S. f. (Physique) que l'on appelle aussi Pneumatologie, et c'est proprement la science qui s'occupe des esprits et des substances spirituelles. Voyez ESPRIT.

Ce mot est formé du grec , spiritus, souffle ou air ; c'est pourquoi de la différente acception de ce mot, pris comme une substance incorporelle pour signifier l'air, il en nait deux sortes de science pneumatique.

Mais on se sert plus communément du mot pneumatique pour signifier la science des propriétés de l'air, et les lois que suit ce fluide dans sa condensation, sa raréfaction, sa gravitation, etc. Voyez AIR.


Quelques écrivains regardent la pneumatique comme une branche des mécaniques, à cause que l'on y considère le mouvement de l'air et ses effets. Il faut avouer que cette science est tout à fait semblable à l'hydrostatique, l'une considérant l'air de la même manière précisément que l'autre considère l'eau. MECHANIQUE et HYDROSTATIQUE.

Wolf, au lieu du mot pneumatique, se sert du mot aérométrie, ou airométrie, qui signifie l'air. Voyez AEROMETRIE.

On trouve la doctrine et les lois des pneumatiques aux articles AIR, ATMOSPHERE, POMPE, SYPHON, RAREFACTION, etc.

PNEUMATIQUE, MACHINE, (Physique) autrement appelée machine à pomper l'air, ou machine de Boyle, ou machine du vide, est une machine par laquelle on vide, ou du-moins on rarefie considérablement l'air contenu dans un vase.

La machine pneumatique fut inventée vers l'année 1654 par Otto de Guericke, consul de Magdebourg, qui la mit le premier en usage. L'archevêque de Mayence ayant Ve cette machine et ses effets à Ratisbonne, où l'inventeur l'avait portée, engagea Otto de Guericke à venir chez lui, et à faire rapporter sa machine en son palais de Wurtzbourg ; c'est-là que le savant père Schot, jésuite, qui professait les Mathématiques dans cette université, et plusieurs autres savants, la virent pour la première fais.

Le bruit de ces premières expériences se répandit aussi-tôt par les grandes correspondances que le père Schot entretenait avec tous les savants de l'Europe : mais surtout l'an 1657, quand il publia son livre, intitulé : mechanica-hydraulico-pneumatica, auquel, comme dans un appendix, il a ajouté un détail circonstancié des expériences de Magdebourg (c'est ainsi qu'on les appeloit). En 1664, il publia sa technica curiosa, dans laquelle on trouve les expériences nouvelles qu'on avait faites depuis l'impression de son premier ouvrage. Enfin, Otto de Guericke se détermina à donner lui-même un recueil complet de ses expériences, dans un livre qu'il intitula : experimenta nova magdeburgica de vacuo spatio.

La machine pneumatique a été si généralement connue sous le nom de machine de Boyle, ou vide de Boyle, que cela a fait croire à bien des gens qu'on en devait l'invention à ce philosophe : il y a eu certainement grande part, tant pour l'avoir beaucoup perfectionnée, que pour l'avoir appliquée le premier à des expériences curieuses et utiles.

Quant à l'invention de l'instrument, il avoue ingénument qu'il n'en a pas la gloire, dans une lettre écrite deux ans après la publication du livre du père Schot.

Il parait par cette lettre que la première machine dont s'est servi M. Boyle, est de l'invention de M. Hook ; elle est certainement beaucoup plus parfaite que celle que le père Schot a décrite dans sa mechanica-hydraulico-pneumatica. Cependant elle avait encore plusieurs défauts, et n'était pas à-beaucoup-près aussi commode qu'on aurait pu le désirer, particulièrement en ce que l'on ne pouvait se servir que d'un seul récipient qui, étant toujours fixé à la machine, devait être par conséquent très-grand pour servir commodément à toute sorte d'expériences : or cette grande capacité du récipient faisait qu'il fallait un temps considérable pour le vider, et c'était un inconvénient qu'on ne pouvait aisément éviter dans beaucoup d'expériences qui demandaient une prompte évacuation ; c'est ce qui engagea M. Boyle, après qu'il eut fait ses premières expériences, et qu'il les eut publiées dans un ouvrage, intitulé : experimenta physico-mechanica de Ve aèris elasticâ et ejus affectibus, etc. à chercher à corriger cette machine. On peut voir la description de cette seconde machine pneumatique dans la première continuation de ses expériences physico-mécaniques ; elle n'a comme la première qu'un seul corps de pompe, mais il est appliqué de façon qu'il plonge dans l'eau de tous côtés, ce qui empêche le retour de l'air ; les récipients qui sont de différentes figures et grandeurs, posent sur une platine de fer sur laquelle ils sont fixés par le moyen d'un ciment mou, ainsi on en peut changer autant de fois qu'il est nécessaire. Il parait qu'il n'avait pas encore pensé à cet expédient si simple, de les fixer à la platine par le moyen d'un cuir mouillé.

