pression qui en résulte, jointe à la pression atmosphérique, réduise de moitié le volume d’air emprisonné dans la petite branche. Mesurant alors la différence de niveau du mercure dans les deux tubes, on trouve qu’elle est précisément égale à la hauteur de la colonne mercurielle, qui, dans le baromètre, fait équilibre à la pression atmosphérique. Par conséquent, l’air de la petite branche, au moment où il occupe un espace moitié moins grand, supporte une pression égale à deux fois la pression atmosphérique, c’est-à-dire une pression double de celle qu’il supportait à l’origine : ce qui démontre la loi.
Une autre expérience, due également à Mariotte, permet de vérifier la loi dans le cas où, prenant encore de l’air sous la pression atmosphérique, on augmente son volume de manière à diminuer sa force élastique et par conséquent la pression à laquelle cette force élastique fait équilibre. À cet effet, on prend un tube de verre bien cylindrique, fermé à l’une de ses extrémités ; on le remplit de mercure jusqu’aux deux tiers seulement, en laissant une certaine longueur pleine d’air ; on le retourne et on le plonge dans une cuvette profonde pleine de mercure, en l’enfonçant tout d’abord jusqu’à ce que la surface du liquide soit au même niveau dans le tube et dans la cuvette. À ce moment, la force élastique de l’air renfermé dans le tube fait équilibre à la pression atmosphérique qui s’exerce sur le mercure de la cuvette. Si l’on soulève alors le tube jusqu’à ce que le volume de l’air y soit doublé, on voit le mercure s’y élever jusqu’à une hauteur de 38 cent., c’est-à-dire jusqu’à la moitié de la hauteur du baromètre. En occupant un espace double, l’air a donc perdu la moitié de sa force élastique, puisque celle qui lui reste ne peut plus faire équilibre à la pression atmosphérique qu’en s’ajoutant à une colonne mercurielle de 38 cent., c’est-à-dire ne peut plus faire équilibre qu’à une demi-pression atmosphérique. Le volume est donc bien encore en raison inverse de la pression.
Dans ces expériences, la masse d’air que l’on soumet à diverses pressions restant la même, sa densité devient nécessairement d’autant plus ou d’autant moins grande que son volume diminue ou augmente davantage ; il en résulte que les poids d’un même volume d’air à deux pressions différentes sont dans le même rapport que ces pressions. Comme le volume de l’air, et en général celui de tous les gaz, dépend essentiellement de la pression qu’il supporte, on comprend qu’un litre d’air ne présente pas à l’esprit l’idée d’un volume défini, si l’on n’a soin d’ajouter sous quelle pression on le prend. On est convenu d’évaluer le volume de l’air et des différents gaz sous la pression de 76 cent., qui est à peu près la valeur moyenne de la pression atmosphérique dans nos contrées, et qu’on désigne ordinairement sous le nom de pression normale. En disant qu’un litre d’air pèse à peu près 1 gr. 3 à la température de 0° centigr., on sous-entend : à la pression de 76 c.
Nous devons dire que la loi de Mariotte n’est pas rigoureusement, absolument exacte, bien qu’elle puisse être considérée comme telle dans la plupart des cas où l’on a à en faire usage. M. Regnaut s’est assuré par des expériences d’une grande précision, que le volume de l’air, sous des pressions croissantes, éprouve des diminutions successives un peu plus grandesque la loi de Mariotte ne l’indiquait.
