Essai d'une méthode pour la mesure des gaz dissous dans l'eau

(1)

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Submitted on 1 Jan 1928

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Essai d’une méthode pour la mesure des gaz dissous dans l’eau

L. Dunoyer

To cite this version:

L. Dunoyer. Essai d’une méthode pour la mesure des gaz dissous dans l’eau. J. Phys. Radium, 1928,

9 (1), pp.1-12. �10.1051/jphysrad:01928009010100�. �jpa-00205317�

(2)

LE JOURNAL DE PHYSIQUE

ET

LE RADIUM

^*

ESSAI D’UNE MÉTHODE POUR LA MESURE DES GAZ DISSOUS DANS L’EAU par M. ^L. ^DUNOYER

Sommaire. - La méthode étudiée par l’auteur consiste ^à évaporer ^dans ûn ^{bon vide} ûne petite quantité d’eau, ^à âbsorber la vapeur d’eau produite êt ^à ^mesurer la pression des gaz dégagés. Ôn peut ainsi faire une mesure exacte à 1 ou 2 pour 100 près ^{sur une} ^très, petite quantité d’eau; ^{et il} êst facile de mettre cet échantillon à l’abri de l’atmosphère êntre ^le

moment de sa prise et celui de l’analyse.

Le présent article est consacre à une étude critique de la méthode. Elle s’est révélée très

rapide ^parce qu’il ^{n’est pas} nécessaire d’attendre que l’eau introduite (1 ^{à 2} ^cm3 suffisent) soit complètement évaporée. Les gaz, ^en effet, ^se dégagent immédiatement. ^De plus, ^les

mesures sont très concordantes. Mais elles fournissant des nombres notablement plus ^forts que le procédé classique consistant à chauffer l’eau (au-dessous du point d’ébullition) jusqu’à ^ce que les ^gaz ^se dégagent.

Les deux absorbants essayés ^ont ^été l’anhydride phosphorique ^et ^le ^froid ^produit ^par

une bouillie de neige carbonique ^et d’acétone. Dans les deux _cas, on a rencontré des phéno-

mènes d’absorption inattendus qui limiter la quantité ^d’eau ^sur laquelle peut être effectuée la mesure. En outre, dans le cas de l’absorption ^{par le} ^froid, ^{on a} observé deux pressions l’équilibre successives, _pour une même quantité ^d’eau introduite.

SERIN ’’’’1. TOMB IX. JANVIBR 1928 N. 1.

1. Principe ^{de la} méthode. - ~~~ sait que l’une des objections ^faites ^au projet ^de

MM. G. Claude et P. Bouelierot pour l’utilisation thermodynamique des différences de

température qui existent dans les Océans à différentes profondeurs repose ^sur la présence

des gaz dissous ^dans ^l’eau. L’importance que présentent âinsi ^ces gaz ^{nous a} conduit, ^sur l’invitation même de M. Claude, ^à reprendre ^la question, êt ^nous ^nous ^sommes proposé d’essayer ûne méthode que ^nous croyons nouvelle pour effectuer leur mesure.

Le procédé employé jusqu’ici consiste à chasser les gaz dissous ^en chanffant l’eau

(au-dessous ^du point d’ébullition) jusqu’à ^ce que les gaz ^se dégagent visiblement, ^{et à}

mesurer directement leur volume, ramené à la pression atmosphérique. La faible solubi- lité dans l’eau des gaz ^sans action chimique ^sur ^elle oblige ^à opérer ^sur ^des quantités ^d’eau

assez importantes, ^de ^l’ordre d’un litre au moins. Encore la précision ^{de la} ^mesure paraît-

elle faible. Rien ne prouve, ^du reste, que la totalité des gaz dissous soit ainsi obtenue ^et

qu’un ^autre ^mode opératoire, consistant par exemple ^à ^faire’le ^vide ^sur ^l’eau déjà privée

de ses gaz par l’échauffenlent ^en question, n’en fournirait pas ^une nouvelle quantité. ^Ce

fait serait d’une importance particulière pour l’étude des procédés que nous venons de mentionner.

~1 ^nous â semblé que pour répondre ^à ^cette objection ^{la seule} méthode sûre consistait à évaporer dans le vide une certaine quantité d’eau, à absorber immédiatement la vapeur d’eau produite, soit par le froid, soit par ûn desséchant convenable, êt à mesurer la pre,§-

*ion exercée diîais uu connv par les gaz dégagés autres que la vapeur d’eau.

,

La seiasibilité des manomètres empyés ^dans ^la technique ^{du vide} permet d’opérer

sur de faibles quantités ^de liquide. ^Cela présente l’avantage ^{que les} ^mesures ^sont plus rapides ^et qu’il devient facile de soustraire l’échantillon du liquide à tout contact avec

l’atmosphère. Un centiraètre cube d’eau contient, d’après ^les ^résultats jusqu’à présent

L~ iovn;xL DL PHYSIQUE ^M ^LK ^RI]DIUM.

^-

^r1.

^s-

^IX.

^--

JANVIER 1928.

^-

.. f. i

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01928009010100

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admis, ^0,0? ^{cm ~} environ des gaz ^de l’atmosphère ^en ^diverses proportions. ^Dans ^un ^volume

d’un litre, ^cette quantité de gaz exerce une pression ^{de 760 X} 0,02 X 10-3 = 0,01.5’2 ^mm

de mercure, pression ^très ^{facile à} ^mesurer ^{à 1} ou 2 pour 100 près ^avec ^une jauge ^de

Me Leod.

