HAL Id: jpa-00237741
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Submitted on 1 Jan 1881
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Constitution de la flamme de la lampe bunsen et quelques modifications apportées à la construction de
cette lampe
A. Terquem
To cite this version:
A. Terquem. Constitution de la flamme de la lampe bunsen et quelques modifications ap- portées à la construction de cette lampe. J. Phys. Theor. Appl., 1881, 10 (1), pp.119-126.
�10.1051/jphystap:0188100100011901�. �jpa-00237741�
119
f
de millimètred’épaisseur.
Le cabinet dePhysique
de 1"École Norn1alepossède
une belle collection de cristaux uniaxes : laplu-
part
ne donnent rien av ec l’anciennepince,
tandis que tous donnent desfranges
avec la nouvelle.C’est bien autre chose avec les cristaux biaxes : aux conditions de dimension et
d’épaisseur qui
sont nécessaires pour les observer dans lapince ordinaire,
il fautajouter
un faible écart des axes.Avec la
pince
ordinaire on nepeut
observer que deux cristauxhiaxes,
le nitre et leplomb
carbonaté.L’angle
extérieur des axes est de9°17’
dans lepremier
et de16° 44’
dans le second. Les axesdu
plomb
carbonatéapparaissant
à la limite duchamp,
onpeut
donc dire que cechamp
est limité à17°
dans lapince
ordinaire.L’arragonite,
avec ses axes à30°50’,
nepeut plus
êtreobservée,
tandis
qu’avec
la nouvellepince
on voit très bien lesfranges
d’unetoute
petite
lame decalamine,
dont les axes sont écartés de78°
2o’.Ainsi,
onpeut
estimer lechamp
del’appareil
à78° .
Je voudraispouvoir
allerplus
loin :je
voudrais atteindre 85° pourpouvoir
observer les
franges
siremarquables
des sels deSeignette. Je
m’encontenterais et
je
laisserais volontiers de côté les cristaux à axesplus écartés,
en les réservant pour lemicroscope polarisant.
CONSTITUTION DE LA FLAMME DE LA
LAMPE
BUNSEN ET QUELQUES MODI- FICATIONS APPORTÉES A LA CONSTRUCTION DE CETTE LAMPE;PAR M. A. TERQUEM.
La flamme que l’on obtient avec la
lampe
Bunsen est, comme l’onsait,
creuse dans unegrande partie
de salongueur,
ce donton
peut
s’assurer à l’aide d’une toilemétallique placée
dans laflamme, qui présente
un anneauincandescent,
avec une tache ob-scure au centre. De là des difficultés
particulières
pour obteniravec ce brûleur des
températures très élevées,
car laflamme,
à causedu cône creux
qui
en occupe le centre,présente
unegrande
sur-face de contact avec
l’air ;
deplus,
un creuset, parexemple, placé
dans cette
flamme,
nepeut
être chauffé dans toute sa hauteur à une mêmetempérature.
Enaugmentant
laquantité
d’airqu’entraîne
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:0188100100011901
120
avec lui le gaz, on diminue évidemment la vitesse moyenne de sor- tie du
mélange
gazeux à l’orificesupérieur
du tube. Le cône creuxcentral diminue de
hauteur,
la flamme devientpleine
dans uneplus grande partie
de sonétendue,
mais en mêmetemps
elle devient trèsvacillante,
et,après quelques oscillations,
la combustion secommunique
au bec inférieur. Ces effets sont d’autantplus
mar-qués
que le tube de lalampe
estplus large ;
c’est cequi
aproba-
blement
empéché jusqu’à présent
les constructeurs de faire deslampes
Bunsen de trèsgrands diamètres, qui,
avec une flammepleine,
auraient pu servir àproduire
facilement de hautestempé-
ratures.