— Chim. Les anciens croyaient que tous les corps de la nature étaient composés de quatre éléments au nombre desquels était l’air. Ébranlé par la découverte de plusieurs gaz, mais soutenu par la théorie du phlogistique, qui, suggérant de fausses explications, empêchait l’esprit de rechercher les véritables, ce principe de la simplicité de l’air resta dans la science jusque vers la fin du siècle dernier. Il n’en devait sortir qu’avec la doctrine de Stahl. Priestley, en 1774, avait découvert l’oxygène, mais sans voir la portée et sans tirer les conséquences de cette découverte. Lavoisier est le premier qui nous ait fait connaître la véritable nature de l’air, dans une expérience mémorable qui fut le point de départ d’une révolution profonde dans la chimie. Il introduisit du mercure dans un ballon à long col recourbé, communiquant avec une cloche placée dans un bain de mercure. Il chauffa ce ballon jusqu’à ce que le mercure entrât en ébullition. L’expérience durait depuis deux jours, lorsqu’il vit sur la surface du mercure bouillant de petites pellicules rouges qui, pendant quatre à cinq jours, augmentèrent en nombre et en volume, puis ce phénomène s’arrêta, bien que l’expérience eut marché jusqu’au douzième jour. Dès que l’appareil fut refroidi, il mesura le niveau du métal dans la cloche, et vit ainsi que l’air de l’appareil avait diminué environ d’un sixième, et qu’il ne pouvait plus servir ni à la respiration, ni à la combustion : les animaux y périssaient et les lumières s’y éteignaient sur-le-champ. D’un autre côté, les pellicules qui s’étaient formées à la surface du mercure, calcinées dans une petite cornue, se décomposèrent en mercure métallique et en un gaz dans lequel les lumières brûlaient avec éclat. Ce gaz mélangé avec celui de l’appareil lui communiquait toutes les propriétés de l’air ordinaire. « Jamais, dit M. Malaguti, expérience ne fut plus simple ni mieux conçue que celle-ci. Elle était tout à la fois une analyse et une synthèse, et ne pouvait laisser le moindre doute sur la netteté de ses résultats. » Lavoisier les exposa dans les termes suivants : « 1° les cinq sixièmes de l’air que nous respirons sont dans l’état de mofette, c’est-à-dire incapables d’entretenir la respiration des animaux et la combustion des corps ; 2° le surplus, c’est-à-dire un sixième seulement du volume de l’air, est respirable ; 3° dans la calcination du mercure, cette substance métallique absorbe la partie salubre de l’air pour ne laisser que la mofette ; 4° en rapprochant ces deux parties de l’air ainsi séparées, la partie respirable et la partie méphitique, on refait de l’air semblable à celui de l’atmosphère. »
La partie respirable de l’air a reçu le nom d’oxygène (V. ce mot), et la partie méphitique celui d’azote (V. ce mot). Depuis Lavoisier, des expériences plus rigoureuses ont démontré que l’air est composé non de 1 partie d’oxygène pour 5 parties d’azote, comme le croyait Lavoisier, mais de 21 parties d’oxygène pour 79 d’azote. Il contient en outre, d’une façon constante, de l’acide carbonique et de la vapeur d’eau. Quelle que soit la localité ou la saison, on voit toujours une couche d’humidité se former à la surface d’un corps dont la température est de beaucoup inférieure à celle de l’air ambiant. Quelle que soit la localité ou la saison, on voit toujours l’eau de chaux, qui est limpide, devenir laiteuse dès qu’elle reste exposée quelque temps à l’air. Le premier fait prouve qu’il y a toujours de la vapeur d’eau dans l’atmosphère : le second y démontre la présence constante de l’acide carbonique, qui, dans l’eau de chaux, forme un précipité de carbonate de chaux. La quantité d’acide carbonique est de 3 à 6 dix-millièmes ; la quantité de vapeur d’eau varie dans des proportions très-considérables
— Analyse quantitative de l’air. La première analyse exacte de l’air remonte à cinquante ans à peine ; elle est due à MM. Gay-Lussac et de Humboldt, qui l’exécutèrent par l’hydrogène au moyen de l’eudiomètre (V. ce mot). Cette analyse a été reprise par presque tous les chimistes, dans le but d’étudier les modifications que la vie des animaux et des végétaux peut apporter dans la composition de l’air, et de mieux connaître toutes les substances qui s’y trouvent mêlées.