2. Description ^de l’appareil.

^-

^La figure ¹ représente l’appareil ^dont ^nous ^nous

sommes servi. Il comprend ^une pompe à condensation à vapeur de ^mercure A, reliée par l’intermédiaire du robinet Ri ^à ^une jauge de Me Leod munie de quatre chambres de

compression ^de diamètres décroissants et de quatre ^tubes gradués ^{de mêmes} ^diamètres respectivement que les cham-

...--

bres de compression. ^La même jauge permet ^{ainsi de}

mesurer une pression quel-

conque comprise ^{entre 4} ^mm

et 0,00001 ^mm ^de mercure(’).

Elle est reliée à un tube B de 40 mm de diamètre sur a0 cm

de longueur ^environ, par l’intermédiaire d’un piège ^à

froid P, pouvant ^{être im-} mergé ^dans ^un méla,nge ^réfri- gérant. Dans le tube B, ^fermé

à l’une de ses extrémités _par

une glace rodée, ^on peut ^iritro-

duire deux nacelles en porce- laine pleines d’anhydride phosphorique. ^Au-dessus ^des

nacelles (2) et entre elles vient déboucher un tube capillaire (2 ^mm de diamètre intérieur

environ), séparé par ^un robi-, net R2 ~l’un tube gradué ^C.

r, ig. ^1.

°

pouvant ^contenir quelques

1. centimètres cubes d’eau, ^et

muni à sa partie supérieure d’un trop plein. ^Le piège P et le tube à anhydride phosphorique B sont destinés à

l’absorption ^de ^l’eau introduite dans l’appareil préalablement ^vidé.

L’appareil comporte ^{encore :} ^{i 0} ^un ^tube ^G ^contenant ^une ^nacelle d’anhydride phos- phorique ^{servant à} protéger ^la jauge ^de Me Leod contre l’arrivée d’une trop grande quantité

de vapeur d’eau; 9 ~° ^un ^ballon jaugé ^D ^fermé par ^un robinet R3. ^Ce ballon sert à effectuer la mesure du volume dans lequel ^se produit l’évaporation de l’eau et l’expansion des gaz.

dissous. Pour cela, on ^fait ^un ^certain degré ^de ^vide ^dans l’appareil, ^le ^robinet R3 ^étant

ouvert. On ferme Ri. Ôn ^mesure ^la pression. Ôn ferme alors R,. Ôn ^rouvre ^Ri ^sur ^la

pompe ^en marche. On le referme de nouveau et on remesure la pression. ^Puis ^on ^rouvre R3

et on mesnre encore la pression. L’application de la loi de Mariotte fait connaître le volume de la canalisation en fonction du volume du ballon D. Pour effectuer ces mesures, ^{on a} soin d’attendre quelques minutes pour chacune d’elles que l’équilibre ^des pressions ^soit

atteint entre les différentes parties ^de l’appareil. ^Deux ^lectures ^de ^la jauge ^{faites à} quelques

minutes d’intervalle doivent être concordantes.

3. Mode opératoire ^et résultats.

^-

On introduit quelques centimètres cubes de l’eau à essayer dans le tube gradué ^C. ^{Dans le} ^cas ^où les gaz dissous dans cette ^{eau ne}

(’) Voir L. DUNOYBR : La Technique ^du l’ide, p. 69.

(::) ^{Sur la} figure, ^le raccordement du robinet R, et du tube B est au-degaous de ce dernier. On a.

reconnu ultérieurement plus commode de placer ^le tube C et le robinet R2 au-dessus de B.

(4)

seraient pas ên équilibre âvec l’atmosphère, ôn modifierait ce tube ; Ôll bien, ^{si l’on} dispose d’une certaine quantité ^de cette eau, ôn la fait constamment arriver par ûn ^{tube à} la partie inférieure du tube C, de manière qu’elle s’écoule par le trop-plein placé ên ^haut

de ce tube. L’eau circulant de bas en haut, ^celle qui êst admise dans le vide par le robinet R3 ^n’aura ^{eu aucun} ^contact âyec l’atmosphère âvant ^son âdmission.

Bien entendu, il faut avoir soin d’éliminer toute bulle d’air qui pourrait être restée

emprisonnée ^{dans le} capillaire du robinet R3. Il suffit d’entrouvrir ce robinet, le vide étant fait dans l’appareil, pour y faire passer ^cette bulle et une trace d’eau. On refait ensuite un

très bon vide, puis ôn âdmet ûne quantité d’eau mesurée.

Pour étudier la méthode, nous avons employé ^{de l’eau} distillée, aérée par ^un séjour prolongé dans le laboratoire. Dès qu’elle est introduite par le robinet, ^elle ^se transforme en

glace, qui s’évapore ensuite très lentement. Aussitôt après l’introduction de l’eau, ^c’est-à- dire en fait au bout de 5 à 15 secondes, nous avions effectué une première ^mesure ^{de la} pression ^{à la} jauge. ^Cette ^{mesure a} été ensuite répétée de 2 en 2 minutes environ jusqu’à

ce que toute l’eau introduite fut

évaporée ^et que la pression ^{fût de-}

1. ~ ~ t 1

venue constante. Une nouvelle

quantité d’eau mesurée était alors introduite et une nouvelle série ^de

mesures de pression ^effectuée.