Les expériences rapportées dans la seconde continuation, ont été faites avec une machine différente des deux premières, elle est de l'invention de M. Papin, qui a beaucoup aidé M. Boyle dans toutes ses recherches ; cette troisième machine est beaucoup plus parfaite que la précédente, son avantage consiste principalement en ces deux points. Premièrement, au lieu que la dernière machine n'avait qu'un seul corps de pompe et qu'un seul piston, celle-ci en a deux aussi-bien que deux corps de pompes ; ces deux pistons qui se haussent et baissent alternativement, font une évacuation d'air continuelle et non-interrompue, effet qu'on ne pouvait espérer avec un seul piston : car dans les autres on ne saurait se dispenser d'interrompre l'évacuation de l'air, tandis qu'on remonte le piston vers le fond de la seringue ; mais outre cet avantage de faire l'opération dans la moitié du temps qu'il faudrait employer si l'on n'avait qu'un seul piston, la peine est aussi considérablement diminuée. Le grand inconvénient qu'on reprochait aux machines à un seul corps de pompe, était la grande résistance que fait l'air extérieur sur le piston quand on l'abaisse, résistance qui augmente à mesure que le récipient se vide ; car l'équilibre de l'air intérieur avec l'extérieur diminue toujours de plus en plus, de sorte que si le corps de pompe est d'un diamètre un peu considérable, la force d'un homme suffit à peine pour abaisser tant-sait-peu le piston : or cette résistance de l'air s'évanouit entièrement en employant deux pistons, ils sont ajustés de façon que quand l'un monte l'autre descend ; par conséquent la pression de l'air extérieur empêche autant l'un de monter, qu'elle aide l'autre à descendre ; ainsi ces deux forces se détruisent mutuellement par des effets contraires.

Un autre avantage de cette nouvelle machine, ce sont les valvules : dans les deux autres, quand le piston était remonté tout au haut, on était obligé de tourner le robinet pour laisser passer l'air du récipient dans le corps de pompe, et de le fermer quand on voulait l'en faire sortir, d'ôter la cheville pour le laisser passer, et de répéter cette manœuvre à chaque coup de pompe ; or les valvules de la dernière machine suppléent à ce bouchon et au robinet, et sont infiniment plus commodes. Voyez les leçons de Phys. expér. de M. Cottes, treizième leçon, d'où ceci a été tiré, ainsi que l'explication suivante.

Explication des parties de la machine pneumatique. La figure 17. pneum. représente la machine pneumatique de M. Hauksbée, qui n'est autre chose que la dernière de M. Boyle dont on vient de parler. AA, deux corps de pompe d'un pied de haut, et de deux pouces de diamètre. B B, manches des pistons, qui sont deux espèces de crics capables de recevoir la lanterne de la manivelle. C, la manivelle ; la lanterne est enfermée dans la boite. D D D D, le tuyau qui conduit l'air du récipient au corps de pompe. E, le récipient. EF, boite de fer blanc garnie de cuirs huilés, au-travers desquels passe une verge de fer, pour mouvoir ou suspendre différents corps dans le récipient. G G G, la jauge mercurielle, qui est un tuyau de verre ouvert par ses deux extrémités, dont l'une passe au-travers de la platine et communique avec le récipient, et l'autre est plongée dans une cuvette qui contient du mercure. H, la cuvette ; sur la surface du mercure qu'elle contient, nage un morceau de liege percé d'un trou à son centre ; on y a inséré une règle de buis verticale, divisée en pouces, lignes et quarts de lignes, en sorte que le mercure haussant et baissant dans la jauge, le liege et la règle baissent ou haussent en même temps. I I I I, les supports et la table.