L’analyse de l’air se compose toujours de deux opérations que l’on exécute séparément. La première a pour but de déterminer les proportions de la vapeur d’eau et de l’acide carbonique. Dans la seconde, on dose l’oxygène et l’azote. — Pour la première opération, on se sert d’un réservoir plein d’eau, et d’une capacité connue, qui se vide peu à peu au moyen d’un robinet placé à sa partie inférieure, de manière que l’eau qui s’écoule soit remplacée par de l’air provenant du dehors. Cet air, avant de pénétrer dans le réservoir où il est aspiré par le vide produit, est obligé de traverser une série de tubes recourbés en U contenant les uns de la pierre ponce imbibée d’acide sulfurique concentré, les autres une dissolution concentrée de potasse. Il laisse son acide carbonique dans les tubes à potasse, et son humidité dans les tubes à acide sulfurique. En pesant avant, puis après l’expérience, d’une part les tubes à potasse, de l’autre les tubes à acide sulfurique, on obtient le poids de l’eau et le poids de l’acide carbonique contenus dans un volume d’air égal au volume du réservoir. — Dans la seconde opération, on se sert d’un grand ballon de verre dans lequel on a fait le vide, mais qu’on peut laisser remplir peu à peu au moyen d’un robinet. L’air poussé dans le ballon vide par la pression atmosphérique traverse d’abord des tubes à potasse et à acide sulfurique, où il laisse son acide carbonique et son humidité ; il arrive ensuite dans un long tube rempli de tournure de cuivre et chauffé au rouge. Dans ce tube, il cède son oxygène au métal, de sorte que le ballon vide ne reçoit que de l’azote pur. Le ballon pesé vide, puis plein d’azote, donne par différence le poids de ce gaz ; le cuivre donne également, par une double pesée, le poids de l’oxygène. On trouve ainsi que 100 parties en poids d’air pur et sec renferment 23,1 d’oxygène et 76,9 d’azote. Cette composition correspond en volume à la suivante : 20,9 d’oxygène pour 79,1 d’azote. La différence que l’on remarque entre le rapport des volumes et celui des poids tient à ce qu’à volume égal l’oxygène pèse plus que l’azote.
— Constitution de l’air atmosphérique. L’air est un simple mélange des gaz qui le contiennent et non une combinaison, une individualité chimique. M. Regnault a constaté, dans sa composition, des variations sensibles quoique très-faibles. Ainsi la proportion d’oxygène peut varier de 21,9 à 20,9, et dans certains cas, particulièrement dans les pays chauds, descendre à 20,3. C’est ce qui explique pourquoi l’air dissous dans l’eau diffère de l’air ordinaire par les proportions de ses éléments. L’oxygène et l’azote se dissolvent dans l’eau comme si chacun d’eux était libre et isolé. La solubilité de l’oxygène étant supérieure à celle de l’azote, l’eau doit contenir plus d’oxygène que d’azote : c’est précisément ce qui a lieu. Dans de l’eau de bonne qualité, et bien aérée, on trouve 32 d’oxygène pour 68 d’azote.
— Physiol. gén. La présence de l’air est nécessaire au développement et au maintien de la vie chez tous les êtres organisés ; aussi l’a-t-on nommé très-justement le pabulum vitæ (l’aliment de la vie). C’est depuis Lavoisier seulement que l’on connaît son rôle physiologique. On comprend que la connaissance positive de la respiration était nécessairement subordonnée à la découverte de la composition de l’air : ce progrès considérable de la physiologie ne pouvait venir qu’après cette révolution de la chimie. « Le retard de nos connaissances sur la respiration, dit très-bien Lavoisier dans un de ses admirables mémoires, tient à ce qu’il existe un enchaînement nécessaire dans la suite de nos idées, un ordre indispensable dans la marche de l’esprit humain. Il était impossible de rien savoir sur ce qui se passe dans la respiration avant qu’on eût reconnu : 1° que l’air est composé de deux gaz, l’un respirable, l’autre irrespirable ; 2° que l’air vital, l’oxygène, est un principe commun aux divers acides ; 3° que le gaz acide carbonique est une combinaison d’oxygène et de charbon pur….. »
L’air agit dans la respiration animale comme dans la combustion. (V. ce mot.) Comme le bois et l’huile, en brûlant, l’animal, en respirant, prend à l’air de l’oxygène et lui rend de l’acide carbonique ; au point de vue chimique, il constitue un véritable appareil de combustion dans lequel l’oxygène de l’air vient sans cesse brûler du carbone et de l’hydrogène, et produire de l’acide carbonique et de l’eau. D’un autre côté, le rôle essentiel des végétaux, le résultat général de leur présence sur la terre est d’absorber cet acide carbonique que les animaux versent sans cesse dans l’atmosphère, de le décomposer, d’en fixer le carbone et d’en restituer l’oxygène à l’air. L’action du règne végétal est une cause conservatrice qui fait équilibre à l’action du règne animal, et entretient la stabilité de composition de l’air atmosphérique. (V. Respiration.) « Les plantes et les animaux, dit M. Dumas, viennent de l’air et y retournent : ce sont de véritables dépendances de l’atmosphère. Ce que les uns donnent à l’air, les autres le reprennent à l’air….. De l’atmosphère primitive de la terre il s’est fait trois grandes parts : l’une qui constitue l’air atmosphérique actuel ; la seconde qui est représentée par les végétaux ; la troisième qui est représentée par les animaux. Des échanges continuels ont lieu entre ces trois masses : la matière descend de l’air dans les plantes, pénètre par cette voie dans les animaux, et retourne à l’air à mesure que ceux-ci la mettent à profit….. Ainsi tout ce que l’air donne aux plantes, les plantes le cèdent aux animaux, et retourne à l’air ; cercle éternel dans lequel la vie s’agite et se manifeste, mais où la matière ne fait que changer de place. La matière brute de l’air, organisée peu à peu dans les plantes, vient fonctionner dans les animaux et servir d’instrument à la pensée ; puis, vaincue par cet effort et comme brisée, elle retourne matière brute au grand réservoir d’où elle était sortie. »
