Sur l`hygrométrie

Sur l’hygrométrie
A. Crova
To cite this version:
A. Crova.
Sur l’hygrométrie.
J. Phys.
Theor.
<10.1051/jphystap:018830020045000>. <jpa-00238137>
Appl., 1883, 2 (1), pp.450-461.
HAL Id: jpa-00238137
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00238137
Submitted on 1 Jan 1883
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450
SUR
L’HYGROMÉTRIE,
PAR M. A. CROVA.
précise de l’état hygrométrique de l’air est d’une
grande importance en Météorologie, mais sa détermination est délicate et sujette à bien des causes d’erreur.
Regnault (1), dans ses importantes études sur l’hygrométrie, a
discuté les diverses méthodes hygrométriques en usage, et son hyLa
mesure
gromètre condenseur, surtout avec la modification si commode de
1VI. Alluard, est l’un des appareils les plus précis et le plus géné-
ralementadoptés pour le contrôle des hygromètres ; ilpeut toutefois
trouver en défaut dans certains cas, comme nous le verrons.
J’ai étudié les diverses méthodes actuellelnent en usage dans les
observatoires météorologiques pour la mesure des états hygrométriques, et j’ai été conduit à des résultats qui pourront, je l’espère,
être de quelque utili té.
Il importe, en Météorologie, d’être en possession d’une méthode
qui permette d’obtenir rapidement l’état hygrométrique avec toute
l’exactitude possible, afin de pouvoir comparer les instruments
d’observation courante et déterminer leur constante. Le principe
de la condensation permet de réaliser un hygromètre étalon à l’aide
duquel on peut facilement contrôler les indications des autres hyse
grolnètres.
La méthode chimique ne m’a pas paru atteindre ce but. En effet,
la pesée de tubes absorbants est une opération délicate, et la durée
toujours considérable des déterminations faites par cette méthode
ne donne
qu’un état hygrométrique intermédiaire entre l’état initial et l’état final; les mesures faites pendant ce temps donnent des
états intermédiaires dont la moyenne ne concorde pas souvent
d’une manière exacte avec le poids de vapeur d’eau fourni par la
méthode chimique, en raison des variations accidentelles qui peuvent se produire pendant cette durée.
On se trouve ici, en effet, placé entre deux alternatives : ou bien
~
( 1 ) Annales de Clzi~riie et de P~zy.~i-gue, ~e série,
t
XV,
p. 129-
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018830020045000
451
l’on abrégera la durée de la détermination en ne faisant passer par
les tubes qu’un petit volume d’air, et alors l’erreur absolue de
pesée peut être une fraction très notable de l’augmentation du poids
du tube; ou ce volume d’air sera considérable, et l’on tombe dans
l’inconvénient que j’ai signalé plus haut. Dans les déterminations
que j’ai faites, j’ai pris les précautions suivantes :
Le tube en U est équilibré par un autre tube taré, identique au
précédent et hermétiquement clos à la lampe.
Les substances absorbantes ont été successiv ement la ponce
sulfurique, comm e l’indique Regnault, l’acide métaphosphorique
pulvérisé en grains assez petits, enfin l’acide phosphorique anhydre. Ces deux dernières substances me paraissent préférables
à la ponce sulfurique ;car, si l’on a de nombreuses déterminations
à faire, l’acide sulfurique, en s’hydratant, ne donne aucune indication visible du moment où il commence à ne plus absorber complètement la vapeur d’eau, tandis que les acides métaphosphorique c t
phosphorique anhydres indiquent par leur liquéfaction les progrès
de l’absorption; enfin, avec ces derniers, l’eau absorbée n’est plus
de l’eau d’hydratation, mais bien de l’eau de constitution dont la
tension de vapeur est absolument nulle. Cependant la nécessité de
rendre le courant d’air très lent, afin que l’absorption soit complète, laisse à cette méthode une valeur pratique trop faible pour
que les météorologistes puissent l’adopter, et elle me parait réservée
au cas restreint des
analyses quantitatives de l’air.
