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La température d'ébullition de l'eau en fonction de la pression

de A. Bonhoure (Auteur)

publié par

physique0

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Domaine: Physique
La température d'ébullition de l'eau a été mesurée sous différentes pressions comprises entre 683 mm et 832 mm de mercure, à l'aide des ébullioscopes de M. W. Swietoslawski et de deux thermomètres à résistance. Un baromètre à mercure de précision et un manomètre à eau ont permis de déterminer les pressions. Les valeurs déduites de ces observations ont été condensées dans une formule qui donne la température d'ébullition de l'eau en fonction de la pression. Comparaison avec les résultats obtenus par d'autres expérimentateurs.
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LE
JOURNAL
DE
PHYSIQUE
ET
LE
RADIUM
LA
TEMPÉRATURE
D’ÉBULLITION
DE
L’EAU
EN
FONCTION
DE
LA
PRESSION
par
A.
ZMACZYNSKI
et
A.
BONHOURE.
Sommaire. 2014
La
température
d’ébullition
de
l’eau
a
été
mesurée
sous
différentes
pres-
sions
comprises
entre
683
mm
et
832
mm
de
mercure,
à
l’aide
des
ébullioscopes
de
M.
W.
Swietoslawski
et
de
deux
thermomètres
à
résistance.
Un
baromètre
à
mercure
de
précision
et
un
manomètre
à
eau
ont
permis
de
déterminer
les
pressions.
Les
valeurs
déduites
de
ces
observations
ont
été
condensées
dans
une
formule
qui
donne
la
tempéra-
ture
d’ébullition
de
l’eau
en
fonction
de
la
pression.
Comparaison
avec
les
résultats
obte-
nus
par
d’autres
expérimentateurs.
SÉRIE
VII.
-
TOMB
I.
SEPTEMBRE
1930.
N°
9.
Les
travaux
thermométriques,
et
en
particulier
ceux
pour
lesquels
on
utilise
les
thermomètres
hypsométriques,
exigent
une
connaissance
aussi
parfaite
que
possible
de
la
température
d’ébullition
de
l’eau
en
fonction
de
la
pression,
surtout
au
voisinage
de
la
pression
atmosphérique.
Les
données
qui
existent
sur
ce
sujet
présentent
des
écarts
consi-
dérables
et
difficilement
explicables.
Ainsi,
selon
les
expériences
de
Regnault,
calculées
par
Broch
(1),
les
températures
d’ébullition
de
l’eau
sous
des
pressions
de
675
mm
et
800
mm
de
mercure,
seraient
respectivement
de
96’)722
et
101 °436,
tandis
que
les
expériences
de
Chappuis,
calculées
récemment
par
M.
Volet (2),
indiqueraient,
pour
les
mêmes
pressions,
les
températures
de
96°70I
et
101°449.
Dans
l’intervalle
de
pression
susdit,
la
variation
de la
température
d’ébullition
de
l’eau
serait
donc
de
4,714
degrés
d’après
Regnault
ou
de
4,748
degrés
selon
Chappuis,
soit
une
divergence
de
0,034
degré.
Nous
avons
pensé
que
la
méthode
décrite
plus
loin
et
les
ressources
expérimentales
dont
nous
disposions,
nous
permettraient
d’obtenir
des
résultats
suffisamment
précis
pour
rendre
possible
le
choix
entre
les
données
de
ces
deux
auteurs.
Description
générale
de
l’appareil.
-
L’appareil
que
nous
avons
utilisé
est
repré-
senté
par
la
figure
1.
Ce
sont
deux
ébullioscopes
de
M.
zizi.
SW ietoslawski
(1)
reliés
par
des
tubes
de
verre
à
un
réservoir
de
grande
capacité
~V
et
à
un
manomètre
différentiel
à
eau
M.
Le
robinet
K
met
en
communication
l’appareil
avec
l’atmosphère;
par
son
intermédiaire,
on
peut
aussi
établir
dans
tout
l’ensemble
une
dépression
ou
une
surpression,
dans
les
limites
que
permet
le
manomètre,
soit
environ
75
mm
de
hauteur
de
mercure.
Le
réservoir
W
facilite
l’établissement
d’une
pression
uniforme
dans
tout
l’appareil,
en
même
temps
qu’il
diminue
l’effet
de
certaines
pulsations
qui
pourraient
être
causées
