Part 34

Un fourneau de fusion très-commode est celui représenté _figure 4_. Il est composé d'un foyer ABCD, d'un cendrier sans porte & d'un dôme ABGH. Il est troué en E pour recevoir le bout d'un soufflet qu'on y lute solidement. Il doit être proportionnellement moins haut qu'il n'est représenté dans la figure. Ce fourneau ne procure pas un degré de feu très-violent; mais il suffit pour toutes les opérations courantes. Il a de plus l'avantage d'être transporté commodément, & de pouvoir être placé dans tel lieu du laboratoire qu'on le juge à propos. Mais ces fourneaux particuliers ne dispensent pas d'avoir dans un laboratoire une forge garnie d'un bon soufflet, & ce qui est encore plus important, un bon fourneau de fusion. Je vais donner la description de celui dont je me sers, & détailler les principes d'après lesquels je l'ai construit.

L'air ne circule dans un fourneau que parce qu'il s'échauffe en passant à travers les charbons: alors il se dilate; devenu plus léger que l'air environnant, il est forcé de monter par la pression des colonnes latérales, & il est remplacé par de nouvel air qui arrive de toutes parts, principalement par-dessous. Cette circulation de l'air a lieu lorsque l'on brûle du charbon même dans un simple réchaut: mais il est aisé de concevoir que la masse d'air qui passe par un fourneau ainsi ouvert de toutes parts, ne peut pas être, toutes choses d'ailleurs égales, aussi grande que celle qui est contrainte de passer par un fourneau formé en tour creuse, comme le sont en général les fourneaux chimiques, & que par conséquent la combustion ne peut pas y être aussi rapide.

Soit supposé, par exemple, un fourneau ABCDEF, _planche XIII, figure 5_, ouvert par le haut & rempli de charbons ardens; la force avec laquelle l'air sera obligé de passer à travers les charbons, sera mesurée par la différence de pesanteur spécifique de deux colonnes AC, l'une d'air froid pris en-dehors du fourneau, l'autre d'air chaud pris en-dedans. Ce n'est pas qu'il n'y ait encore de l'air échauffé au-dessus de l'ouverture AB du fourneau, & il est certain que son excès de légèreté doit entrer aussi pour quelque chose dans le calcul; mais comme cet air chaud est continuellement refroidi & emporté par l'air extérieur, cette portion ne peut pas faire beaucoup d'effet.

Mais si à ce même fourneau on ajoute un grand tuyau creux de même diamètre que lui GHAB, qui défende l'air qui a été échauffé par les charbons ardens, d'être refroidi, dispersé & emporté par l'air environnant, la différence de pesanteur spécifique en vertu de laquelle s'opérera la circulation de l'air, ne sera plus celle de deux colonnes AC, l'une extérieure, l'autre intérieure; ce sera celle de deux colonnes égales à GC. Or, à chaleur égale, si la colonne GC = 3AC, la circulation de l'air se fera en raison d'une force triple. Il est vrai que je suppose ici que l'air contenu dans la capacité GHCD est autant échauffé que l'étoit l'air contenu dans la capacité ABCD, ce qui n'est pas rigoureusement vrai; car la chaleur doit décroître de AB à GH: mais comme il est évident que l'air de la capacité GHAB est beaucoup plus chaud que l'air extérieur, il en résulte toujours que l'addition de la tour creuse GHAB augmente la rapidité du courant d'air, qu'il en passe plus à travers les charbons, & que par conséquent il y aura plus de combustion.