— Méd. et hyg. « L’atmosphère est pour l’homme, dit M. Michel Lévy, une source d’influences mobiles accidentelles qui dépendent des variations de sa constitution et de la mise en jeu de ses propriétés. Si, par la stabilité providentielle de sa composition chimique, elle assure aux générations d’êtres qui se succèdent le pabulum vitæ, elle est aussi la plus puissante des causes occasionnelles de nos maladies. Nous dirions presque avec Ramazzini : tel air, tel sang. L’action de l’air sur l’économie est également efficace pour fortifier ou pour troubler la santé. Permanente, elle modifie profondément les constitutions ; passagère, elle nous impressionne diversement ; dans les deux cas, l’air agit moins sur nous en raison de sa composition peu sujette à varier, que par les qualités que lui communiquent certains principes dont il est le véhicule et pour ainsi dire l’excipient. Ces principes peuvent être distingués en deux espèces, les uns généralisés dans l’atmosphère et s’y rencontrant d’une manière constante quoique en proportion mobile, comme l’électricité, la lumière, la chaleur, l’eau à l’état de vapeur ; les autres accidentels, limités dans leur diffusion à des masses d’air plus ou moins considérables qui couvrent certaines localités : tels sont les miasmes des marais. » — Nous examinerons successivement l’action qu’exercent sur l’économie l’air sec et chaud, l’air froid et sec, l’air chaud et humide, l’air froid et humide, l’air comprimé, l’air raréfié, l’air confiné.
— Air sec et chaud. L’air sec et chaud détermine l’expansion des fluides et la dilatation des solides. Sous son influence, les organes périphériques s’exaltent, les organes centraux s’affaiblissent. La peau subit les modifications les plus promptes et les plus directes : colorée, gonflée par l’afflux des liquides, elle sécrète une sueur abondante. Par compensation les urines sont rares, les surfaces muqueuses se dessèchent. La respiration consomme moins d’oxygène et dégage moins d’acide carbonique. L’action de l’air chaud, quand elle se fait sentir d’une manière continuelle, énerve les organes musculaires, inspire le goût du repos, développe l’habitude de l’indolence et le penchant à la contemplation.
— Air froid et sec. L’air froid et sec agit en sens contraire de l’air chaud ; il resserre les tissus, fait refluer le sang des organes périphériques vers les organes centraux, et prédispose ainsi aux inflammations internes. L’air froid, quand la température ne descend pas au-dessous de certaines limites, est utile aux personnes vigoureuses ; il imprime une plus grande activité à tous les organes, et particulièrement aux organes musculaires ; il donne un plus grand sentiment de force ; il invite au mouvement et à l’action. On dirait que la nature a voulu placer le remède à la source même du mal. L’air en devenant plus froid devient plus dense et peut ainsi apporter aux poumons une quantité relativement plus grande d’oxygène, c’est-à-dire plus de moyens de produire de la chaleur. Cette augmentation du gaz comburant réclame une augmentation corrélative de combustibles, c’est-à-dire d’aliments. En même temps, il faut se livrer à des mouvements continuels pour rappeler le sang dans les organes extérieurs, notamment dans les muscles, et pour activer les combustions de l’économie. Tout le monde sait que, dans les temps et les pays froids, on mange et l’on agit davantage. Notons le développement parallèle de ces deux besoins. « Il semble, dit Cabanis, qu’à mesure qu’une plus grande somme d’aliments devient nécessaire, la nature trouve en elle-même plus de moyens de force pour assurer la subsistance de l’individu. » L’action de l’air froid est nuisible aux individus faibles qui ne peuvent développer assez de chaleur pour soutenir la réaction
— Air chaud et humide. L’air chaud et humide a perdu de sa pesanteur, de son élasticité ; il est raréfié et par le calorique et par l’interposition de la vapeur aqueuse ; aussi présente-t-il, sous un volume donné, le moins d’air respirable. Il exerce sur l’ensemble des fonctions une action débilitante ; il émousse l’appétit, ralentit la digestion, rend la respiration pénible ; le sang artériel semble moins vivifiant ou renouvelé dans une proportion insuffisante ; les contractions du cœur sont plus faibles, le pouls moins vif, moins fréquent, la circulation capillaire plus languissante. La sensation d’accablement que l’on éprouve sous l’influence de l’air chaud et humide lui fait donner vulgairement le nom d’air lourd, bien qu’il ait perdu de sa pesanteur. Ajoutons que, tandis qu’il débilite l’organisme et le désarme en quelque sorte devant les causes de maladie, il multiplie ces dernières en favorisant la décomposition des matières organiques et en servant de conducteur aux effluves, aux miasmes délétères qui s’en dégagent.