Par diverses
dispositions, je
suis arrivé : 1° à rendre la flamme de tous les brûleurs à gaz moinsvacillante;
2° àmélanger
au gaz laquantité
maxima d’air que lejet
de gazpeut
entraînersponta- nément,
sans que la combustion secommunique
au becinférieur;
3° à obtenir cet effetavec des tubes de tout diamètre
jusqu’à
01l1,040,
et
quelle
que soit lapression
du gaz.Evidemment,
lemélange
gazeux
qui
sort par l’orificesupérieur
du tube n’est pashomogène,
ni au
point
de vue de sacomposition,
ni de sa vitesse. Celle-ci doit êtreplus grande
au centre que lelong
desparois
dutube,
àcause de l’excès de vitesse que conserve le
jet
de gaz sortant dubec ;
en outre, les filets centraux doivent être
plus
riches en gaz car- bonés. Tant que l’air estaspiré
en faiblequantité,
la vitesse Illl- nin1a d’écoulement restesupérieure
à la vitesse de communication de lacombustion; mais,
si l’air est introduit enplus grande
quan-tité,
cette vitesseminima,
vers les bordsdel’orifice, peuttomber
au-dessous de la vitesse inverse de communication de la
combustion,
quoique
la vitesse moyenne de sortie soitsupérieure
à cette der-nière ;
delà, quand
cetéquilibre
est presqueatteint,
cesagitations
de la
flamme,
à cause despetites irrégularités qui
seproduisent
dans l’écoulement du gaz, et enfin l’inflammation du bec inférieur par l’action d’une secousse ou d’un
simple
courant d’air. Cetteinégalité
de vitesse d’écoulement des filets gazeuxexplique
pour-quoi,
avec des tubesétroits,
l’inflammation du bec inférieur a lieu moins facilement que dans les tubeslarges,
à cause de laplus grande
uniformité d’écoulement du gaz, etpourquoi,
avec les pre- mierstubes,
on obtientdéjà
des flammes presquepleines, quoique
assez
vacillantes; l’allongement
dutube,
enpermettant
un mé-121
lange plus
intime de l’air et du gazd’éclairage, produit
enpartie
le même effet.
Pour obvier à ces
inconvénients,
il faut cherclier surtout àéga-
liser les vitesses de sortie des divers filets du
mélange
gazeux, ainsi que lacomposition
de cedernier,
enrejetant
vers les bords del’orifice le gaz
qui
sort par le centre, sans rétrécir toutefois partrop
cet orifice.
J’y
suis arrivé par lesdispositions
suivantes : il) enpartageant
1"orifice de sortie du gaz enplusieurs
secteurs, par 2,4, .. ,
cloisons verticales fixées sur lesparois
et descendant très peu dans letube ; évidemment,
lejet
central est arrêté par le croisillonqui
occupe le centre du tube et se trouverejeté
decôté;
dans les tubes deom, 015
àom, 025,
deux cloisons àangle
droit
suffisent;
pour les tubesplus larges,
de om, 025 àom, 040, j’ai
mis
quatre cloisons,
divisant l’orifice en huit secteurs ; a° enpla-
çant au centre d u tube une
petite plaque
ou une boulequi
donnenaissance à un orifice annulaire. L’efficacité d’une boule ayant en-
viron un diamètre
égal
à la moitié de celui de l’orifice esttelle,
quel’on
peut
soulever un tube ainsidisposé
àplus
deom, 1
au-dessusd’un bec sans que l’inflammation se
communique
à cedernier;
mais, pratiquement,
les lames verticales sontsuffisantes, plus
faciles à poser, et
produisent
une moinsgrande
diminution de l’orifice. Lalampe
quej’ai
fait faire par lkI.Stütz,
constructeurd’instruments de
Physique
àLille,
a ladisposition
suivante :Le
pied
de fonte AB(fig. 1) porte,
commed’habitude,
le tubed’arrivée du gaz, le robinet R et le bec de sortie. L’air est
aspiré
par
l’espace
réservé entre lepied
et le tube CD. Ce tubepeut
être élevé ou abaissé englissant
lelong
des deuxtiges
EF etGH,
dontla premiére, étantfendue,
forme ressort contre lesparois du tubeIK;
ce mouvement
peut
êtreproduit,
pour obtenirplus
facilement leréglage,
à l’aide d’un levierperpendiculaire
auplan
de lafigure.
L’orifice
supérieur
du tube CD estdivisé,
comme il a étédit,
enquatre
secteurs par deux lames en forme detrapèzes,
fixées aux pa- rois du tube(1).