par
(1)
O.-J.
BROCH,
Points
fixes
des
thermomètres
et
températures
d’ébullition
de
l’eau
pure
(Travaux
et
Mémoires
du
Bureau
international
des
Poids
et
Mesures,
t.
’1,
(1881),
p.
43).
’
(2)
CI.
VOLBT,
La
température
d’ébullition
de
l’eau
d’après
les
expériences
de
P.
CHAPPUIS
(Travaux et
Mémoires
du
Bureau
international
des Poids
et
Mesures,
t. 18
(1929),
p.
11).
(3)
~V.
SWIETOSLAWSKI,
Bulletin
international
de
l’Académie
polonaise
des
Sciences
et
des
Lettres,
série
A,
(1924),
p.
59.
LE
JOURNAL
DE
PHYSIQUE
ET LE
RADIUM.
-
SÉRIE
VII.
-
T.
I.
- N°
9.
-
SEPTEMBRE
1930.
21.
Article published online by
EDP Sciences
and available at
http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0193000109028500
286
l’ébullition
du
liquide
ou
par
la
liquéfaction
de
la
vapeur.
Les
faibles
variations
de
la
tem-
pérature
ambiante
ne
présentent
aucun
inconvénient
du
fait
d’un
bon
isolement
tliermique
de
ce
réservoir.
Fig. 1.
~bullioscopea. -
Le
principe
du
fonctionnement
des
ébullioscopes
estle
suivant(fig.
2) :
le
liquide
contenu
dans
la
partie
A
est
porté
à
l’ébullition;
la
sapeur
qui
se
forme
soulève
le
niveau
du
liquide,
qui
s’élève
en
partie
dans
le
tube
étroit
I,
d’où
il est projeté
sur
l’éprou-
vette
B,
qui
se
_trouve
ainsi
mouillée
constamment
par
le
liquide
bouillant.
La
vapeur
se
Fig.
2.
condense
dans
le
réfrigérant
D
et
le
liquides
revient
à
son
point
de
départ
par
le
tube
Il.
L’éprouvette
B
contient
du
mercure
dans
lequel
plonge
un
thermomètre.
’
Lorsqu’il
s’agit
de
mesures
pendant
lesquelles
les
variations
de
la
température
sont
assez
lentes,
la
température
du
mercure
peut
être
considérée,
avec
une
exactitude
suffisante,
comme
égale
à
celle
de
l’espace
A,
c’est-à-dire
à
la
température
d’ébullition
du
liquide.
287
Afin
d’éviter
la
surchauffe
du
liquide,
le
réservoir
A
est
activé,
suivant
la
méthode
de
M.
Swietoslawski,
par
une
couche
de
verre
réduit
en
poudre
très
fine,
qu’on
a
soupé
au
fond
de
ce
réservoir.
Ce
procédé
assure
une
ébullition
du
liquide
uniforme
et
régulière.
Dans
ce
type
d’ébullioscope,
lorsque
la
pression
ne
varie
pas,
la
température
reste
rigoureusement
constante
dans
l’espace
B,
alors
même
que
les
quantités
de
chaleur
fournies,
et
par
suite
les
quantités
de
vapeur
qui
se
développent,
varient
dans
des
limites
assez
larges.
La
sensibilité
de
l’appareil
aux
changements
de
pression
est
très
grande;
il
est
facile
de
la
mettre
en
évidence
par
la
variation
de
la
température
d’ébullition,
en
plaçant
l’ébul-
lioscope
sur
une
table,
puis
sur
le
parquet;
c’est
ce
qui
a
suggéré
à
M.
Swietoslawski
l’idée
d’employer
cet
instrument. comme
baromètre, -
Fig. 3.
Thermomètres. -
Nous
avons
mesuré
les
températures
au
moyen
de
deux
thermo-
mètres
à
résistance
électrique
(NC
122
596
et
1TC
122
597).
Un
pont
différentiel
de
Smith
et
un
galvanomètre
de
haute
précision,
construits,
ainsi
que
les
thermomètres,
par
la
Cambridge
Instrument
Co,
complétaient
l’installation
destinée
à
l’observation
des
tempéra-
tures.
La
mesure
des
résistances
des
thermomètres
de
platine
était
faite
par
une
méthode
(1)
qui
permet
d’éliminer
les
résistances
des
fils
conducteurs
reliant
les
thermomètres
au
pont,
grâce
au
choix
convenable
des
résistances
fondamentales
du
pont
et
à
l’emploi
d’un
commu-
tateur
spécial.
L’influence
de
ces
fils,
s’ils
ne
sont
pas
exposés
à
des
changements
de
tempé-
rature
notables,
est
pratiquement
nulle.
La
mesure
complète
de
la
résistance
d’un
thermomètre
comprend
deux
opérations