Conclurons-nous de ces principes qu'il faille augmenter indéfiniment la longueur du tuyau GHAB? Non sans doute; car puisque la chaleur de l'air diminue de AB en GH, ne fût-ce que par le refroidissement causé à cet air par le contact des parois du tuyau, il en résulte que la pesanteur spécifique de l'air qui le traverse diminue graduellement, & que si le tuyau étoit prolongé à un certain point, on arriveroit à un terme où la pesanteur spécifique de l'air seroit égale en-dedans & en-dehors du tuyau; & il est évident qu'alors cet air froid qui ne tendroit plus à monter, seroit une masse à déplacer qui apporteroit une résistance à l'ascension de l'air inférieur. Bien plus, comme cet air est nécessairement mêlé de gaz acide carbonique, & que ce gaz est plus lourd que l'air atmosphérique, il arriveroit, si ce tuyau étoit assez long pour que l'air avant de parvenir à son extrémité pût se rapprocher de la température extérieure, qu'il tendroit à redescendre; d'où il faut conclure que la longueur des tuyaux qu'on ajoute sur les fourneaux est limitée par la nature des choses.

Les conséquences auxquelles nous conduisent ces réflexions, sont 1º. que le premier pied de tuyau qu'on ajoute sur le dôme d'un fourneau, fait plus d'effet que le sixième, par exemple; que le sixième en fait plus que le dixième: mais aucune expérience ne nous a encore fait connoître à quel terme on doit s'arrêter; 2º. que ce terme est d'autant plus éloigné que le tuyau est moins bon conducteur de chaleur, puisque l'air s'y refroidit d'autant moins; en sorte que la terre cuite est beaucoup préférable à la tôle pour faire des tuyaux de fourneaux, & que si même on les formoit d'une double enveloppe, si on remplissoit l'intervalle de charbon pilé, qui est une des substances la moins propre à transmettre la chaleur, on retarderoit le refroidissement de l'air, & on augmenteroit par conséquent la rapidité du courant & la possibilité d'employer un tuyau plus long; 3º. que le foyer du fourneau étant l'endroit le plus chaud & celui par conséquent où l'air qui le traverse est le plus dilaté, cette partie du fourneau doit être aussi la plus volumineuse, & qu'il est nécessaire d'y ménager un renflement considérable. Il est d'une nécessité d'autant plus indispensable de donner beaucoup de capacité à cette partie du fourneau, qu'elle n'est pas seulement destinée au passage de l'air qui doit favoriser, ou pour mieux dire, opérer la combustion; elle doit encore contenir le charbon & le creuset; en sorte qu'on ne peut compter pour le passage de l'air que l'intervalle que laissent entr'eux les charbons.

C'est d'après ces principes que j'ai construit mon fourneau de fusion, & je ne crois pas qu'il en existe aucun qui produise un effet plus violent. Cependant je n'ose pas encore me flatter d'être arrivé à la plus grande intensité de chaleur qu'on puisse produire dans les fourneaux chimiques. On n'a point encore déterminé par des expériences exactes l'augmentation de volume que prend l'air en traversant un fourneau de fusion; en sorte qu'on ne connoît point le rapport qu'on doit observer entre les ouvertures inférieures & supérieures d'un fourneau: on connoît encore moins la grandeur absolue qu'il convient de donner à ces ouvertures. Les données manquent donc, & on ne peut encore arriver au but que par tâtonnement.

Ce fourneau est représenté _pl. XIII, fig. 6_. Je lui ai donné, d'après les principes que je viens d'exposer, la forme d'un sphéroïde elliptique ABCD, dont les deux bouts sont coupés par un plan qui passeroit par chacun des foyers perpendiculairement au grand axe. Au moyen du renflement qui résulte de cette figure, le fourneau peut tenir une masse de charbon considérable, & il reste encore dans l'intervalle assez d'espace pour le passage du courant d'air.

