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E. 3IATHIAS — LA LIQUÉFACTION DE L'HYDROGÈNE 



I 



L'origine des recherches que nous avons ;i dé- 

 crire est le problème de la liquéfaction des gaz 

 dits aulreSois jwrmanenix, problème résolu depuis 

 que M. L. Caillelet a montré, par l'emploi de la 

 détente, la possibilité de la liquéfaction de ces 

 corps. A partir d'une pression initiale suffisante, 

 tous les gaz parfaitement secs donnent par dé- 

 tente un hrouilltird, signe évident de leur liquéfac- 

 tion. Pour l'hydrogène ce brouillard est particu- 

 lièrement sublil et difficile à apercevoir, et il a 

 fallu un éclairage spécial pour le mettre en évi- 

 dence la première fois. MM. Wroblewski et 

 Olszewski, ensemble ou séparément, ont com- 

 plété l'œuvre de M. Cailletet en obtenant les an- 

 ciens gaz permanents sous forme de liquides sta- 

 tiques, c'est-à-dire terminés, dans un tube étroit, 

 par un ménisque. Seul l'hydrogène avait jusqu'à 

 présent fait exception. Même refroidi dans l'oxy- 

 gène bouillant sous la pression de 13""" de mer- 

 cure (— 2I0°C.),ilrestaitincoercible,quelleque fût 

 la pression, preuve que sa température critique 

 était inférieure à — 210». Sous l'influence de la dé- 

 tente, il se liquéfiait en gouttelettes ruisselant sur 

 les bords du tube-laboratoire, mais s'évaporanl 

 avant d'être rassemblées en un tout limité par un 

 ménisque. 11 restait donc à connaître les condi- 

 tions précises de la liquéfaction de l'hydrogène, 

 c'est-à-dire la température et la pression critiques 

 de ce gaz. C'est ce double problème que M. Olszewski 

 a résolu parla voie expérimentale en généralisant 

 la méthode de la détente imaginée par M. L. Cail- 

 letet. 



Les derniers travaux de MM. L. Natanson et 

 K. Olszewski reposent sur la détermination ex- 

 périmentale préalable de la pression critique de 

 l'hydrogène, que M. Olszewski admet être égale à 

 20"'" environ. Si l'on détend, en effet, de l'hydro- 

 gène porté à — 2H'>,au moyen de l'oxygène bouil- 

 lant dans le vide, l'ébullition de l'hydrogène se 

 produit invariablement sous la pression de 20""", 

 que la pression initiale soit 80, 100, 120 ou J '(0""". 

 Pour une pression initiale inférieure à 80''"", l'ébul- 

 lition se pi'oduisait à une température inférieure à 

 la température critique, et la pression sous la- 

 quelle se produisait l'ébullition descendaità 18, l(î, 

 U""" lorsque la pression initiale était seulement 

 70, 60 ou .^O"'". 



S'il en est bien ainsi, l'hydrogène, partant d'une 

 température initiale /„ = — 211° et d'une pres- 

 sion initiale p^ = 80='", arrive par détente adiaba- 

 Itqtie à la li-mpérature critique inconnue ?, sous 

 la pression critique p^ = 20"°". 



Si, la température absolue étant — 273°, l'on 

 pose To = 27:i -(- /„, T, = 273 -|- /. et si l'on ap- 



pelle 7 le rapport des deux chaleurs spécifiques di 

 l'hydrogène, qui est égal à 1, W environ, on trouve 

 aisément par la thermodynamique la relation ; 



(^y= (£)' 



D'où : 



: Ti — -ITi =— 231» G. 



Ce raisonnement, dû à M. L. Natanson, donm 

 donc pour la température critique de l'hydrogènr 



/, = — 2310 0. 



Il est possible de retrouver ce même nomhn 

 par une tout autre voie, en se servant, comme .M.L 

 Natanson l'a fait, de la loi Jrs états curret^poiulanlx ' 

 due à M. Van der Waals. 



L'équation des gaz parfaits : pv = RT peut si 

 mettre sous la forme : 



""=S^' 



M étant le poids moléculaire du gaz et C une' 

 nouvelle constante indépendante de la nature du ■ 

 corps; Test la température absolue. Si l'on ex- 

 prime, avec Van der Waals, p, v et T en fonction 

 des constantes critiques Pc , Vc , T^ , l'existence 

 d'une isotherme réduite commune à tous les corps 

 exigera la relation : 



(1) 



AM/JcCc 



A étant une nouvelle constante identique pour 

 tous les corps. M. L. Natanson a vérifié la cons- 

 tance de A d'une façon très satisfaisante sur six corps 4 

 dont les éléments critiques sont connus avec quel- 

 que précision. La valeur moyenne de A étant con- 

 nue ainsi queMet/v ,1a relation (1) donne T,. , pour- 

 vu que l'on connaisse i\ . A cet effet, on remarque 

 que l'équationy; (t'-J) ^ RT qui, d'après M. Amagat, 

 représente très bien la compressibililé de l'hydro- 

 gène dans de larges limites, est un cas particulier 

 de l'équation de Van der Waals, et qu'on a par 

 suite :?v = 3è. Or, les expériences de M. Amagat sur 

 l'hydrogène ont été calculées par M. \Vithowski,(iui 

 a fait connaître la valeur exacte de li. On en tire r.. , 

 puis Te . M. L. Natanson trouve 4 = — 232° C, ce 

 qui concorde exactement avec le calcul précè- 

 dent, el prouve une fois do plus la haute valeur de 

 la loi des étals correspondants. 



II 



Ce qui précède est purement spéculatif; M. K. 

 Olszewski y a ajouté la décisive sanction de l'ex- 

 périence. Soit à mesurer la température critique 



' Consulter ù ccl oQ'el l'arlicle de M. Pli. A. Guye, llecnc 

 !/éi)érale des Sciencen, t. I, p. 365. 