La méthode par condensation, au contraire, permettant de déterminer rapidement l’état hygrométrique avec une *très grande
précision, me parait particulièrement favorable aux observations
météorologiques, et elle constitue en réalité le seul moyen employé
pour contrôler les indications des autres instruments.
Pour appliquer avec précision le principe de la méthode par
condensation, il faudrait théoriquement se placer dans les conditions suivantes : isoler un volume d’air déterminé et le refroidir
lentement jusqu’à ce qu’il soit abaissé dans toute sa masse à la
température où il est saturé complètement par la vapeur qu’il contient ; la température de ce point de saturation donne immédiatement, au moyen des Tables de Regnault, la tension de la vapeur
d’eau et, par suite, l’état hygrométrique.
Mais pour cela i L faut : 1 ° amener la masse d’air considérée à la
452
de saturation ; 2° obtenir un signe visible que l’on a
atteint cette température. La première condition n’est pas toujours
réalisée dans les hygromètres en usage.
J’écarte de la discussion les divers hygromètres à condensation
employés avant celui de Regnault; leurs défauts sont trop connus
pour qu’il soit nécessaire de revenir sur ce point.
L’hygromètre de Regnault est d’une extrême sensibilité, et dans
bien des cas d’une exactitude rigoureuse ; mais, pour que son usage
soit à l’abri de toute objection, il faut admettre que, quelle que
soit la température du point de rosée et quel que soit l’état atmosphérique, la couche d’air qui est en contact avec la surface polie
du dé d’argent se met en équilibre de température avec elle. Certainement, si l’air est calme et si la température du point de rosée
n’est pas de beaucoup inférieure à celle de l’air, il pourra en être
ainsi, quoique la couche d’air qui entoure le dé soit en contact,
d’une part, avec sa surface refroidie, de l’autre avec l’air atmosphérique dont la température est plus élevée. En raison de la mauvaise
conductibilité de l’air, on peut admettre que cet équilibre de température soit possible dans bien des cas; mais il n’en est pas de
même dans toutes les circonstances.
Nous plaçant au point de vue des observations météorologiques,
nous ferons
remarquer que les déterminations hygrométriques doivent être nécessairement faites en plein air, à côté de l’abri qui
porte les instruments d’observations courantes, et dans une position
aussi éloignée que possible de l’observateur et des objets dont le
voisinage pourrait influer sur la température et sur l’état hygrométrique de l’air.
C’est dans ces conditions que nous nous étions placés lorsque
la Commission des appareils solaires entreprit ses travaux à Montpellier (1 ), et, dès le début, je fus frappé des discordances qui se
produisaient entre le psychromètre et l’hygromètre de Regnault.
Par des temps et des états hygrométriques assez élevés, l’accord
était en général satisfaisant; les meilleures concordances se produi-
température
’
(’ ) Étude des appareils solaires (Conlptes rendus de l’~cad. des Sciences,
~CIV, p. 9’t3), et Rapport sur les expériences faites à lYlontpellier par
la Conunission des apwareils solaires (Meinoires de l’Acad. des Sciences et Lettres de ltlont~ellier, t. :~, 188~-,).
t.
453
des
vents
dans
faibles
du
sud
et
du
notre
résud-est, qui
saient par
du
chauds
et
nord
et
du
sont
mais
les
vents
nordhumides ;
gion
par
ouest,
qui, surtout
au
printemps,
sont
froids,
secs
et assez
violents,
manifestaient des discordances inexplicables; souvent même, le
dépôt de rosée ne pouvait être obtenu, même à des températures
très basses; en portant l’instrument à l’abri d’un laboratoire en
planches placé près de la station, ces discordances s’atténuaient,
mais ne disparaissaienu pas complètement.
Il fut évident pour moi que, dans ce cas, l’air amené rapidement
sur la surface refroidie du dé d’argent glissait sur sa surface sans
pouvoir se mettre en équilibre de température avec lui, et que ce
qui se passait dans ces circonstances devait se produire aussi dans
la généralité des cas.