Pour que rien ne s'oppose au libre accès de l'air extérieur, je l'ai laissé entièrement ouvert par-dessous, à l'exemple de M. Macquer, qui avoit déjà pris cette même précaution pour son fourneau de fusion, & je l'ai posé sur un trépied. La grille dont je me sers est à claire-voie & en fer méplat; & pour que les barreaux opposent moins d'obstacle au passage de l'air, je les ai fait poser non sur leur côté plat, mais sur le côté le plus étroit, comme on le voit _figure 7_. Enfin j'ai ajouté à la partie supérieure AB un tuyau de 18 pieds de long en terre cuite, & dont le diamètre intérieur est presque de moitié de celui du fourneau. Quoique j'obtienne déjà avec ce fourneau un feu supérieur à celui qu'aucun Chimiste se soit encore procuré jusqu'ici, je le crois susceptible d'être sensiblement augmenté par les moyens simples que j'ai indiqués & dont le principal consiste à rendre le tuyau FGAB le moins bon conducteur de chaleur qu'il soit possible.

Il me reste à dire un mot du fourneau de coupelle ou fourneau d'essai. Lorsqu'on veut connoître si du plomb contient de l'or ou de l'argent, on le chauffe à grand feu dans de petites capsules faites avec des os calcinés, & qui, en termes d'essai, se nomment _coupelles_. Le plomb s'oxide, il devient susceptible de se vitrifier, il s'imbibe & s'incorpore avec la coupelle. On conçoit que le plomb ne peut s'oxider qu'avec le contact de l'air; ce ne peut donc être, ni dans un creuset où le libre accès de l'air extérieur est interdit, ni même au milieu d'un fourneau à travers les charbons ardens, puisque l'air de l'intérieur d'un fourneau altéré par la combustion & réduit pour la plus grande partie à l'état de gaz azote & de gaz acide carbonique, n'est plus propre à la calcination & à l'oxidation des métaux. Il a donc fallu imaginer un appareil particulier où le métal fût en même tems exposé à la grande violence du feu, & garanti du contact de l'air devenu incombustible par son passage à travers les charbons. Le fourneau destiné à remplir ce double objet, a été nommé, dans les arts, fourneau de coupelle. Il est communément de forme quarrée, ainsi qu'il est représenté _planche XIII, fig. 8_. Voyez, aussi sa coupe, _fig. 10_. Comme tous les fourneaux, bien construits, il doit avoir un cendrier AABB, un foyer BBCC, un laboratoire CCDD, un dôme DDEE.

C'est dans le laboratoire qu'on place ce qu'on nomme la mouffle. C'est une espèce de petit four GH, _figures 9 & 10_, fait de terre cuite & fermé par le fond. On le pose sur des barres qui traversent le fourneau, il s'ajuste avec l'ouverture G de la porte, & on l'y lute avec de l'argile délayée avec de l'eau. C'est dans cette espèce de four que se placent les coupelles. On met du charbon dessus & dessous la mouffle par les portes du dôme & du foyer: l'air qui est entré par les ouvertures du cendrier, après avoir servi à la combustion, s'échappe par l'ouverture supérieure EE. A l'égard de la mouffle, l'air extérieur y pénètre par la porte GG, & il y entretient la calcination métallique.

En réfléchissant sur cette construction, on s'apperçoit aisément combien elle est vicieuse. Elle a deux inconvéniens principaux: quand la porte GG est fermée, l'oxidation se fait lentement & difficilement à défaut d'air pour l'entretenir; lorsqu'elle est ouverte, le courant d'air froid qui s'introduit fait figer le métal & suspend l'opération. Il ne seroit pas difficile de remédier à ces inconvéniens, en construisant la mouffle & le fourneau de manière qu'il y eût un courant d'air extérieur toujours renouvellé qui rasât la surface du métal. On feroit passer cet air à travers un tuyau de terre qui seroit entretenu rouge par le feu même du fourneau, afin que l'intérieur de la mouffle ne fût jamais refroidi; & on feroit en quelques minutes ce qui demande souvent un tems considérable.

M. Sage a été conduit par d'autres principes à de semblables conséquences. Il place la coupelle qui contient le plomb allié de fin dans un fourneau ordinaire à travers les charbons; il la recouvre avec une petite mouffle de porcelaine, & quand le tout est suffisamment chaud, il dirige sur le métal le courant d'air d'un soufflet ordinaire à main: la coupellation de cette manière se fait avec une grande facilité, & à ce qu'il paroît, avec beaucoup d'exactitude.