Depuis les additions et les corrections que M. Hauksbée a faites à la machine pneumatique de Guericke et de Boyle, cette même machine a encore reçu divers changements. On trouve à la fin des essais de Physique de M. Musschenbroeck, la description de deux machines pneumatiques, l'une double, l'autre simple, c'est-à-dire, dont l'une a deux corps de pompe et l'autre n'en a qu'un. Ces deux machines ont été inventées ou plutôt perfectionnées par le célèbre M. Gravesande, professeur de Mathématiques à Leyde, mort depuis peu d'années. La pompe dont on se sert communément en Allemagne, se trouve décrite dans les éléments de Physique de M. Techmeier, professeur à Iene.

La machine pneumatique dont on se sert aujourd'hui le plus communément en France, consiste dans un tuyau ou corps de pompe vertical, auquel est adapté un piston terminé par un étrier dans lequel on met le pied pour faire descendre le piston ; on relève le piston par le moyen d'une espèce de levier recourbé en-haut, lequel est attaché à l'extrémité du piston et terminé par un manche ; le cylindre ou corps de pompe communique par un tuyau avec le récipient ; ce tuyau est traversé en son milieu par un robinet percé d'un trou d'outre en outre, et outre cela traversé d'une rainure qui est environ à quatre-vingt-dix degrés du trou dont le robinet est percé. Lorsqu'on veut rarefier l'air du récipient, on tourne d'abord le robinet de manière que le trou qui y est pratiqué réponde à l'ouverture du cylindre, et que par conséquent l'air du cylindre communique avec l'air du récipient, sans communiquer avec l'air extérieur ; on tire ensuite le piston en-bas, et par ce moyen on dilate l'air contenu dans le récipient et dans le cylindre, en lui faisant occuper un plus grand espace. Ensuite on tourne le robinet de manière que la rainure réponde à l'ouverture du cylindre, par-là il arrive que l'air du cylindre a communication avec l'air extérieur. On pousse ensuite le piston en en-haut et on chasse dehors l'air qui était contenu dans la cavité du cylindre ; on retourne ensuite le robinet de manière que son trou réponde à la cavité du cylindre, on abaisse le piston une seconde fois ; et il est clair que par cette opération on ôte continuellement du récipient une certaine portion d'air, laquelle se répand dans la cavité du cylindre quand on abaisse le piston, pour être ensuite jeté dehors quand le piston se relève ; par conséquent on rarefie continuellement l'air du récipient ; le récipient pose sur une platine, et cette platine est couverte d'un cuir mouillé auquel le récipient s'attache fortement quand on a commencé à pomper l'air ; de manière que l'air extérieur ne saurait rentrer dans le récipient, parce qu'il ne peut trouver aucun espace entre le récipient et le cuir mouillé auquel le récipient s'attache très-exactement. Ce cuir mouillé tient lieu du mastic qu'on serait obligé de mettre à l'extrémité inférieure du récipient pour l'attacher à la platine, et pour boucher tous les petits interstices par lesquels l'air pourrait rentrer. Il ne sera peut-être pas inutîle d'ajouter ici une figure de cette machine pneumatique simple : quoique la description que nous venons d'en donner soit fort facîle à entendre, et que cette machine soit aujourd'hui extrêmement connue, on la voit représentée avec toutes ses parties ; Planche pneumatique, fig. 16. n °. 2. Voyez la description plus détaillée de la machine pneumatique, tant double que simple, et de ses parties, dans les mémoires de l'académie des Sciences de 1740.

Nous dirons seulement, pour faciliter l'intelligence du reste de cet article, que cette machine pneumatique est composée de cinq parties principales, savoir, 1°. d'un corps de pompe de cuivre A : 2°. d'un piston dont le manche est terminé en forme d'étrier B, pour être abaissé avec le pied, et garni d'une branche montante avec une poignée C, pour être relevé avec la main : 3°. d'un robinet dont on avait la clé en D : 4°. d'une platine couverte d'un cuir mouillé, sur lequel on pose le récipient ou la cloche de verre E : 5°. d'un pied F G, avec deux tablettes H H, qui peuvent se hausser et se baisser à volonté.

Il parait d'abord probable qu'à chaque coup de pompe, il doit toujours sortir une égale quantité d'air, et par conséquent, qu'après un certain nombre de coups de pompe, le récipient peut être entièrement évacué ; mais si nous faisons attention, nous trouverons qu'il en arrive bien différemment. Pour le prouver, nous allons d'abord démontrer le théorème suivant, d'après M. Cottes, que nous ne ferons qu'abréger.