dis-
tinctes,
pour
lesquelles
les
connexions
du
pont
et
des
conducteurs
du
thermomètre
sont
différentes,
mais
réalisables
très
rapidement,
grâce
au
commutateur
spécial
qui
permet
d’obtenir
l’un
ou
l’autre
des
groupements
représentés
par
la
figure
3.
La
sensibilité
du
galvanomètre
est
telle
qu’on
pouvait
déterminer
les
résistances,
à
température
constante
(01
par
exemple),
avec
une
précision
de
0,000
03
à
O,cUO
05
ohm,
ce
qui
correspond
à
0,000 2
degré
environ.
(1)
The
National
Physical
Laboratory
(Collected
Researches,
9
(1913),
p.
23J).
288
Les
thermomètres
que
nous
avons
utilisés
avaient
été
préalablement
comparés
à
des
thermomètres
à
mercure
en
verre
dur
du
Bureau
international
des
Poids
et
Mesures,
aux
températures
suivantes :
19°,
34%
56°, 66°,
100%
153%
par
le
thermomètre
n’
122
596,
11°,
34%
78°,
100% 153%
2000
pour
le
n°
122
597.
Les
comparaisons
faites
au
voisinage
de
i00°,
avec
quatre
thermomètres
à
mercure
différents,
avaient
été
particulièrement
nombreuses :
huit
pour
le
thermomètre
n°
122
596
et
treize
pour
le
n°
122
597.
En
outre,
ces
deux
instruments
avaient
été
comparés
entre
eux
au
voisinage
de
33°,
36°,
777°,
81%
9g°,
102°,
i~~°,
~p0°,
ce
qui
permit
de
vérifier
les
obser-
vations
précédentes
à
quelques
millièmes
de
degré
près.
Les
températures
des
thermo-
mètres
de
comparaison
ayant
été
exprimées
dans
l’échelle
normale
du
thermomètre
à
hydrogène,
c’est
finalement
à
cette
échelle
que
seront
rapportées
les
indications
des
deux
thermomètres
à
résistance.
Baromètre. -
La
pression
atmosphérique
était
déterminée
au
moyen
d’un
baro-
mètre
de
précision,
situé
dans
une
salle
voisine
de
celle où les
expériences
étaient
faites;
les
portes
faisant
communiquer
ces
salles
étaient
constamment
ouvertes.
Le
baromètre
est
constitué
par
des
tubes
relativement
étroits
(13
mm)
dans
lesquels
les
ménisques
peuvent
être
visés
directement
avec
des
réticules.
Un
plongeur
mobile
placé
sur
le
côté
de
l’instru-
ment
permet
d’élever
simultanément
les
deux
ménisques
afin
de
leur
donner
une
courbure
identique.
Une
règle
divisée,
en
laiton,
est
fixée
sur
le
même
bâti
que
le
tube
barométrique,
et
l’ensemble
peut
pivoter
autour
d’un
axe
vertical
de
manière
qu’on
puisse
observer
les
ménisques
ou
la
règle
avec
les
lunettes
qui
restent
fixes
pendant
la
mesure.
Manomètre. -
Le
manomètre
à
eau
qui
servait
à
mesurer
les
dépressions
et
les
surpressions
ne
présente
aucune
particularité :
c’est
un
tube
de
verre
en
forme
de
U
fixé
sur
une
planche
verticale.
On
pointait
les
deux
ménisques,
successivement,
avec
la
lunette
d’un
cathétomètre
munie
d’un
niveau
sensible
permettant
de
s’assurer
constamment
de
son
horizontalité.
Observations
et
calculs.
~-
Avant
de
commencer
les
observations
essentielles,
on
a
mesuré
seize
fois
la
température
d’ébullition
de
l’eau
sous
la
pression
atmosphérique,
en
échangeant,
toutes
les
quatre
observations,
les
thermomètres
d’un
ébullioscope
à
l’autre.
Les
calculs
ont
fait
ressortir
un
bon
accord
des
thermomètres,
les
écarts
étant
compris
entre
0,000
8
et
0,002 4
degré,
sauf
dans
deux
cas,
où
ils
ont
atteint
respectivement
0,003 5
et
0,005
2
degré.
Les
expériences
définilives
ont
été
alors
entreprises ;
on
les
a
réparties
en
seize
groupes
comprenant
chacun
huit
observations
du
manomètre
et
des
thermomètres,
et
pendant
lesquelles
la
pression,
et
par
suite
la
température,
restaient
à
peu
près
constantes.
En
réalité,
la
détermination
d’une
température
exigeant
deux
mesures
de