— Air froid et humide. L’air froid et humide enlève plus de chaleur au corps que l’air froid et sec, parce que l’eau qu’il contient le rend meilleur conducteur du calorique : de là l’incommode sensation de froid pénétrant que déterminent les brouillards par une température basse. Il réduit à son minimum la transpiration cutanée ; il relâche les tissus et déprime toutes les fonctions, excepté les sécrétions des membranes muqueuses et celle des urines, lesquelles sont augmentées. L’appétit diminue ; les digestions sont lentes et pénibles, les selles abondantes et moins sèches ; la circulation est moins active. L’influence de l’air froid et humide, lorsqu’elle se fait sentir habituellement, comme il arrive dans certaines localités, finit par altérer l’hématose et la nutrition ; elle prédispose alors aux hydropisies, aux affections catarrhales, scorbutiques, rhumatismales, vermineuses, etc.
— Air comprimé. L’air comprimé modifie la circulation en la ralentissant ; il diminue le nombre des battements du cœur, et en régularise le rhythme. Toutes les fonctions s’exercent plus librement ; la digestion est plus facile ; les mouvements sont plus énergiques ; on dirait que le poids du corps est diminué ; en même temps les sensations deviennent plus nettes et plus brillantes, l’imagination plus vive, l’esprit plus lucide ; le travail de la pensée se fait avec plus d’aisance et d’une manière plus complète. D’après un certain nombre d’observations, le séjour dans un air modérément comprimé peut être utile aux chlorotiques, aux anémiques, aux individus qui ont la poitrine faible, la respiration incomplète, etc.
— Air raréfié. L’air raréfié accélère la respiration et la circulation ; le pouls est plus fréquent ; le sang afflue dans les vaisseaux superficiels. Lorsque la raréfaction de l’air est portée assez loin, les paupières et les lèvres sont distendues et boursouflées ; assez souvent la congestion des organes périphériques est suivie d’hémorragie ; une chaleur incommode se fait sentir à la peau ; les sécrétions glandulaires semblent suspendues ; les sensations n’ont plus la même vivacité ; l’action de la pensée devient fatigante ; on éprouve un sentiment de faiblesse générale et d’apathie complète. L’air raréfié, par exemple, l’air des montagnes, est funeste aux individus dont la poitrine est faible. En imposant une plus grande activité aux poumons et au cœur, il prédispose ces organes à l’inflammation.
— Air confiné. L’air confiné est nuisible par le changement de proportion de l’oxygène et de l’acide carbonique qu’il contient, par l’élévation de sa température, et par la petite quantité de matières organiques que l’expiration y mêle. Dans un air renouvelé, l’inspiration apporte un plus grand volume d’air, l’hématose s’opère par une surface plus étendue ; on dit alors que l’on respire à pleins poumons, ce qui est littéralement exact. Le contact de l’air libre est une nécessité physiologique. Des faits nombreux ont démontré que le développement des scrofules survient après un séjour plus ou moins prolongé dans un air qui n’est pas suffisamment renouvelé. Les vaches captives dans les étables de Paris, les singes enfermés meurent phthisiques. Les professions sédentaires qui s’exercent dans des locaux étroits et fermés sont une cause fréquente de phthisie, tandis qu’un air pur et constamment renouvelé en préserve. Ajoutons