Il est très naturel que cette remarque ait été faite pour la première fois à Montpellier, en raison de la nature spéciale de son
climat. Dans le nord de la France, l’état hygroxnétrique est généralement plus élevé et les vents moins violents que dans le Midi, et
surtout sur le littoral méditerranéen, qui offre à bien des égards
des particularités climatériques analogues à celles des côtes algériennes : des états hygrométriq ues ex trêmenlent faibles par des vents
assez violents, des sécheresses prolongées et des ternpératures souvent très élevées et variant rapidement, constituent des circonstances très défavorables à des déterminations hygrométriques,
surtout quand celles-ci sont faites à l’air libre. Il n’est pas rare,
dans nos climats, de voir le point de rosée descendre à 20" et même
à 30° au-dessous de la température de l’air; si le vent, sans être
violent, souffle avec une certaine force, il est évidemment impossible, dans ces circonstances, que la nappe d’air qui glisse rapidement sur la surface polie de l’hygromètre se mette instantanément
en équilibre de température avec elle, et de là résultent des erreurs
souvent considérables; de plus, la nécessi té d’opérer en plein air
est souvent pénible pour l’observateur, surtoutpar des températures
extrêmes et des vents assez forts, eL l’on conçoit que Inexactitude
des déterminations se ressente aussi des circonstances défa,lorables
dans lesquelles il se trouve placé.
J"’ai essayé de remédier à tous ces inconvénients à la fois et de
me placer dans les conditions
théoriques que j’ai exposées plus
haut, en disposant un hygromètre d’une manière telle que la conse
454
densation s’opère, non plus à la surface d’un corps refroidi, mais en
clos, dans des conditions toujours identiques à elles-mêmes,
quel que soit l’état atmosphérique. J’ai déjà décrit ( i ) l’hygromètre à condensation intérieure que j’ai fait construire dans ce but.
vase
COMPARAISONS
HYGROMÉTRIQUES.
La comparaison de l’hygromètre à condensation intérieure avec
les hygromètres à condensation extérieure et avec le psychromètre
permet de se rendre compte d’une manière -précise des causes
d’erreur dont nous avons déjà parlé. J’ai fait un nombre considérable de comparaisons de ce genre, l’hygromètre à condensation
extérieure étant placé sur une terrasse, à l’ombre et à une assez
grande distance du psychromètre, et l’hygromètre à condensation
in térieure dans mon cabinet ; l’air extérieur était pris à côté de l’hygromètre extérieur au moyen d’un tube en plomb ou en cuivre
rouge recuit qui traversait le mur du laboratoire. L’air insuf~é,
chargé de vapeurs du liquide volatil qui produisai t le refroidissement, était évacué au loin par un tube en caoutchouc. Dans
d’autres essais, les deux hygromètres étaient placés à l’air libre
dans le parc météorologique et abrités du soleil par un écran. Des
observations psychrométriques donnaient l’état hygrométrique au
moyen des Tables usuelles de M. Renou; l’état hygrométriques
déduit de la température du point de rosée et de celle d’un thermomètre fronde était calculé au mo, en des Tables de la tension de la
vapeur d’eau de Regnault ( 2 ~ ; l’interpolation, pour les températures intermédiaires entre celles qui sont données par Regnault
dans ses Tableaux était faite au moyen d’une courbe tracée avec
le plus grand soin et donnant la tension maxima de la vapeur d’eau
en fonction de la températ~x~.~e, entre + £o et
20".
Les thermomètres du psychromètre, des hygromètres et du thermomètre fronde ont été corrigés par leur comparaison avec un
thermomètre étalon dont la correction était rigoureusement déterminée.
Au commencement de ces séries d’observations, j’avais joint à
-
(1)
(2)
Voir p. 166 de ce Yolun1c.
Relations des expériences) etc.,
8~ ; ; t.