Nous avons jugé ^{utile de} ^re- produire partiellement ^ci-dessous

le détail de deux de nos séries

d’obsèrvations, correspondant ^t

chacune à l’un des modes d’ab-

sorption ^de la vapeur d’eau que

nous avons employés. ^On peut

ainsi se rendre compte ^du degré )

de précision ^des ^mesures ^fournies

par la jauge malgré ^la présence

momentanée de vapeur d’eau. 0n ’$

sait que la présence ^de vapeur

d’eau rend incohérentes les me-

sures à la jauge. Ainsi, ^en suppri-

mant les absorbants nous avons

pu lire, pour ^une même atmo-

sphère de gaz humide, les pres- sions suivantes, ên utilisant les chambres de compression âu 11100, au ! /1000 êt âu 1/10 ^{000 :}

i5 m 0,01

⁼

O,fDO 31 X 0,001

^~

0,031 mm,

36 X 0,0001= 0,0036 ^mm.

Mais dans toutes les obser-

,

vations que nous avons retenues, Fig. 2.

la concordance des lectures de

pression effectuées sur les repères des différentes chambres décompression ^{de notre} jauge

s’est montrée aussi satisfaisante que dans les exemples que ^nous donnons ci-dessous. Il est nécessaire pour cela que la canalisation reliant le tube absorbeur à la jauge ^ne ^soit

pas trop large, La vapeur d’eau s’y diffuse alors assez lentement pour être complètement retenue, soit dans le tube absorbeur proprement dit, soit dans le tube de protection ^{de la} jauge, ^et ^ne jamais troubler les lectures.

.

(5)

TABLEAU I.

Ahsorption ^par ^{P 205} (28 g, étalé ^{sur une} surface de 24 cm2 environ).

Volume ^de la canalisation V = 990 cm3. Température moyenne ambiante, ^{30° C.}

(6)

Dans les tableaux 1 et II, ^les pressions ^ont été évaluées en microns de _mercure, unité commode pour ^ce genre de ^mesures.

Ces résultats. et ceux d’autres mesures analogues "ont ^été résumés par les courbes des figures 2, ³ ^{et 4.}

Fig. 3.

Les courbes des figures 2 et ³ ^ont été construites en prenant ^en abscisses le temps

écoulé depuis l’introduction d’une quantité ^d’eau déterminée, quantité inscrite à droite de la courbe; l’instant de l’introduction est marqué par ^un petit ^trait ^vertical. ^La figure 2 ^se rapporte ^à l’absorption par P,05 et à notre premier ^tableau d’observations; ^la figure 3 est relative à l’absorption par le piège refroidi par l’anhydride carbonique.

Les courbes de la figure 4 ^ont ^été construites en prenant ^en abscisses les quantités

croissantes d’eau introduites, êt ên ôrdonnées ^les pressions d’équilibre obtenues. Les

points. ^et + correspondent à deux séries distinctes d’observations faites avec l’anhydride phosphorique ^comme absorbant, ^et ^les points 8 ^à l’absorption par le froid.

4. Discussion des résultats. - Nous examinerons successivement, d’après ^les

figures 2 et 3 le processus de l’évaporation ^et ^le dégagement des gaz dissous, puit,

d’après ^la figure 4, ^les pressions d’équilibre, qui conduisent au calcul de la teneur en gaz

dissous.

(7)

TABLEAU 1 (suite).

Dégagement des gaz dissous ^et processus de l’évaporation.

^-

^Une première ^ohser- vation, qui ^ne laisse pas de surprendre ^tout d’abord bien qu’elle soit aisément explicable,

c’est la lenteur avec laquelle ^se produit l’évaporation spontanée ^des, glaçons formes ^instan-

tanément dès l’introduction d’une petite quantité ^d’eau dans le tube absorbeur. Ainsi, ^la

courbe de la figure 3 relative à 2,1 ^cm’ montre qu’il ^a fallu i heure 14 minutes pour obtenir

l;évaporation complète ^et spontanée (sans chauffer) d’un volume de 1,1 ^{cm3 de} glace ^sous

une pression ^de ⁵⁰ (J4, l’absorbant étant le piège ^à froid..De même, ^en présence ^de l’anhy-

~~lride phosphorique, ^il ^a fallu 27 minutes. pour* obtenir l’évaporation spontanée ^de

0,2 ^{cln3 de} glace ^sous ^la pression ^de 15 > (courbe ^{de la} figure 2 relative à 0,4 cm~). ^La

(8)

température ambiante était pourtant ^dans chaque cas assez élevée (30°C environ"). Mais,

d’une part, l’évaporation tend à refroidir constamment la glace ^et à abaisser tension de vapeur; ^et d’autre part, la chaleur ambiante se communique très mal à la glace, ^car

la convection par le gaz est faible, ^à ^cause de la basse pression, et la conduction à travers la paroi ^ne peut ^sue produire que par ^un petit ^nombre ^de points de contact.

4. rour ^accélérer ^les expériences, ^{on a} donc, ^dans beaucoup ^de cas, chauffé avec une

petite ^{flamme la} paroi du tube absorbeur dans la région ^{où des} ;laçons reposait ^sur

elle. Le début de ces périodes ^de chauffage, ^mentionné ^sur les tableaux d’observations, â été indiqué ^sur les courbes des figures ² êt ³ par la ^lettre ^C. ^La disparition dr’ toute trace de solide ou de liquicle â ^été indiquée par la lettre E (évaporation complète).