§. III.

_Des moyens d'augmenter considérablement l'action du feu, en substituant le gaz oxygène à l'air de l'atmosphère._

On a obtenu avec les grands verres ardens qui ont été construits jusqu'à ce jour, tels que ceux de Tchirnausen & celui de M. de Trudaine, une intensité de chaleur un peu plus grande que celle qui a lieu dans les fourneaux chimiques, & même dans les fours où l'on cuit la porcelaine dure. Mais ces instrumens sont extrêmement chers, & ils ne vont pas même jusqu'à fondre la platine brute; en sorte que leur avantage, relativement à l'effet qu'ils produisent, n'est presque d'aucune considération, & qu'il est plus que compensé par la difficulté de se les procurer & même d'en faire usage.

Les miroirs concaves à diamètre égal font un peu plus d'effet que les verres ardens; on en a la preuve par les expériences faites par MM. Macquer & Baumé, avec le miroir de M. l'Abbé Bouriot: mais comme la direction des rayons réfléchis est de bas en haut, il faut opérer en l'air & sans support; ce qui rend absolument impossible le plus grand nombre des expériences chimiques.

Ces considérations m'avoient déterminé d'abord à essayer de remplir de grandes vessies de gaz oxygène, à y adapter un tube susceptible d'être fermé par un robinet, & à m'en servir pour animer avec ce gaz le feu des charbons allumés. L'intensité de chaleur fut telle, même dans mes premières tentatives, que je parvins à fondre une petite quantité de platine brute avec assez de facilité.

C'est à ce premier succès que je dois l'idée du gazomètre dont j'ai donné la description, page 346 & suivantes. Je l'ai substitué aux vessies; & comme on peut donner au gaz oxygène le degré de pression qu'on juge à propos, on peut non-seulement s'en procurer un écoulement continu, mais lui donner même un grand degré de vitesse.

Le seul appareil dont on ait besoin pour ce genre d'expériences, consiste en une petite table ABCD, _pl. XII, fig. 15_, percée d'un trou en F, à travers lequel on fait passer un tube de cuivre ou d'argent FG, terminé en G par une très-petite ouverture qu'on peut ouvrir ou fermer par le moyen du robinet H. Ce tube se continue par dessous la table en _lmno_, & va s'adapter au gazomètre avec l'intérieur duquel il communique. Lorsqu'on veut opérer, on commence à faire avec le tourne-vis KI un creux de quelques lignes de profondeur dans un gros charbon noir. On place dans ce creux le corps que l'on veut fondre: on allume ensuite le charbon avec un chalumeau de verre, à la flamme d'une chandelle ou d'une bougie; après quoi on l'expose au courant de gaz oxygène qui sort avec rapidité par le bec ou extrémité G du tube FG.

Cette manière d'opérer ne peut être employée que pour les corps qui peuvent être mis sans inconvénient en contact avec les charbons, tels que les métaux, les terres simples, &c. A l'égard des corps dont les principes ont de l'affinité avec le charbon & que cette substance décompose, comme les sulfates, les phosphates, & en général presque tous les sels neutres, les verres métalliques, les émaux, &c. on se sert de la lampe d'émailleur, à travers de laquelle on fait passer un courant de gaz oxygène. Alors, au lieu de l'ajutage recourbé EG, on se sert de celui coudé ST, qu'on visse à la place & qui dirige le courant de gaz oxygène à travers la flamme de la lampe. L'intensité de chaleur que donne ce second moyen n'est pas aussi forte que celle qu'on obtient par le premier, & ce n'est qu'avec beaucoup de peine qu'on parvient à fondre la platine.