I.
455
diverses déterminations celle de l’état hygrométrique de l’air
par la méthode chimique; mais les lenteurs inhérentes à cette méthode m’ont déterminé à l’abandonner, avec d’autant plus de raison que, pendant le temps nécessité par une détermination par la
méthode chimique, nous po uvions faire un grand n ombre d’observations avec les autres hygromètres ; ceux-ci donnant un état hygrométrique variable aux divers moments, la méthode chimique
donnait l’état moyen pendant tout le temps des observations, et
la comparaison perdait par là beaucoup de son intérêt (~).
Les appareils étaient disposés de la manière suivante :
L’air insufflé dans les deux hygromètres était fourni, comme
dans les expériences sur le refroidissement de l’éther et du sulfure
de carbone, par un soufflet à double vent; un tube de caoutchouc
conduisait cet air dans un flacon à deux tubulures à moitié rempli d’acide sulfurique à travers lequel il barbo tai t, puis s’échappaitt
par une allonge remplie de ponce sulfurique adaptée à la seconde
tubulure; l’air desséché était dirigé, au moyen d’un tube en T
muni de deux robinets et de caoutchoucs dans les deux hygromètres; l’emploi du barboteur à acide sulfurique nous a été imposé dans bien des cas,’par suite de l’obstruction par un bouchon de
glace du tube d’insufnation, qui faisait descendre la température
du point de rosée à plusieurs degrés au-dessous de zéro; cette obstr uction se produit souvent même avec l’air insufflé par le soufflet.
Quand la température du point de rosée n’arrive qu’à zéro ou à
très peu de degrés au-dessous de cette température, l’insufflation
par la bouche est insuffisante.
Voici les résultats de nos comparaisons, qui ont été très nombreuses et répétées dans les circonstances les plus variées; je mc
bornerai ici à un petit nombre d’exemples pouvant servir de type~
et comprenant ceux dans lesquels les différences sont à peu près
nulles (états hygrométriques élevés et vents du sud extrêmement
faibles), et ceux dans lesquels elles sont très notables (états hygrométriques moindres et vent du nord ou du nord-ouest). La vitesse
ces
été assisté avec beaucoup de zèle, pendant toutes ces observation par
Houdaille, qui observait l’un de~ hygromètres pendant que j*01)sei-Nais I’autr~~:
qu’il me soit permis ici de le remercier de &on concours, qui m’a permis de faire
J’ai
AI.
des observations simultanées dans d’excellentes conditions.
,
456
moyenne du vent en mètres par seconde et sa direction étaient
relevées sur l’anémomètre et l’anémographe enregistreurs servant
aux observations continues. J’éliminerai les cas très fréquents où
le point de rosée n’a pu être obtenu à l’hygromètre à condensation
extérieure, tandis qu’on l’obtenait facilement avec la condensation
intérieure, car, dans ces circonstances, toute comparaison devient
impossible.
Je ferai observer ici que, tandis que l’hygromètre à condensation in térieure donnait, dans un intervalle de temps assez long, des
points de rosée qui différaient à peine de To de degré, la condensation extérieure donnait, par les vents du nord et du nord-ouest
surtout, des nombres variables à chaque instant; il est très curieux
de voir, même avec des vents dont la vitesse moyenne ne dépasse
pas 4m à 6m par seconde, le voile de rosée de l’hygromètre à
condensation extérieure disparaître rapidement lorsque le vent
devient plus fort, pour reparaître par places et devenir quelquefois
général et très fort lorsque le vent faiblit : c’est que l’indication
de l’anémomètre enregistreur donne la vitesse moyenne du vent
par intervalles d’un quart d’heure ; si cette vitesse moyenne est,
par exemple, de 5m par seconde, on conçoit que, pendant cette
durée, elle passe alternativement par toutes les valeurs comprises
entre zéro et une vitesse d’environ i o~, ce dont on est averti du
reste par les coups de vent brusques et les instants d’accalmie
relative qui se succèdent quelquefois à intervalles assez courts, tandis due l’anémomètre enregistreur totalise ces vitesses pendant un
quart d’heure et en donne la moyenne. Cette circonstance, que
nous avons remarquée très souvent dans le cours de nos
expériences, nous paraît donner l’explication du phénomène que je
signale, et qui a été cité par Regnault dans son beau travail sur
rhygro111étrie (1 ) comme donnant une idée de l’extréme sensibilité
de son hygromètre.
