MESURE RAPIDE
DES COEFFICIENTS DE DILATATION GAZEUSE
Voici d eu x m e s u re s qui p e u v e n t s ’e ffe c tu e r au co u rs d ’u n e m ê m e leçon', d ’u n e h e u re s u r la d ila ta tio n des gaz.
I- D IL A T A T IO N D E S G A Z A P R E S S I O N C O N S T A N T E : C oefficient d ’a u g m e n ta tio n de volum e o ;.
a ) A p p ro x im a tio n : N o u s d é sig n e ro n s p a r a l’a u g m e n ta t io n de volum e de 1 cm “ de g a z p o u r u n e é lé v a tio n de te m p é r a t u r e de 1" e t n o n p a s s e u le m e n t p o u r l’é lé v a tio n de te m p é r a t u r e de 0 à 1°.
b ) P rin c ip e d e la m é tlio d e : U n b a llo n m u n : d ’u n tu b e de d é g a g e m e n t c o n te n a n t u n volum e co n n u V d ’a i r à la te m p é r a t u r e a m b ia n t e t “ est ixirté ju s q u ’à é q u ilib re de te m p é r a t u r e d a n s un b a in -m a r ie à te m p é r a t u r e T. L ’a i r d ila té e s t chassé. On r e t ir e le b allo n d u b a in - m a r ie en p lo n g e a n t d a n s l’e a u le tu b e à d é g a g e m e n t. E n r e v e n a n t à la te m p é r a t u r e a m b ia n te , le volum e d e l’a i r d u ballon- d im in u e. U n v olu m e d ’e a u é g a l à celui de l ’a ir c h a ss é e s t a s p iré d a n s le b allon, o n le m e su re p a r pesée, s o it P g ra m m e s . On calcu le l’a u g m e n ta tio n
P de volum e p o u r 1” e t 1 c m “, so it :
---V ( T — t) c ) S cliém a de l ’e x p é rien c e :
E x e m p le de r é s u lt a ts o b te n u s : V olum e d ’a ir iiiitia l : 369 cm ’.
A ir d ila té : 18 c m ’ c o rr e s p o n d a n t à 18 g. d ’ea u re n tré e . D ifféren ce de te m p é r a t u r e : 32 — 18 = 14“ 18 18 1 ' “ 14 X 369 ^ 5166 ^ 287 1 ta n d is que cr. ré el = r ----273
L ’o rd re de g r a n d e u r de oc e s t donc v érifié e t cela av ec u n m a té r ie l ru d im e n ta ir e e t à l ’aid e d ’une ex p é rien c e d o n t la d u ré e n e d é p a sse p a s 15 m in u te s . R E M A R Q U E S E X P E R IM E N T A L E S .
M a té rie l : B allo n de p y re x (d e d ila ta tio n p re s q u e n u lle) tu b e coudé a v ec b o u ch o n de cao u tch o u c, v e rre è, pied, b a in -m a r ie c o n stitu é p a r u n e b o îte d e fe r b la n c , b a la n c e de R o b erv al, th e rm o m è tr e , tu b e de c a o u tch o u c e t p in c e à re s so rt.
M O D E O P E R A T O IR E ;
1» J a u g e a g e d u b a llo n ( p a r p esée d ’e a u ) ; 2° T u b e b ie n h o riz o n ta l p e n d a n t la r e n t r é e d ’eau ; 3° A r r ê t e r la r e n t r é e d ’e a u q u a n d le s g o u tte s to m b e n t tr è s esp a c é e s d a n s le b allo n (n e p a s p e se r l'e a u qui r e m p lit le tu b e ) ;
kir
chasse
V 3 6 9 cm-^ d’air Air à lÔo -f" eau rentrée Le volume d’eau rentré en 3 égale le volume d’air chassé en 2
3" P e s e r le b a llo n a v e c l’e a u r e n t r é e (d é d u ire le poids d u b a llo n v id e ) ;
( S a i s ir le b allo n a v e c u n e p in c e e n b o is p e n d a n t 1er m e su re s.)
II . - D IL A T A T IO N D E S G AZ A V O L U M E C O N S T A N T ; C oefficient d ’a u g m e n ta tio n de
p re s sio n :
b a in -m a rie . On a g i te l’ea u a v ec le th e rm o m è tr e j u s q u ’à te m p é r a t u r e c o n sta n te . O n lit ra p id e m e n t l ’élé v a tio n du m e rc u re d a n s le tu b e. On co nsid ère q ue la v a r ia tio n de v o lu m e de l’a ir, d u f a i t du d é p la c e m e n t d u m e rc u re d a n s le tu b e , e s t n é g li g e a b le e t que p a r c o n sé q u e n t la d ila ta tio n s ’e s t fa ite à v o lu m e c o n sta n t. c) S c h é m a d e l’e x p é rie n c e ; ( t a u t e u f M e r c u r e E x t r é m i t é
C
du Cube
a ) R e m a r q u e p ré lim in a ire : N o u s d é sig n e ro n sp a r p l’a u g m e n ta t io n d e p re s sio n de l’u n ité d î p re s sio n p o u r u n e é lé v a tio n de te m p é r a t u r e de e t n o n p a s s e u le m e n t p o u r l’élé v a tio n de te m p é r a t u r e de 0 à 1°.
b ) P r in c ip e d e la m é th o d e : O n m e s u re r a p i d e m e n t la p re s sio n a tm o s p h é riq u e p a r u n e e x p é rien ce de T o rricelli.
E n s u ite , u n b a llo n de 350-400 en p y re x e s t re m p li a u 1/5 e n v iro n de m e rc u re . On le fe r m e av ec un b o u ch o n de ca o u tc h o u c m u n i d ’u n tu b e d ro it p lo n g e a n t d a n s le b a in de m e rc u re . L ’e x tr é m ité p lon g e a n t e a é té p e in te à m o itié a u rip o lin b la n c e t g ra d u é e en s u r u n e d iz ain e de c e n tim è tre s .
On fe r m e le b allo n à la te m p é r a t u r e a m b ia n te t ”, l’in tro d u c tio n du tu b e d a n s le m e rc u re a m è n e u n e lé g è re asc e n s io n d u m e rc u re d a n s le tu b e . On la no te .
Le b allo n m u n i du d is p o sitif e s t p o rté d a n s le
E x e m p le de r é s u lt a ts : P re s s io n a tm o s p h é riq u e in itia le 72,3 cm. de m e rc u re , p re s sio n d a n s le b allo n à 22° : 72,3 + 0,8 = 73,1 cm. de m e rc u re .
D ifféren ce de te m p é r a t u r e : 38 — 22 = 16°. A u g m e n ta tio n de p re s sio n p a r c h a u ffa g e à 38° :
5,5 — 0,8 = 4,7 cm. de m e rc u re . J l
16 X 73,1 248
C e tte v a le u r e s t en co re de l’o rd re de g r a n d e u r de (3 réel. L ’e x p érien c e p e r m e t donc de vérifier, au co u rs de la leçon, l’o rd re de g r a n d e u r du coefficient d ’a u g m e n ta tio n de p re s sio n e t so n é g a lité n u m é riq u e a v e c le coefficient d ’a u g m e n ta t io n de volum e. L e m a té rie l e s t e x trê m e m e n t r é d u it e t la d u rée des e x p é rie n c e s de 10 à 15 m in u te s.
H . C H A P U T ,
P ro fe sse u r à l’Ecole de M é tie rs des in d u s trie s m é ta llu rg iq u e s de L y o n .
