■MACHINE A VAPEUR.

MACHINE A VAPEUR.

tant d’abstractions éloignées de la réalité, si l’on neveut tomber dans des erreurs fâcheuses.

Le travail de la vapeur ou pîutôt de la chaleur qui aservi à la produire, le nombre de kilogrammètres, doits'évaluer de deux points de vue différents, savoir :4° le point de vue théorique, qui donne la valeur dela machine abstraite, la quantité, le nombre de kilo-grammètres que par suite du mode d'action et des loisphysiques doit engendrer l’emploi d'une calorie, de l'u-nité de chaleur égale à l'élévation de température de1 degré d’un kil. d’eau à zéro, ou la combustion d’unkilogramme de charbon ; 2° le point de vue de la pra-tique, de l’emploi industriel qui peut être fait de la ma-chine, de la nature des machines opératrices qn'elle peutmettreenmouvementeffectivement après avoir surmontétoutes ses résistances intérieures, après avoir déduittoutes les pertes qti'on ne peut éviter dans la prati-que; cet effet s’évalue en chevaux-vapeur, le cheval-vapeur étant une unité qui représente 75 kilogram-mes élevés à 4 mètre en une seconde. Nous auronssoin de nous placer successivement à ces deux pointsde vue.

LOIS PHYSIQUES QUI SERVENT DE BASE A LATHÉORIE DES MACHINES A VAPEUR.

Quantité de chaleur renfermée dans la vapeur d’eau.La détermination de la quantité de chaleur qu'aban-donne la vapeur lorsqu’elle se liquéfie et fournit del’eau à 0°, a été l’objet des recherches de plusieursphysiciens.

M. Clément Desormes avait conclu de ses expé-riences la vérité de la loi admise par Watt, qu’à toutesles températures et à toutes les pressions la quantitéde chaleur contenue dans un kilogramme de vapeurd’eau était de 650 calories, 550 calories étant la cha-leur latente de la vapeur d’eau à 400°, quantité qui,si cette loi était exacte, diminuerait par suite à mesureque la chaleur sensible augmenterait.

Des expériences faites avec une grande précisionpar M. Régnault ont démontré que cette loi était er-ronée, et que la quantité de chaleur renfermée dans1 kil. de vapeur ayant à saturation la température doT°, était égale à (606 -f- 0,305 T) calories.

Poids de vapeur formé par une calorie ou par un kil. d«houille brûlée. De la quantité de chaleur contenue dansun poids de vapeur, il est facile de déduire la quan-tité de vapeur que peut engendrer une calorie. En ef-fet, cette quantité de chaleur à communiquer à del’eau à une température initiale T' pour produire de lavapeur à la température T, est d'après les expériencesde M. Régnault :

606 + 0,305 T — T’ calories,par chaque kil. d’eau et pour un poids Q.

Q (606-4-0,305 T — T’).

Si donc on égale cette quantité à l’unité, les tempé-ratures T et T’ étant données, on en déduira les poidsde vapeur saturée produits par une calorie à diversestempératures. Ainsi soit T' = 40°, température ordi-naire de l’eau de condensation, si on fait successive-ment T’ égal à 400% 125% 450% on a :

Et ponr7,5Meiloriesonlkil.de hoaille.

T=100,Q=

T=12o,Q=

T=150,Q=

T=200,Q=

= sb = 0k > 00 ' 17 " «‘.80

6u6+30—40 ~ 596

1 _ 1 _

606 + 38—40 — 604

\ \

606+45,7—40 611,7”

a? L- H _ 5 l = o., 1 )0,59,. 1 .,so

= 1%0016o. 12% 40,=0%00463. 42%20

Il faut remarquer que l’évaluation de 7,500 caloriespour le pouvoir calorifique du combustible, se rapporteà un appareil qui, comme le calorimètre, emploie toutela chaleur du combustible. Or, il n’en saurait être ainsipour les fourneaux de l’industrie exposés à des pertesde chaleur, non-seulement par l'effet de leurs imper-fections, mais par leur nature même. Le tirage notam-ment, qui ne peut avoir lieu qu’autant qne les produitsde la combustion conservent une température élevée enarrivant dans la cheminée, en consomme une quantitéimportante. Aussi dans les foyers ordinaires n'ob-tient-on guère que 6 à 7 kil. de vapeur par kil. dehouille brûlée, ou de 0,50 à 0,60 de l’effet théorique.

Ce résultat montre combien il importe de perfec-tionner la construction des foyers et des chaudières,pour améliorer l’ensemble de la machine a vapeur.

Loi de Mariotte. Lorsqu’un gaz change de volumeet par suite de pression, sa température restant cons-tante, les pressions sont en raison inverse des volumes.C’est la loi dite de Mariotte qui a été vérifiée pour tousles gaz permanents, et qui s’exprime par l’égalitéP V =s P’ V’, P, V étant la pression et le volume pri-mitif, P’, Y’ la pression et le volume qu’il prend en-suite.

La vapeur se comportant comme un gaz, on peutlui appliquer la loi de Mariotte. pourvu qu’on aitégard à la condition que la température reste constante.Même avec cette restriction, la loi de Mariotte n'est pasapplicable à la vapeur saturée pour une réduction devolume ou une augmentation de pression, puisqu’il enrésulte une précipitation de liquide. Pour l’augmenta-tion de volume, la loi de Mariotte parait très admis-sible.

Beprésentation de cette loi. Si sur une ligne droitenous portons des abeisses proportionnelles aux volumesde la vapeur, et qu’en chacun des points correspon-dants nous élevions des ordonnées de longueur propor-tionnelle aux pressions de la vapeur d’après la loi deMariotte, la courbe passant par les extrémités de cesordonnées sera uue branche d’hyperbole équilatèreayant pour asymptote la ligne des x, qui correspond àla pression mille.

a: étant l’abeisse et y l’ordonnée, on voit que cettecourbe a pour expression æy = const., ce qui est bieul’équation de l’hyperbole équilatère.

Loi de la dilatation du gaz. D’après les observationsde Gay-Lussac, on admettait que tous les gaz se di-lataient de la même quantité et de = 0,00375 do

leur volume pour un degré du thermomètre centigrade.

M. Régnault, en vérifiant cette loi pour divers gazet à diverses pressions, a trouvé qu’elle ne se vérifiaitpas d’uue manière absolue ; toutefois les différencessont tellement minimes qu’elles sont tout à fait négli-geables dans l’application.

Le coefficient de dilatation est égal à 0,003665. Ce-lui de la vapeur d’eau n’a pas été déterminé ; ce n’estque par analogie qu’on peut lui appliquer celui dol’air, sa densité étant d’ailleurs le plus souvent supé-rieure à celle de l’air ; nous adopterons avec M. Morinle coefficient 0,00368.

Combinaison de la loi de Mariotte et de celle de Gay-Lussac. Il résulte de la loi de Gay-Lussac qu’un vo-lume V 0 de vapeur à la température zéro et à la pres-sion P 0 , passant à la température T eu restant à lamême pression, prendra le volume :

V 0 (4 + 0,00368 T).

S’il reste à la température T et est soumis à lapression P, son volume y sera, d’après la loi de Ma-riotte :

V = V„ (1+0,00368 T) |=.