«
Lorsqu’on fait des observations en plein air, on reconnaît
combien l’état hygrométrique est variable d’un instant à l’autre,
par suite des changements incessants de température. Lorsqu’on
iiiainuienu le thermomètre du condenseur stationnai~~e dans les
_
t.
--
(t) Études sur l’jaygronZé~~~ie (Annales
XIY, p. 198; ~5).
-
de Clzin2ze et de
-
-
~
Physique,
~~
~
-
3e série,
457
environs du point de rosée, on voit le métal se ternir ou reprendre
son éclat, suivant que le plus léger souffle vient d’un côté ou de
l’autre. Les hygromètres ordinaires et les psychr0111ètres sont beaucoup trop peu sensibles pour indiquer ces variations 1110mentanées.
»
Ayant eu l’occasion de faire de nombreuses déterminations en
plein air, sous un climat oû l’extrême sécheresse à certaines époques
et les changements brusques du vent exagèrent la variation du point
de rosée observée sur une surface exposée à l’air libre, j’ai pu me
rendre compte de la cause des fluctuations déjà observées par Regnault. J’ajouterai que, en observant avec la plus grande attention
avec mon l~~Tgromètre, je n’ai jamais rien observé d’analogue, ce
qui se conçoit du reste facilement même lorsque la température
du point de rosée était longtemps maintenue constante à moins
de due degré près.
Voici quelques résultats pris dans les séries d’expériences faites
l’air
à
libre, en i88jt~ au polygone du Génie, et qui avaient attiré
mon
attention
sur
cette cause
d’erreurs :
de cas, l’état hygrométrique n a pu être
forts, le refroidissement n’étant pas
suffisant pour provoquer le dépôt de rosée, quoique la température
de l’hy~’I’OI112tre fût bien inférieure à celle que l’état hygrométrique
obtenu par le psychrométre permettait de calculer pour le pointt
de rosée.
Dans
un
grand nombre
mesuré par des vents
assez
458
PREAiIÈRE SÉRIE.
État atmosphérique
voilé.
Cabinet de
de la
-
juin
1~j
journée :
1882.
ciel alternativement décou-
vert et
Phv.sique. ~ -
Fenêtres
ouvertes.
,
Vent nord-est assez fort.
Baromètre à zéro : de ~~g,3 à 759,0.
Cet exemple donne des écarts assez faibles entre les deux
méthodes; l’air était peu agité et la température assez élevée, circonstances favorables à l’exactitude de la méthode par condensation extérieure.
-
DEUXIEME SÉRIE.
-
19
juin
1882.
Voici un second exemple dans lequel les différences s’accentuent
davantage; les comparaisons ont été faites à l’air libre, sur la terrasse attenant au Laboratoire de
Physique.
,
Le
vent a
été
assez
fort du
nord-ouest;
sa
vitesse était variable.
459
La vitesse du
vent
allant
en
augmentant, la différence, d’abord
nulle, augmente progressivement.
Pendant cet intervalle, le psychromètre a indiqué
métrique croissant de 0, 51’¡. à o, ~8.
un
état
hygro-
Le ciel a été nuageux pendant la durée des comparaisons.
Le baromètre a varié pendan t ce temps de 758mm, 85 à 758mm, clo.
TROISIÈME SÉRIE.
2013 ~11
Terrasse dit Cabinet de
Juin
1882.
Physique.
