compression, et le refoulant au lieu degaz.

Nous donnons ici la disposition employée parM. PouiUot (fig 3039).

Il renferme dans un tube cylindrique le gaz à com-primer, et dans unautre, voisin, l’airdestiné à donner lamesure de la pres-sion. Le bas do cestubes est assem-blé à vis, dans unecaisse pleine demercure, commu-niquant avec uneautre caisse pleinedu même liquide,dans lequel setrouve un pistonplongeur. La par-tie supérieure dece piston est unevis qui passe danslapartie supérieurede la caisse, tailléeen écrou; de lasorte, il est facilede faire descendrele plongeur, et deproduire à la maindes pressions très-considérables. 3639.

Voici les résul-tats obtenus par ce savant.

La compression, poussée jusqu'à 100 atmosphères,n’a eu aucun effet sur l’oxygène, l'hydrogène, l’azote

LIQUÉFACTION DES GAZ.

le bioxyde d’azote et l’oxyde de carbone. Us se sontcomprimés à peu près comme l’air atmosphérique.Les gaz hydrogène protocarboné et bicarboné ne sesont pas liquéfiés non plus; ils sont sensiblement pluscompressibles que l’acide carbonique. Nous verronsplus loin que M. Faraday est parvenu à liquéfier lesecond par le froid.

2° L’acide carbonique s’est liquifié à io atmo-sphères, la température étant de Î0 U ; le protoxyded’azote s’est liquifié à 43 atmosphères, la températureétant de 11°; l’ammoniaque s’est liquifiée sous une pres-sion de 5 atmosphères à 10°, et le gaz sulfureux à 8“sous une pression de 25 atmosphères. Ces gaz sontnotablement plus compressibles que l’air dès que leurvolume est réduit au tiers ou au quart, et cet effet vaen croissant à mesure qu’on 6e rapproche du point deliquéfaction*

Calcul du travail. — On peut sc demander de calcu-ler le travail nécessaire pour produire la liquéfactiond’un gaz, et ce calcul serait assez simple si sa compres-sion suivait la loi de Mariotte. Nous le donnerons iciainsi fait, comme approximation assez grande pour lemoins.

Soit P la pression d’un gaz en un instant quelconque,V son volume, le travail qui sera nécessaire depuis lapression atmosphérique P u et le volume V 0 jusqu’à lapression P, et au volume V, , correspondant aupoint où les forces élastiques sont annulées, où laliquéfaction commence, sera donné, en admettantcomme approximation très-grande la loi de Mariotte,

par l’intégrale J* ~¥dv, dans laquelle on peut rem r

placer P la pression en chaque instant, qui correspondà l’accroissement élémentaire de volume dn pendantlequel elle peut être considérée comme constante (ce quidonne la différentielle Vdo du travail) par la valeurP V /?V. './y V 0

■y . d 0ÙPo V ^ y = lYVu Log.hyp.— °

P =

pour le travail.

A ce travail il faut ajouter :

1° Celui nécessaire pour achever la liquéfaction dugaz. qui reste toujours à la pression P t pendant qu’ilcontinue de se transformer en liquide. Le volume duliquide produit étant très-petit par rapport à celui dugaz, ce travail sera très-voisin de P, V, = P Q V 0 .Plus exactement on devrait remplacer V,, D étant ladensité du liquide formé, d celui du gaz qui commenced d

à se liquéfier, par V t (l —-), g étant, en général,

petit, mais pas toujours négligeable. Le travail totalde la liquéfaction de I litre de gaz sera doncwdonné par1 V

la formule 10330 X JJJqq ^ -f-Log.hyp. ^*), à partir

de la pression atmosphérique jusqu’au point de liqué-faction.

2° Le travail de compression du gaz dû à la près •sion atmosphérique, déjà effectué avant toute autrecompression, qui correspond à la consommation d’unequantité de travail intérieur, nécessaire pour le soulève-ment de la colonne atmosphérique, par exemple, àune quantité de ehalour équivalente lorsque la gazéi-fication se produit par réchauffement à l’aide d’unequantité égale à la chaleur latente, communiquée auliquide. Ce travail est égal pour 1 lit. à 40,33 kilog.mèt. qui devra être ajouté aux nombres trouvés enappliquant la formule ci-dessus.

Voici les chiffres trouvés par un semblable calculpour un litre des principaux gaz dont le point de liqué-faction est connu.