MACHINE A VAPEUR.

MACHINE A VAPEUR.

Observations sur les résultats du tableau ci-dessus. Cetableau permet de comparer les systèmes divers demachines à vapeur et d’apprécier la valeur de la formuleelle-même, grâce aux principes que nous avons établisrelativement au travail théorique de l’unité de chaleurd’une calorie.

Nous remarquerons d’abord combien les machinessans détente (2 et 4) sont défectueuses, puisque leurtravail théorique à 32 atmosphères n’atteint pas 4/3du travail possible du combustible.

Pour celles de la première et deuxième classe, uneobservation qui ressort naturellement de la vue du ta-

, , 4-1-303688

bleau, c’est que la valeur du facteur -tttt ————7

0U0-I-0U0 f 1

croît très lentement et à peu près pruportionnellemeutà la température; par conséquent l’effet utile théoriquene croît guère plus rapidement que le logarithme dela pression, c’est-à-dire très lentement. Comme lesdifficultés de la construction, les pertes de chaleur etde vapeur augmentent beaucoup avec la tension, ona cru pouvoir en conclure qu’il y a peu d’avantages àattendre de l’emploi de la vapeur à très hautes pres-sions. Ce résultat est conforme aux résultats de la pra-tique, mais non à ceux de la théorie incomplète. Eneffet, cette formule conduit à ce résultat évidemmentimpossible, et qui montre qu’elle est insuffisante, quele travail de la vapeur dans les machines à détente etcondensation peut être supérieur au travail théoriquede la chaleur, quand la détente est poussée très loin,comme on l’a supposé pour calculer les chiffres du ta-bleau donné plus haut, et qui sont supérieurs au maxi-mum trouvé à l’article calorie. Cette quantité, in-définiment croissante avec la valeur.de la pressioninitiale, a fait conclure à bien des auteurs que théori-quement l’unité de chaleur peut donner un travail in-fini. Nous avons déjà dit que c’était admettre le mou-vement perpétuel. Il est beaucoup plus raisonnabled’admettre que la théorie est incomplète et de cher-cher à lui faire embrasser toutes les données de laquestion. C’est ce que nous allons tenter.

Chaleur absorbée par la détente. Ce qui rend les ré-sultats de la théorie nécessairement différents de ceuxqu’on obtient dans la pratique, c’est qu’on néglige unélément important.

Remarquons d’abord que la chaudière à vapeur ren-ferme de la vapeur à saturation, c’est-à-dire de la va-peur qui s’est dégagée de l’eau aussitôt qu’une quan-tité de chaleur a été incorporée avec elle eu quantitésuffisante pour que sa tension puisse contre-balanccrcelle qui s’exerce à la surface du liquide.

Or, quand la vapeur arrive dans le cylindre, elle s’ytrouve d’abord (pourvu que les ouvertures et les con-duites de vapeur soient de grandeur suffisante) sensi-blement à la même pression que dans la chaudière ;mais, lorsque la détente a lieu, la pression diminue, et

comme, d’après une loi physique très fréquemmentvérifiée, tous les gaz absorbent de la chaleur en aug-mentant de volume, on en conclura que la correctionqui doit être apportée à la formule générale consiste àtenir compte de l’abaissement de température produitpar la détente. Cet abaissement de température de lavapeur saturée, cause nécessairement la diminution depression que l’on peut considérer comme équivalente àla précipitation d’une certaine quantité de vapeur, dontla chaleur latente serait consommée par la dilatationet entretiendrait la tempéiature constante.

Ainsi que nous l’avons établi à l’article calorie,où nous avons étudié la question du travail théoriquede la chaleur, on peut considérer la formule de Ma-riotte comme applicable au calcul du travail de lu dé -tente de la vapeur, avec une approximation suffisante,

en diminuant de

ou

pour chaque fois le volume pri *

raitif, la pression calculée d’après la loi de Mariotte.

De la sorte le travail de la détente croissant moinsrapidement, et ne croissant plus du tout après la dé-tente de quinze fois le volume primitif, les résultatsévidemment erronés du tableau précédent ne sont pinscontenus dans la formule corrigée. Un travail infini nese trouve plus possible pour une minime quantité dechaleur, et la formule est en rapport avec l’expérience.,

Correction à apporter au calcul de la détente. Le modede correction que nous venous de rappeler, peut êtreindiqué par plusieurs voies équivalentes entre elles.

Ainsi si nous partons d’abord de la détermination dutravail maximum d’une calorie, nous aurions une in-dication des corrections à apporter à la formule, enconsidérant les valeurs qu’elle prend quand on l’ap-plique aux températures et aux pressions élevées, etnous servant de ce maximum pour y introduire unecorrection.

Appelons p la quantité de vapeur qui, en agissantconstamment, produirait un travail égal à celui corres-pondant à la diminution de pression que produit l’ab-sorption de chaleur résultant de la détente, Télémeutdont la formule non corrigée ne tient pas compte.

Nous aurions donc une limite minimum de la valeurde p, en l’introduisant dans la formule la plus complète,celle qui s’applique aux machines à déteLte et à con-densation, et en posant :

12777

4-l-0,00368T

-(log-

043/

arier T et P, nous an-

64t>-|-0,30oT—10 '

En faisant successivementrions des valeurs qui iront en se rapprochant de la va-leur réelle de p, et qui, à cause de la lenteur de lavariation des termes qui entrent dans la formule, seratrès admissible dans la pratique.

En faisant les calculs pour les pressions déjà consi-dérées, nous obtenons le tableau suivant *.

Tensions de la vapeur en atmosphères.

4

2

4

8

46

32

Id. en centimètre carré.

1 l ,033

2,066

5,132

8,264

16,328

33 l ,056

Températures correspondantes. . . .

400“

424»

144°

472»

203-

240"

y i>

Détentes ou valeurs de — = —. . .

V ±1

79

4 08

316

632

1264

2528

Valeurs de P-—p.

0 l ,70 2

0,650

0,507

0,455

0,338

0,325

Valeur de p.

0 k ,33l

4,446

3,625

7,809

11»,4 90

310,731

Valeur de p..

0,32

0,68

0,87

0,94

0,98

0,992