Pendant la durée des dé leriiiina Lions, le ciel a été un peu nuageux, le vent était très faible au début et à la fin, et soufflait
de l’ouest-nord-ouest
Le baromètre a varié pendant ce temps de ~5o,ii à ~5()y 3.
L’état hygrométrique mesuré au psychromètre a varié de o, ~4
du commencement à la fin de la série.
Le vent, très faible et très variable, a influé d’une manière très
inégale sur la condensation extérieure.
à
o,48,
QUATRIÈME
Parc
météorologique,
voilé.
constante, de -/t-,
Ciel pur,
près
non
a
-
3o
SÉRIE.
-
13 avril 1883.
côté de l’abri des thermomètres.
Vent du sud.
Vitesse du vent à peu
seconde
par
pendant toute la durée des
-
comparaisons. Baromètre ~5i~~/{.
Les circonstances atmosphériques sont donc au nombre de
celles qui donneront de faibles écarts entre les deux méthodes.
Le psychomètre a varié de o, ~~ à o, 40, du commencement à
la fin des comparaisons, qui ont duré de 3h à 3 h3o".
460
La condensation extérieure a donné des points de rosée très
variables d’un moment à l’autre, selon que la vitesse du vent
augmentait ou diminuait.
CIï~TQUIÈ11IE SÉRIE.
-
2
mai I883.
météorologique, à côté de l’abri des thermomètres. Ciel
peu nuageux, très beau temps. - Vitesse du vent un peu
variable, en moyenne de 5m, 1 o au commencenlent et de 6m à la
fin; direction : du nord-ouest au commencement et du nord à la
fin .
Baromètre 751,9 à 751,5.
Parc
un.
-
Psychrom è tre : 0,405.
Les différences sont ici plus accentuées : le
rapide et souffle du nord.
vent est en
effet
plus
Je crois avoir donné, par l’exposé de quelques-unes des séries
d’observations, une idée assez nette de l’influence qu’exercent sur
le point de rosée obtenu par la condensation extérieure l’état
461
et la direction du vent; dans un certain
atmosphérique,
nombre d’autres séries, j’ai obtenu des résultats encore plus divergents. D’après des séries d’observations faites à des intervalles très
rapprochés, je crois pouvoir affirmer que l’on peut, en faisant
usage de la condensation intérïeure, répondre de l’état hygrométrique à un millième près.
L’état hygrométrique déterminé au moyen du psychromètre,
présente souvent des différences très notables avec les résultats
la force
obtenus avec la méthode par condensation. Ce point, qui ~ été
l’objet des recherches de Regnault et plus récemment de plusieurs
autres physiciens, appelle de nouvelles études; ici encore, les
influences atmosphériques exercent des actions perturbatrices que
l’on peut diminuer par l’emploi des psychro mètres fronde et à
ventilateur, ou par d’autres méthodes que j’espère pouvoir indiquer
dans
un
travail ultérieur.
SUR LA
COMPRESSIBILITÉ
PAR MM. E. PAGLIANI
ET
DES
LIQUIDES;
J. VICENTINI.
Les recherches faites jusqu’à présent sur la compressibili té
des liquides ont, en général, conduit à ce résultat que le ’coefficient de compressibilité des liquides croît avec la température, l’eau exceptée. Les expériences de ~1. Grassi, en particulier, ont mis hors de doute que cette grandeur, pour l’eau, décroît
quand la température augmente ; mais M. Grassi s’est arrêté à
53°,3.
Nous proposant de faire une étude expérimentales sur la comde quelques liquides à températures différentes, nous
Pavons 1’ait précéder par une série d’expériences sur l’eau distillée
et bouillie, faites à six telmpératures diverses comprises entre o° et
pressibilité
i oo°.
Or des valeurs obtenues il résulte ce fait bien intéressant que,
tandis que le coefficient de compressibiliLé de l’eau décroit quand
la température augmente entre 0° et 55° ( conformément aux résultats de 81. Grassi), pour les températures supérieures, il croit avec
la température, comme pour les autres liquides. De là on peut