Examinons maintenant les analogies ^et les différences que présentent le~ courbes de Ia

flblll’;, ^2, relatives à l’absorption par P;0j , ^et les courbes de la figure 3, relatives à l’absorp-

tion par le piège ^à neige carbonique.

’

Elles présentent ^cette analogie que la pression n’augmente ^nullement proportionnel-

lement au temps, ni par conséquent ^à ^la quantité ^de glace qui s’évapore.

vont illstantanérnent dégagés, ^et ^la glace formée n’en coitéiejît I)Iits couibe; des

figures 2 êt 3 relatives à 0,2 êt ^à 0,47 ^cm3 commencent, îl êst vrai, par ^monter légèrement

(9)

TABLEAU Il.

paî, uît piè_qe ^dans ^{rie la} neige ca rbonique ^nlouillée ^{d’acétone.}

Volume de la canalisation 990 t’m:). Température moyenne pendant ^les ^mesures ^30°C.

(10)

pendant les trois ou quatre premières minutes. Mais cela tient à ce que la surface du desséchant étant vierge (dans ^le ^cas ^de la vapeur d’eau ^est absorbée au fur et à

mesure due sa formation sans se répandre ^dans ^la canalisation, ^et ^{aussi à} ^ce que la pression

motrice produite par les gaz dégagés ^étant faible, ^ces gaz diffusent lentement. S’il y avait dégagement graduel de gaz dissous pendant ^les premières minutes, pendant ^les- quelles ^une très faible partie seulement de la glace s’évapore, ^ce dégagement continuerait et la pressiorl ^croitrait jusqu’à la fin de l’évaporation.

Pour àppliquer ^notre appareil ^à la détermination pratique ^du volume total des gaz dissous il n’est donc nullement nécessaire d’attendre que ^toute l’eau introduite se soit

évaporée. Il suffit qu’elle soit introduite brusquement ^dans ûn ^bon ^vide, ên présence ^du desséchant, êt ^{en assez} petite quantité pour qu’elle ^se ^solidifie aussitôt. La mesure de la

pression exercée par les gaz dégagés peut être faite au bout des quelques minutes néces- pour que la vapeur d’eau formée âu ^moment de l’introduction soit absorbée et que les aient diffusé dans la canalisation de manière à produire ûne pression ûniforme.

Quant ^aux différences entre les courbes des figures 2 ^et 3, elles consistent surtout dans les deux particularités suivantes : -.

1°.Au ^{début des} ^courbes, ^surtout quand ^les quantités ^d’eau déjà ^admises augmentent,

on observe une diminution rapide ^de ^la pression âvec ^P2Û5, êt ^non âvec ^le piège ^refroidi.

D’autre part, lorsqu’on ^chauffe, ^dans ^le premier ^cas, ^il ^se produit ^une augmentation

momentanée de la pression, qui redevient ensuite constante jusqu’à ^{la fin de} l’évapora-

tioit et au delà. Ces deux particularités proviennent ^de ^ce que la vapeur d’eau formée ne

peut ^diffuser ^vers ^la jauge ^sans ^traverser la chicane du piège ^à neige carbonique, ^{où elle}

est immédiatement condensée, ^tandis qu’une partie peut évidemment commencer par

échapper ^au ^contact ^avec l’anhydride phosphorique.

~° Après ^{la fin} ^de l’évaporation, ^la pression ^ne ^subit plus âucune ^variation âvec P,0j . Au contraire, âvec ^le piège ^à neige carbonique, les courbes présentent ^deux paliers, ^l’un pendant et l’autre après l’évaporation. ^Sur les courbes de la figure ^3, ^le premier palier â été, ^{dans la} plupart ^des ^cas, déformé par le chauffage, mais il est très net sur les courbes obtenues sans chauffage, ên particulier la courbe III.

Nous nous réservons de revenir sur ce phénomène. Quelle qu’en ^{soit la} ^cause, l’emploi

de l’anhydride phosphorique ^comme ^absorbant paraît préférable à celui du piège ^à neige carbonique, ^comme donnant des résultats d’une interprétation plus sûre; ^du moins, ^comme

nous allons le voir, ^{si l’on} ^ne ^fait porter l’analyse que ^{sur une} très petite quantité d’eau,

soit 1 à 2 cm3.

Teneur de l’eau en gaz dissous.

^-

Considérons en effet la figure ^4. La courbe 1

correspond ^à l’absorption par les points (e) ^et ^les points (+) ^étant relatifs à deux séries de mesures. Les courbes II et III correspondent ^l’une ^et l’autre à l’absorption par

le piège ^à neige carbonique ; mais la courbe III a été construite avec les valeurs moyennes de la pression qui correspondent ^aux paliers terminaux des mêmes courbes. Ces diffé- rentes courbes donnent lieu aux remarques suivantes :

Il Toutes ces courbes sont formées de deux parties rectilignes, parallèles, ^raccordées

par ûne partie âvec point d’inflexion. Les parties rectilignes ^mettent ên évidence la

production ^d’une quantité ^{de gaz} proportionnelle ^{à la} quantité d’eau introduite. Mais le décalage ^{des deux} ^droites parallèles appartenant ^à ûne même courbe montre que le gaz dégagé ^subit ûne adsorption partielle quand ^sa pression âtteint ûne ^certaine

valeur.