En soulevant peu à peu le tubeCD,
on finit par(1) Lors de la Communication que j’ai faite sur ce sujet dans la séance du i j dé- cembre de la Société de Physique, je ne m’étais pas encore bien rendu compte de l’effet produit par les petites lames verticales pour empêcher la rétrogradation de la com- bustion ; je l’avais attribuée, faute de mieux, au changement d’angle des cônes de
122
obtenir,
à la base de laflamme, quatre petits cônes,
d’une cou-leur vert
clair, dépassant
àpeine
les cloisonsverticales,
surmontésd’une flamme
pleine
de couleur pourpre, avec une bordure bleue.Les surfaces des
quatre
cônesprésentent,
comme on devaits’y
at-tendre,
auspectroscope,
lespectre
très brillant de la vapeur decarbone,
que donnent tous les gaz carhonés brûlant avec un excèsFiS. 1.
d’air,
tandis que le reste de la flamme donne unspectre
continutrès faible.
Le mode d’introduction de l’air dans celte
lampe
évitel’emploi
d’un second tube
extérieur, qui
souvent se soude aupremier,
et, enoutre, la chaleur
communiquée
aupied
et au robinet est bienmoindre que dans les
lampes
Bunsen.Pour observer les modifications que subit la flamme
quand
omfait varier la
quantité
d’airmélangée
au gaz, il est bon d’entourer la flamme d’un tube de verre,qui
rend la flammeplus tranquille.
combustion, A la suite des objections qui me furent faites par M. Lechatelier dans cette seauce, je me suis occupé de nouveau de cette question, et je crois être arrive
à une solution satisl’aisante, comme l’ont confirmé les expériences que j’ai faites de- puis en remplaçant les lames par une boule placée au centre de l’orifice de sortie:
dans ce dernier cas, en effet, la surface de combustion présente presque la forme d’une couche sphérique ouverte au-dessus de la boule, ce qui montre que l’angle
cône n’a aucune influence dans cette action des lames.
123
En abaissant le tube
CD,
on voit lesquatre
cônes vertss’allonger,
ainsi que la flamme pourpre
qui
les surmonte ; lesquatre
cônes creux finissent par serejoindre
en un seul côneoccupant
le centre de la flamme(fig". 2) ;
la teinte verte et l’éclat de la surface BBB dimi-:Fiff. 2.
nuent de
plus
enplus
à mesure que laquantité
d’airmélangée
augaz est moins
grande;
la couche de couleur pourpre C devient moinslarge,
etenfin, juste
au moment où la combustion a encorelieu sans
précipitation
de carbonesolide,
lecône
creux intérieurA,
de couleur
bleue,
comme dans les brûleursBunsen,
occupe presquetoute la
longueur
de la flamme et seconfond,
presquejusqu’au
sommet, avec la couche bleue extérieure DDD. A
partir
de ce mo-ment, si l’on diminue
davantage
la rentrée de l’air en baissant letube
CD,
le carbone solide et lumineuxapparaiu
au sommet du cônecreux, et
enfin, quand
l’entrée de l’air estcomplètement arrêtée,
la flamme
devient,
comme l’onsait, lumineuse;
mais audehors,
sur tout son con tour, elle
présente
encore une auréolebleuâtre,
se confondant avec la base bleue de la
flamme,
où l’onaperçoit
tou-jours
faiblement les raiescaractéristiques
de la vapeur de car- bone.Je n’ai effectué
l’anal»se
du gaz de la flamme pourpre que dans le cas où existent lesquatre
cônes verts à sabase,
c’est-à-direquand
la combustion a lieu avec le maximum d’air que le gaz
puisse
em-traîner. Le gaz était
aspiré
au centre de la flamme à l’aide du bec d’un chalumeau fixé à l’extrémité d’un tube très étroit de caout-chouc,
et amené dans unaspirateur primitivement rempli
d’eau.124
Le gaz
aspiré
dans ces conditions s’est trouve formé de : 1 ,Le gaz
aspiré
et refroidi n’étaitplus
ni comburant ni combus-tible ;
unegrande quantité
de vapeur d’eau s’est en outre condensée dans le flacon. La flamme est réductrice dans toute lapartie
pourpreet
oxydante
seulement sur lesbords,
comme onpeut
s’en assureravec une
petite
lame de cuivre. La combustion s’effectuedonc,
comme on le sait du reste,
complètement