résistance,
ces
obser-
vations
se
réduisent
à
deux
lectures
indépendantes
de
chaque
thermomètre
pour
chaque
groupe
de
mesures.
289
A
titre
d’exemple,
nous
reproduisons
ci-dessus
les
nombres
relatifs
au
groupe
de
mesures
n"
7.
’
Ces
nombres
doivent
être
corrigés,
afin
de
tenir
compte
de
la
valeur
réelle
des
bobines
du
pont
et
de
leur
température;
ensuite,
la
moyenne
des
deux
résistances
trouvées
pour
une
lecture
complète
de
chaque
thermomètre
est
transformée
en
degrés,
à
l’aide
d’une
table
de
correspondance
établie
à
la
suite
de
l’étude
spéciale
des
thermomètres.
On
a
obtenu
ainsi,
pour
le
même
groupe
de
mesures,
les
températures
suivantes :
Dans
le
calcul
final,
on
a
pris
la
moyenne
de
ces
nombres
en
supprimant
une
décimale,
soit
100°
448.
Les
observations
du
baromètre
ont
été
ramenées
aux
conditions
normales ;
elles
ont
été
reliées
ensuite
par
une
courbe
continue,
qui
a
permis
de
déterminer
la
valeur
de
la
pression
atmosphérique
aux
temps
correspondants
à
la
lecture
simultanée
du
manomètre.
et
des
thermomètres.
Les
nombres
fournis
par
les
observations
du
manomètre
ont
été
d’abord
corrigés
pour
la
température
de
l’eau
et
de
l’échelle
du
cathétomètre
et
ramenés
à
00;
ils
ont
été
ensuite
exprimés
en
hauteur
de
mercure
sous
l’accélération
normale
de
la
pesanteur.
Une
correction
supplémentaire
a
permis
de
tenir
compte
des
différences
de
niveau,
très
faibles
d’ailleurs,
qui
existaient
entre
la
surface
du
liquide
en
ébullition
et le
baro-
mètre,
pour
les
déterminations
à
la
pression
ambiante,
et
entre
le
manomètre
et
le
baro-
mètre
pour
les
autres
déterminations.
L’ensemble
de
ces
réductions
conduit
enfin
au
tableau
suivant
qui
contient
les
moyennes
des
pressions
et
des
températures
de
chaque
groupe
d’observations.
290
Ces
nombres
ont
été
utilisés
pour
calculer,
par
la
méthode
des
moindres
carrés,
une
formiile
telle
que :
-
.
-
...1
r.....,
,
.
’ "
.
. .
La
résolution
des
équations
normales
qui
en
résultent
conduit,
pour
les
inconnues,
y
aux
valeurs
suivantes :
Par
suite
des
petites
erreurs
d’observation,
la
température
que
l’on
calculerait
avec
ces
coefficients
pour
1)
=
760
mm
serait
trop
élevée
de
0,001471
degré~;
on
a
donc
corrigé
de
cette
quantité
la
valeur
de
a,
et
l’on
est
arrivé
ainsi
à
la
formule :
Les
écarts
entre
les
températures
observées
et
les
nombres
calculés
avec
les
coefficients
précédents,
ont
été
inscrits
à
droite
du
tableau
des
observations ;
ils
montrent
une
concor-
dance
très
satisfaisante,
puisque
le
plus
grand
atteint
seulement
0,003
degré.
Dans
son
mémoire
récent
sur
les
expériences
de
Chappuis,
M.
Ch.
Volet
a
comparé
les
résultats
obtenus
par
différents
expérimentateurs;
nous
ne
saurions
mieux
faire
que
de
reproduire
en
partie
sa
documentation.
Le
tableau
suivant,
réduit
à
l’intervalle
de
pression.
pour
lequel
notre
formule
est
valable,
permet
de
se
rendre
compte
de
la
concordance
des
divers
résultats
qui
ont
été
retenus
Nous
complétons
cet
exposé
par
une
table
qui
indique
pour
tous
les
millimètres
entre
680
mm
et
830
mm
de
pression
mercurielle,
la
température
d’ébullition
de
l’eau
pure
telle
qu’elle
résulte
de
notre
formule.
291
Manuscrit
reçu
le
10
mai
1930.

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Publié le : 20/04/2012
Langue : Français
Nombre de pages : 7
Type de la publication : Rapports et thèses
Thème : Savoirs >

Science de la nature

Source : J. Phys. Radium

17/1000 caractères maximum.

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