2° La première partie rectiligne ^de la courbe 1 (absorption par coïncide avec la

première partie de la courbe II (absorption par le froid). ^{Les deux} procédés ^de fixation de la vapeur d’eau donnent donc les mêmes résultats à condition de n’opérer que ^sur ^une faible quantité ^d’eau et, ^{dans le} ^cas de la fixation de la vapeur d’eau par le piège ^à froid, ^de prendre ^le premier palier de la courbe reliant la pression ^à ^{la durée} d’évapo-

ration.

(11)

TABLEAU II

Dans toutes nos séries de mesures, nous avons trouvé une bonne proportionnalité ^de

la pression ^obtenue ^{à la} quantité d’eau introduite quand ^cette quantité était inférieure à 3 ou 4 cm’. Il nous paraît donc recommandable de ne faire la mesure que ^sur 1 ou 2 cm3

d’eau, ce.qui ^ne présente ^aucun inconvénient, ^la sensibilité de la jauge ^étant largement

suffisante, ^comme l’indique ^la figure ^3.

^, ^. ^,

3° D’après ^le coefficient angulaire ^{de la} première partie rectiligne des courbe-s 1 et lI,

(12)

la quantité de gaz dégagés par 1 cm3 de l’eau ^sur laquelle ^nous ^avons opéré exerçait ^dans

notre canalisation, ^de volume V, ^une pression ^de ²⁹ ^à ^la température ^{de 300} ^{C. Cette}

même quantité de gaz, ramenée ^aux conditions normales, occuperait ^donc ^un ^volume égal ^{à :}

’

Le volume de la canalisation, ^mesuré ^comme îl â ^{été dit} âu moyen du ballon jaugé D, ^était

de 990 cm3. Un centimètre cube d’eau contenait donc

de gaz dissous.

°

La courbe III donne de même un volume de gaz dissous par centimètre cube d’eau égal ^à

Si l’on admettait que le passage de la courbe II à la courbe III correspond à la fixation de C02 ^{dans le} piège ^à froid, le volume de COI contenu dans 1 cm3 de l’eau employée ^serait

donc 0,0135 cm~, soit 39 pour 100 des gaz dissous.

Ces résultats sont très différents de ceux qu’on indique pour la teneur des ^eaux ^natu- relles (non gazeuses) ^en gaz atmosphériques. Un centimètre cube d’eau de pluie, par

exemple, contient; d’après Péligot (Recueil des Constantes physiques), ^cm3 ^{de gaz}

dont 2,5 pour 100 seulement de C0, . Pourtant, les nombreuses expériences que ^{nous avons}

faites, ^en ^vérifiant chaque ^{fois la} parfaite étanchéité de la canalisation, ^nous ^ont ^{donné des}

résultats très concordants. Il est vrai qu’elles ^ont porté exclusivement (et ^à dessein, ^{en vue}

de vérifier la fidélité de la méthode) ^sur de l’eau distillée du commerce, ayant séjourné longtemps ^dans le laboratoire. Il serait possible que l’acide carbonique provenant ^{des carbo-}

nates contenus dans l’eau naturelle soumise à la distillation se soit redissous dans l’eau au

fur et à mesure de sa condensation. D’ailleurs, la teneur que nous avons trouvée en gaz autres que CO,, ^soit 0,0?06 cm3, ^est ^un peu plus faible que celle qu’indique Péligot pour l’eau de pluie, ^soit 0,023 ( ^{l --} 0,()~5)

^-

0,0224. ^Nous ^sommes ainsi amenés à conclure que tévapor’ation ^{dans le} ^vide ^donne ^une quantité de gaz dissous plus grande que le procédé classique consistant à chauffer l’eau ait-dessous dit hoirit d’ébullition.

5. Résumé et conclusions. - Il Nous ^avons mis au point ^un appareil permettant

de déterminer la teneur d’une eau en gaz dissous ; la méthode consiste à introduire dans un

bon vide une petite quantité d’eau; la vapeur d’eau est absorbée soit par l’anhydride phosphorique, soit par ^un piège immergé ^dans ^un mélange ^de neige carbonique et d’acétone.

L’eau se congèle immédiatement en dégagent la totalité des gaz dissous, ^{dont la} pression êst ^mesurée âu moyen d’une jauge de ~Ic Leod. Elle s’évapore ênsuite ^{avec une}

extrême lenteur.

2° Lorsque ^la quantité d’eau introduite croît progressivement, ainsi que la quantité ^de

gaz dégagés, îl ârrive ûn ^moment ôù ûne partie ^de ^ces gaz ^sont absorbés, probablement ên

même temps que la vapeur d’eau. Il convient donc de ne procéder à la détermination de la teneur en gaz dissous que ^{sur une} très petite quantité d’eau, ^soit ⁱ ou 2 cm3. La détermi- nation de la pression produite par les gaz dégagés peut cependant être faite avec une préci-

sion de l’ordre de 1 à 2 pour 100.

3° L’absorption ^dans ^un piège ^à neige carbonique de la vapeur d’eau produite ^{nous a}

(13)

donné des résultats complexes ^sur lesquels ^nous ^nous proposons ^de revenir. Ils indiquent

en tout cas que l’emploi ^de l’anhydride phosphorique ^est préférable.