dans la couche verte desquatre cônes;
la flamme pourpre,d’après
cetteanalyse,
serait for-mée en
grande partie
de vapeurd’eau,
d’azote etd’oxyde
de car-bonne. La
production
del’oxyde
de carbone dans la flamme de cebrûleur est accusée du reste,
quelle
que soit laquantité
d’air mé-langée au
gaz, par l’auréole bleuequi
entoure constamment la flamme .1
Quand
la flamme est constituée avec laquantité
d’air maximaque donne le
tirage
de lalampe,
c’est-à-dire avec lesquatre
cônesà
la base,
on constate que latempérature
est très uniforme danstoute la
partie
pourpre et atteint au moins celle de la fusion du cuivre rouge,puisqu’un
fil fin de ce métal fond dans toutes lesparties
de la flamme. Avec unpetit
élémentthermo-électrique
fer-platine
enfermé dans un tube de verre effilé et contenant un peu deborax,
on constateégalement,
à l’aide de la déviation d’ungal-
vanomètre,
la constance de latempérature
dans toute laflamme,
que 81. Rossetti estime être de
13ool,
seulement vers lapointe
dela flamme du bunsen. Un creuset de
platine
chauffé avec cettelampe, gràce
à ce que la flamme estpleine, rougi t
dans toute sonétendue,
et latempérature
intérieuredépasse 10000, puisque
cer-tains sels très
réfractaires,
tels que leborax,
lepyrophosphate
desoude,
le silicate desoude, y
fondentparfaitement (’ ).
En
plaçant
au-dessus desquatre
lames unpetit disque
decuivre,
(’; Avec une petite boule placée au centre de l’orifice, les phénomènes sont exac-
tement les mêmes; seulement, au lieu des quatre cônes verts, on a, à la base de la
Gamn1e, une autre surface de combustion.
125
celui-ci étale la flamme
horizontalement,
se trouveporté
au rouge,et rayonne de la chaleur vers les vases que l’on veut
chauffer,
etqui
ne doivent pas être atteints par la flamme.Le même brûleur
peut
être facilement transformé enlampe
mo-nochromatique
pourl’emploi
des saccharimètres. L’intensité de la lumière émisedépasse quatre
fois celle des autreslampes
em-ployées
au même usage,quoique
la flamme soitplus petite.
Cequi
prouve que la flamme est saturée de vapeurs de
sodium,
c’est que,avec deux
perles
de chlorure de sodiumplacées
l’une derrièrel’autre,
l’intensi té de lalumière,
mesurée auphotomètre,
nechange
pas.
Pour les
emplois qui pourraient
être faits de cettelampe
dans lasaccharimétrie, je
lui ai donné la forme suivante. Elle se compose( fi y. 3)
de :1° Un
pied PQ, portant
unetige
RS lelong
delaquelle glissent
les diverses
pièces
del’appareil
et surlaquelle
onpeut
les fixerà diverses
hauteurs,
à l’aide de vis depression ;
20 La
pièce AB, qui porte
la tubulure A parlaquelle
arrive legaz, le robinet et le bec par
lequel
ils’échappe;
3° Le tube
CD,
muni à lapartie supéricure
des deuxpetites
lames en
croix, pouvant
être fixé à une hauteur variable et sedéplaçant
avec lapièce AB,
àlaquelle
il est fixé par une vis depression ;
4°
Un tubeMN, portant
en haut une étoile decinq
filsde fer repliés
en Y et terminés chacun par deux boucles contenant lesperles
de chlorure desodium,
cequi
donne uneprovision
de dixperles
dechlorure,
c’est-à-dire dequoi
faire des observations pen- dantplus
d’une demi-heure avec une lumière sensiblement con-stante, en
remplaçant
successivementchaque perle
par une autrequand
la lumière commence àbaisser;
pour observer avec unsaccharimètre,
une seuleperle
dans la flammesuffit, puisque
celle-ciest
complètement
opaque pour les radiations émises par le chlo-rure volatilisé et dissocié de la seconde
perle ; mais,
pour éclairerun certain espace, il est
préférable d employer
deuxperles,
en rap-prochant
les deux branches du fil defer;
5° Une
cheminée,
pour activer letirage
et rendre la flammemoins oscillante.
Si l’on
remplace
le gazd’éclairage
par del’hydrogène,
même126
en
employant
unelampe beaucoup plus petite,
avec unedépense
de 50lit
d’hydrogène
àl’heure,
on obtient une intensitéqui
estFig. 3.