Les supports dont on se sert dans cette seconde manière d'opérer, sont ou des coupelles d'os calcinés, ou de petites capsules de porcelaine, ou même des capsules ou cuillers métalliques. Pourvu que ces dernières ne soient pas trop petites, elles ne fondent pas, attendu que les métaux sont bons conducteurs de chaleur, que le calorique se répartit en conséquence promptement & facilement dans toute la masse, & n'en échauffe que médiocrement chacune des parties.

On peut voir dans les volumes de l'Académie, année 1782, page 476, & 1783, page 573, la suite d'expériences que j'ai faites avec cet appareil. Il en résulte, 1º. que le cristal de roche, c'est-à-dire la terre siliceuse pure, est infusible; mais qu'elle devient susceptible de ramollissement & de fusion, dès qu'elle est mélangée.

2º. Que la chaux, la magnésie & la baryte ne sont fusibles ni seules, ni combinées ensemble; mais qu'elles facilitent, sur-tout la chaux, la fusion de toutes les autres substances.

3º. Que l'alumine est complètement fusible seule, & qu'il résulte de sa fusion une substance vitreuse opaque très-dure, qui raye le verre comme les pierres précieuses.

4º. Que toutes les terres & pierres composées se fondent avec beaucoup de facilité, & forment un verre brun.

5º. Que toutes les substances salines, même l'alkali fixe, se volatilisent en peu d'instans.

6º. Que l'or, l'argent, etc. & probablement la platine, se volatilisent lentement à ce degré de feu, & se dissipent sans aucune circonstance particulière.

7º. Que toutes les autres substances métalliques, à l'exception du mercure, s'oxident quoique placées sur un charbon; qu'elles y brûlent avec une flamme plus ou moins grande & diversement colorée, & finissent par se dissiper entièrement.

8º. Que les oxides métalliques brûlent également tous avec flamme; ce qui semble établir un caractère distinctif de ces substances, ce qui me porte à croire, comme Bergman l'avoit soupçonné, que la baryte est un oxide métallique, quoiqu'on ne soit pas encore parvenu à en obtenir le métal dans son état de pureté.

9º. Que parmi les pierres précieuses, les unes, comme le rubis, sont susceptibles de se ramollir et de se souder, sans que leur couleur & même que leur poids soient altérés; que d'autres, comme l'hyacinthe dont la fixité est presque égale à celle du rubis, perdent facilement leur couleur; que la topase de Saxe, la topase & le rubis du Bresil non-seulement se décolorent promptement à ce degré de feu, mais qu'ils perdent même un cinquième de leur poids, & qu'il reste, lorsqu'ils ont subi cette altération, une terre blanche semblable en apparence à du quartz blanc ou à du biscuit de porcelaine; enfin que l'émeraude, la chrysolite & le grenat fondent presque sur-le-champ en un verre opaque & coloré.

10º. Qu'à l'égard du diamant, il présente une propriété qui lui est toute particulière, celle de se brûler à la manière des corps combustibles & de se dissiper entièrement.

Il est un autre moyen dont je n'ai point encore fait usage, pour augmenter encore davantage l'activité du feu par le moyen du gaz oxygène; c'est de l'employer à souffler un feu de forge. M. Achard en a eu la première idée; mais les procédés qu'il a employés & au moyen desquels il croyoit déphlogistiquer l'air de l'atmosphère, ne l'ont conduit à rien de satisfaisant. L'appareil que je me propose de faire construire, sera très-simple: il consistera dans un fourneau ou espèce de forge d'une terre extrêmement réfractaire; sa figure sera à peu près semblable à celle du fourneau représenté _planche XIII, figure 4_; il sera seulement moins élevé & en général construit sur de plus petites dimensions. Il aura deux ouvertures, l'une en E à laquelle s'adaptera le bout d'un soufflet, & une seconde toute semblable à laquelle s'ajustera un tuyau qui communiquera avec le gazomètre. Je pousserai d'abord le feu aussi loin qu'il sera possible par le vent du soufflet; & quand je serai parvenu à ce point, je remplirai entièrement le fourneau de charbons embrasés; puis interceptant tout-à-coup le vent du soufflet, je donnerai par l'ouverture d'un robinet accès au gaz oxygène du gazomètre, & je le ferai arriver avec quatre ou cinq pouces de pression. Je puis réunir ainsi le gaz oxygène de plusieurs gazomètres, de manière à en faire passer jusqu'à huit à neuf pieds cubes à travers le fourneau, & je produirai une intensité de chaleur certainement très-supérieure à tout ce que nous connoissons. J'aurai soin de tenir l'ouverture supérieure du fourneau très-grande, afin que le calorique ait une libre issue, & qu'une expansion trop rapide de ce fluide si éminemment élastique ne produise point une explosion.