,

4° La vitesse d’absorption ^{de la} vapeur d’eau par l’anhydride phosphorique ^diminue rapidement ^avec l’hydratation ^de ^ce corps. Pourtant, ^même lorsque ^son aspect indique ^une

forte hydratation, ^la tension de la vapeur d’eau qui ^reste ^en équilibre est faible. Ce fait est d’ailleurs en accord avec la pratique ^courante ^des techniciens du vide. Pour obtenir une

dessiccation rapide, ^il convient de renouveler l’anhydride phosphorique, ^étalé ^en ^couche

d’à peu près 1 g par centimètre carré, quand ^il ^a absorbé environ 0,04 g d’eau.

Manuscrit _{reçu le 5} septembre ^1927.

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L. Dunoyer

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LE JOURNAL DE PHYSIQUE

ET

LE RADIUM

ESSAI D’UNE MÉTHODE POUR LA MESURE DES GAZ DISSOUS DANS L’EAU par M. L. DUNOYER

moment de sa prise et celui de l’analyse.

Le présent article est consacre à une étude critique de la méthode. Elle s’est révélée très

rapide parce qu’il n’est pas nécessaire d’attendre que l’eau introduite (1 à 2 cm3 suffisent) soit complètement évaporée. Les gaz, en effet, se dégagent immédiatement. De plus, les

mesures sont très concordantes. Mais elles fournissant des nombres notablement plus forts que le procédé classique consistant à chauffer l’eau (au-dessous du point d’ébullition) jusqu’à ce que les gaz se dégagent.

Les deux absorbants essayés ont été l’anhydride phosphorique et le froid produit par

une bouillie de neige carbonique et d’acétone. Dans les deux cas, on a rencontré des phéno-

mènes d’absorption inattendus qui limiter la quantité d’eau sur laquelle peut être effectuée la mesure. En outre, dans le cas de l’absorption par le froid, on a observé deux pressions l’équilibre successives, pour une même quantité d’eau introduite.

SERIN ’’’’1. TOMB IX. JANVIBR 1928 N. 1.

1. Principe de la méthode. - ~~~ sait que l’une des objections faites au projet de

MM. G. Claude et P. Bouelierot pour l’utilisation thermodynamique des différences de

température qui existent dans les Océans à différentes profondeurs repose sur la présence

des gaz dissous dans l’eau. L’importance que présentent ainsi ces gaz nous a conduit, sur l’invitation même de M. Claude, à reprendre la question, et nous nous sommes proposé d’essayer une méthode que nous croyons nouvelle pour effectuer leur mesure.

Le procédé employé jusqu’ici consiste à chasser les gaz dissous en chanffant l’eau

(au-dessous du point d’ébullition) jusqu’à ce que les gaz se dégagent visiblement, et à

mesurer directement leur volume, ramené à la pression atmosphérique. La faible solubi- lité dans l’eau des gaz sans action chimique sur elle oblige à opérer sur des quantités d’eau

assez importantes, de l’ordre d’un litre au moins. Encore la précision de la mesure paraît-

elle faible. Rien ne prouve, du reste, que la totalité des gaz dissous soit ainsi obtenue et

qu’un autre mode opératoire, consistant par exemple à faire’le vide sur l’eau déjà privée

de ses gaz par l’échauffenlent en question, n’en fournirait pas une nouvelle quantité. Ce

fait serait d’une importance particulière pour l’étude des procédés que nous venons de mentionner.

~1 nous a semblé que pour répondre à cette objection la seule méthode sûre consistait à évaporer dans le vide une certaine quantité d’eau, à absorber immédiatement la vapeur d’eau produite, soit par le froid, soit par un desséchant convenable, et à mesurer la pre,§-

*ion exercée diîais uu connv par les gaz dégagés autres que la vapeur d’eau.

La seiasibilité des manomètres empyés dans la technique du vide permet d’opérer

sur de faibles quantités de liquide. Cela présente l’avantage que les mesures sont plus rapides et qu’il devient facile de soustraire l’échantillon du liquide à tout contact avec

l’atmosphère. Un centiraètre cube d’eau contient, d’après les résultats jusqu’à présent

L~ iovn;xL DL PHYSIQUE M LK RI]DIUM.

r1.

IX.

JANVIER 1928.

.. f. i

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01928009010100

admis, 0,0? cm ~ environ des gaz de l’atmosphère en diverses proportions. Dans un volume

d’un litre, cette quantité de gaz exerce une pression de 760 X 0,02 X 10-3 = 0,01.5’2 mm

de mercure, pression très facile à mesurer à 1 ou 2 pour 100 près avec une jauge de

Me Leod.

2. Description de l’appareil.

La figure 1 représente l’appareil dont nous nous

sommes servi. Il comprend une pompe à condensation à vapeur de mercure A, reliée par l’intermédiaire du robinet Ri à une jauge de Me Leod munie de quatre chambres de

compression de diamètres décroissants et de quatre tubes gradués de mêmes diamètres respectivement que les cham-

bres de compression. La même jauge permet ainsi de

mesurer une pression quel-

conque comprise entre 4 mm

et 0,00001 mm de mercure(’).

Elle est reliée à un tube B de 40 mm de diamètre sur a0 cm

de longueur environ, par l’intermédiaire d’un piège à

froid P, pouvant être im- mergé dans un méla,nge réfri- gérant. Dans le tube B, fermé

à l’une de ses extrémités par

une glace rodée, on peut iritro-

duire deux nacelles en porce- laine pleines d’anhydride phosphorique. Au-dessus des

nacelles (2) et entre elles vient déboucher un tube capillaire (2 mm de diamètre intérieur

environ), séparé par un robi-, net R2 ~l’un tube gradué C.

r, ig. 1.

pouvant contenir quelques

1. centimètres cubes d’eau, et

muni à sa partie supérieure d’un trop plein. Le piège P et le tube à anhydride phosphorique B sont destinés à

l’absorption de l’eau introduite dans l’appareil préalablement vidé.

L’appareil comporte encore : i 0 un tube G contenant une nacelle d’anhydride phos- phorique servant à protéger la jauge de Me Leod contre l’arrivée d’une trop grande quantité

de vapeur d’eau; 9 ~° un ballon jaugé D fermé par un robinet R3. Ce ballon sert à effectuer la mesure du volume dans lequel se produit l’évaporation de l’eau et l’expansion des gaz.

dissous. Pour cela, on fait un certain degré de vide dans l’appareil, le robinet R3 étant

ouvert. On ferme Ri. On mesure la pression. On ferme alors R,. On rouvre Ri sur la

pompe en marche. On le referme de nouveau et on remesure la pression. Puis on rouvre R3

et on mesnre encore la pression. L’application de la loi de Mariotte fait connaître le volume de la canalisation en fonction du volume du ballon D. Pour effectuer ces mesures, on a soin d’attendre quelques minutes pour chacune d’elles que l’équilibre des pressions soit

atteint entre les différentes parties de l’appareil. Deux lectures de la jauge faites à quelques

minutes d’intervalle doivent être concordantes.

3. Mode opératoire et résultats.

ESSAI D’UNE MÉTHODE POUR LA MESURE DES GAZ DISSOUS DANS L’EAU par M. ^L. ^DUNOYER

rapide ^parce qu’il ^{n’est pas} nécessaire d’attendre que l’eau introduite (1 ^{à 2} ^cm3 suffisent) soit complètement évaporée. Les gaz, ^en effet, ^se dégagent immédiatement. ^De plus, ^les

mesures sont très concordantes. Mais elles fournissant des nombres notablement plus ^forts que le procédé classique consistant à chauffer l’eau (au-dessous du point d’ébullition) jusqu’à ^ce que les ^gaz ^se dégagent.

Les deux absorbants essayés ^ont ^été l’anhydride phosphorique ^et ^le ^froid ^produit ^par

une bouillie de neige carbonique ^et d’acétone. Dans les deux _cas, on a rencontré des phéno-

mènes d’absorption inattendus qui limiter la quantité ^d’eau ^sur laquelle peut être effectuée la mesure. En outre, dans le cas de l’absorption ^{par le} ^froid, ^{on a} observé deux pressions l’équilibre successives, _pour une même quantité ^d’eau introduite.

1. Principe ^{de la} méthode. - ~~~ sait que l’une des objections ^faites ^au projet ^de

température qui existent dans les Océans à différentes profondeurs repose ^sur la présence

des gaz dissous ^dans ^l’eau. L’importance que présentent âinsi ^ces gaz ^{nous a} conduit, ^sur l’invitation même de M. Claude, ^à reprendre ^la question, êt ^nous ^nous ^sommes proposé d’essayer ûne méthode que ^nous croyons nouvelle pour effectuer leur mesure.

Le procédé employé jusqu’ici consiste à chasser les gaz dissous ^en chanffant l’eau

(au-dessous ^du point d’ébullition) jusqu’à ^ce que les gaz ^se dégagent visiblement, ^{et à}

mesurer directement leur volume, ramené à la pression atmosphérique. La faible solubi- lité dans l’eau des gaz ^sans action chimique ^sur ^elle oblige ^à opérer ^sur ^des quantités ^d’eau

assez importantes, ^de ^l’ordre d’un litre au moins. Encore la précision ^{de la} ^mesure paraît-

elle faible. Rien ne prouve, ^du reste, que la totalité des gaz dissous soit ainsi obtenue ^et

qu’un ^autre ^mode opératoire, consistant par exemple ^à ^faire’le ^vide ^sur ^l’eau déjà privée

de ses gaz par l’échauffenlent ^en question, n’en fournirait pas ^une nouvelle quantité. ^Ce

~1 ^nous â semblé que pour répondre ^à ^cette objection ^{la seule} méthode sûre consistait à évaporer dans le vide une certaine quantité d’eau, à absorber immédiatement la vapeur d’eau produite, soit par le froid, soit par ûn desséchant convenable, êt à mesurer la pre,§-

La seiasibilité des manomètres empyés ^dans ^la technique ^{du vide} permet d’opérer

sur de faibles quantités ^de liquide. ^Cela présente l’avantage ^{que les} ^mesures ^sont plus rapides ^et qu’il devient facile de soustraire l’échantillon du liquide à tout contact avec

l’atmosphère. Un centiraètre cube d’eau contient, d’après ^les ^résultats jusqu’à présent

L~ iovn;xL DL PHYSIQUE ^M ^LK ^RI]DIUM.

^r1.