_FIN._

TABLES A L'USAGE DES CHIMISTES.

TABLES A L'USAGE DES CHIMISTES.

Nº. I.

_Table pour convertir les onces, gros & grains en fractions décimales de livre, poids de marc._

TABLE POUR LES GRAINS. ================================================================ | Grains |Fractions décimales|| Grains |Fractions décimales| | poids | de livre || poids | de livre | | de marc. | correspondantes. || de marc. | correspondantes. | |------------------------------||------------------------------| | | livre. || | livre. | | | || | | | 1 | 0,000108507 || 13 | 0,001410591 | | 2 | 0,000217014 || 14 | 0,001519098 | | 3 | 0,000325521 || 15 | 0,001627605 | | 4 | 0,000434028 || 16 | 0,001736112 | | 5 | 0,000542535 || 17 | 0,001844619 | | 6 | 0,000651042 || 18 | 0,001953125 | | 7 | 0,000759549 || 19 | 0,002061633 | | 8 | 0,000868056 || 20 | 0,002170140 | | 9 | 0,000976563 || 21 | 0,002278647 | | 10 | 0,001085070 || 22 | 0,002387154 | | 11 | 0,001193577 || 23 | 0,002495661 | | 12 | 0,001302084 || 24 | 0,002604168 | ================================================================

================================================================ | Grains |Fractions décimales|| Grains |Fractions décimales| | poids | de livre || poids | de livre | | de marc. | correspondantes. || de marc. | correspondantes. | |------------------------------||------------------------------| | | livre. || | livre. | | | || | | | 25 | 0,002712675 || 51 | 0,005533857 | | 26 | 0,002821182 || 52 | 0,005642364 | | 27 | 0,002929689 || 53 | 0,005750871 | | 28 | 0,003038196 || 54 | 0,005859378 | | 29 | 0,003146703 || 55 | 0,005967885 | | 30 | 0,003255210 || 56 | 0,006076372 | | 31 | 0,003363717 || 57 | 0,006184899 | | 32 | 0,003472224 || 58 | 0,006293406 | | 33 | 0,003580731 || 59 | 0,006401913 | | 34 | 0,003689238 || 60 | 0,006510420 | | 35 | 0,003797745 || 61 | 0,006618927 | | 36 | 0,003906252 || 62 | 0,006727434 | | 37 | 0,004014759 || 63 | 0,006835941 | | 38 | 0,004123266 || 64 | 0,006944448 | | 39 | 0,004231773 || 65 | 0,007052955 | | 40 | 0,004340280 || 66 | 0,007161462 | | 41 | 0,004448787 || 67 | 0,007269969 | | 42 | 0,004557294 || 68 | 0,007378456 | | 43 | 0,004665801 || 69 | 0,007486983 | | 44 | 0,004774308 || 70 | 0,007595490 | | 45 | 0,004882815 || 71 | 0,007703997 | | 46 | 0,004991322 || 72 | 0,007812504 | | 47 | 0,005099829 || 73 | 0,007921011 | | 48 | 0,005208336 || 74 | 0,008029518 | | 49 | 0,005316843 || 75 | 0,008138025 | | 50 | 0,005425350 || 76 | 0,008246532 | ================================================================