^IX.

admis, ^0,0? ^{cm ~} environ des gaz ^de l’atmosphère ^en ^diverses proportions. ^Dans ^un ^volume

d’un litre, ^cette quantité de gaz exerce une pression ^{de 760 X} 0,02 X 10-3 = 0,01.5’2 ^mm

de mercure, pression ^très ^{facile à} ^mesurer ^{à 1} ou 2 pour 100 près ^avec ^une jauge ^de

2. Description ^de l’appareil.

^La figure ¹ représente l’appareil ^dont ^nous ^nous

sommes servi. Il comprend ^une pompe à condensation à vapeur de ^mercure A, reliée par l’intermédiaire du robinet Ri ^à ^une jauge de Me Leod munie de quatre chambres de

compression ^de diamètres décroissants et de quatre ^tubes gradués ^{de mêmes} ^diamètres respectivement que les cham-

bres de compression. ^La même jauge permet ^{ainsi de}

conque comprise ^{entre 4} ^mm

et 0,00001 ^mm ^de mercure(’).

de longueur ^environ, par l’intermédiaire d’un piège ^à

froid P, pouvant ^{être im-} mergé ^dans ^un méla,nge ^réfri- gérant. Dans le tube B, ^fermé

à l’une de ses extrémités _par

une glace rodée, ^on peut ^iritro-

duire deux nacelles en porce- laine pleines d’anhydride phosphorique. ^Au-dessus ^des

nacelles (2) et entre elles vient déboucher un tube capillaire (2 ^mm de diamètre intérieur

environ), séparé par ^un robi-, net R2 ~l’un tube gradué ^C.

r, ig. ^1.

pouvant ^contenir quelques

1. centimètres cubes d’eau, ^et

muni à sa partie supérieure d’un trop plein. ^Le piège P et le tube à anhydride phosphorique B sont destinés à

l’absorption ^de ^l’eau introduite dans l’appareil préalablement ^vidé.

L’appareil comporte ^{encore :} ^{i 0} ^un ^tube ^G ^contenant ^une ^nacelle d’anhydride phos- phorique ^{servant à} protéger ^la jauge ^de Me Leod contre l’arrivée d’une trop grande quantité

de vapeur d’eau; 9 ~° ^un ^ballon jaugé ^D ^fermé par ^un robinet R3. ^Ce ballon sert à effectuer la mesure du volume dans lequel ^se produit l’évaporation de l’eau et l’expansion des gaz.

dissous. Pour cela, on ^fait ^un ^certain degré ^de ^vide ^dans l’appareil, ^le ^robinet R3 ^étant

ouvert. On ferme Ri. Ôn ^mesure ^la pression. Ôn ferme alors R,. Ôn ^rouvre ^Ri ^sur ^la

pompe ^en marche. On le referme de nouveau et on remesure la pression. ^Puis ^on ^rouvre R3

et on mesnre encore la pression. L’application de la loi de Mariotte fait connaître le volume de la canalisation en fonction du volume du ballon D. Pour effectuer ces mesures, ^{on a} soin d’attendre quelques minutes pour chacune d’elles que l’équilibre ^des pressions ^soit

atteint entre les différentes parties ^de l’appareil. ^Deux ^lectures ^de ^la jauge ^{faites à} quelques

3. Mode opératoire ^et résultats.

On introduit quelques centimètres cubes de l’eau à essayer dans le tube gradué ^C. ^{Dans le} ^cas ^où les gaz dissous dans cette ^{eau ne}

(’) Voir L. DUNOYBR : La Technique ^du l’ide, p. 69.

(::) ^{Sur la} figure, ^le raccordement du robinet R, et du tube B est au-degaous de ce dernier. On a.

reconnu ultérieurement plus commode de placer ^le tube C et le robinet R2 au-dessus de B.

de ce tube. L’eau circulant de bas en haut, ^celle qui êst admise dans le vide par le robinet R3 ^n’aura ^{eu aucun} ^contact âyec l’atmosphère âvant ^son âdmission.

emprisonnée ^{dans le} capillaire du robinet R3. Il suffit d’entrouvrir ce robinet, le vide étant fait dans l’appareil, pour y faire passer ^cette bulle et une trace d’eau. On refait ensuite un

très bon vide, puis ôn âdmet ûne quantité d’eau mesurée.

Pour étudier la méthode, nous avons employé ^{de l’eau} distillée, aérée par ^un séjour prolongé dans le laboratoire. Dès qu’elle est introduite par le robinet, ^elle ^se transforme en

évaporée ^et que la pression ^{fût de-}

quantité d’eau mesurée était alors introduite et une nouvelle série ^de

mesures de pression ^effectuée.

Nous avons jugé ^{utile de} ^re- produire partiellement ^ci-dessous

d’obsèrvations, correspondant ^t

sorption ^de la vapeur d’eau que

nous avons employés. ^On peut

ainsi se rendre compte ^du degré )

de précision ^des ^mesures ^fournies

par la jauge malgré ^la présence

sait que la présence ^de vapeur

sures à la jauge. Ainsi, ^en suppri-

pu lire, pour ^une même atmo-

sphère de gaz humide, les pres- sions suivantes, ên utilisant les chambres de compression âu 11100, au ! /1000 êt âu 1/10 ^{000 :}

36 X 0,0001= 0,0036 ^mm.

pression effectuées sur les repères des différentes chambres décompression ^{de notre} jauge

s’est montrée aussi satisfaisante que dans les exemples que ^nous donnons ci-dessous. Il est nécessaire pour cela que la canalisation reliant le tube absorbeur à la jauge ^ne ^soit

pas trop large, La vapeur d’eau s’y diffuse alors assez lentement pour être complètement retenue, soit dans le tube absorbeur proprement dit, soit dans le tube de protection ^{de la} jauge, ^et ^ne jamais troubler les lectures.

Ahsorption ^par ^{P 205} (28 g, étalé ^{sur une} surface de 24 cm2 environ).