La quantité d'air qu'on fait sortir du récipient à chaque coup de pompe, est à la quantité que contenait le récipient avant le coup, comme la capacité de la pompe dans laquelle l'air passe en sortant du récipient, est à la somme des capacités du corps de la pompe et du récipient.

Pour voir la vérité de ce principe, il faut observer, qu'en élevant le piston, et l'éloignant du fond de la pompe, il doit se faire un vide dans ce nouvel espace ; mais ce vide est prévenu par l'air qui s'y transporte du récipient ; cet air fait effort de tous côtés pour se répandre ; or il arrive de-là qu'il passe dans la partie vide du corps de pompe que le piston vient d'abandonner, et il doit continuer ainsi à passer jusqu'à ce qu'il soit de même densité dans la pompe et dans le récipient ; ainsi l'air qui immédiatement avant le coup de pompe, était renfermé seulement dans le récipient et toutes ses dépendances, est à-présent uniformément distribué dans le récipient et le corps de la pompe : d'où il est clair que la quantité d'air contenue dans la pompe, est à celle que contiennent la pompe et le récipient tout ensemble, comme la capacité de la pompe est à celle de la pompe et du récipient tout ensemble ; mais l'air que contient la pompe, est celui-là même qui sort du récipient à chaque coup, et l'air contenu dans la pompe et le récipient tout ensemble, est celui que contenait le récipient immédiatement avant le coup : donc la vérité de notre règle est évidente.

Nous allons démontrer à-présent que la quantité d'air qui résiste dans le récipient après chaque coup de pompe, diminue en progression géométrique. En effet, puisque la quantité d'air du récipient diminue à chaque coup de pompe, en raison de la capacité du récipient, à celle du même récipient et de la pompe jointes ensemble ; chaque reste est donc toujours moindre que le reste précédent dans la même raison donnée ; d'où il est clair qu'ils sont tous dans une progression géométrique décroissante.

Si les restes décroissent en progression géométrique, il est certain qu'à force de pomper, on pourra les rendre aussi petits qu'on voudra, c'est-à-dire, qu'on pourra approcher autant qu'on voudra, du vide parfait ; mais on voit en même temps qu'on ne pourra tout évacuer.

Outre les effets et les phénomènes de la machine pneumatique, dont on a parlé aux articles VUIDE, AIR, etc. on peut y en ajouter quelques autres : par exemple, la flamme d'une chandelle mise dans le vide s'éteint en une minute, quoiqu'elle y subsiste quelquefois pendant deux ; mais la meche continue d'y être en feu, et même il en sort une fumée qui monte en-haut. Du charbon allumé s'éteint totalement dans l'espace d'environ cinq minutes, quoiqu'en plein air il ne s'éteigne qu'après une demi-heure ; cette extinction se fait par degrés, en commençant par le haut et par les côtés extérieurs. L'absence de l'air n'affecte point le fer rougi au feu ; et néanmoins le soufre ou la poudre à canon ne prennent point flamme dans le vide, ils ne font que s'y fondre. Une meche, après avoir paru longtemps totalement éteinte dans le vide, se ranime lorsqu'on la remet à l'air. Si l'on bat le fusil dans le vide, on y produit des étincelles aussi abondamment qu'en plein air : ces étincelles saillent dans toutes les directions, en-dessus, en-dessous, etc. comme dans l'air : l'aimant et les aiguilles aimantées ont les mêmes propriétés dans le vide que dans l'air. Après qu'un flambeau est éteint dans un récipient épuisé d'air, la fumée descend par degrés au fond, où elle forme un corps noirâtre, en laissant la partie supérieure claire et transparente ; et si l'on incline le vase, tantôt d'un côté et tantôt d'un autre, la surface de la fumée se tient horizontalement semblable aux autres fluides. Le syphon ne coule point dans le vide. L'eau s'y gêle. Dans un récipient épuisé d'air on peut produire de la chaleur par le frottement. Le camphre ne prend point feu dans le vide. Quoique quelques grains d'un monceau de poudre s'allument dans le vide par le moyen d'un miroir ardent, ils ne communiquent point le feu aux grains qui leur sont contigus. Les vers luisans perdent leur lumière à mesure que l'air s'épuise, et à la fin ils s'obscurcissent totalement, mais ils recouvrent sur le champ tout leur éclat, quand on les remet à l'air. Le phosphore que l'on fait avec de l'urine ne cesse pas d'être lumineux dans le vide ; on remarque aussi que l'esprit de nitre de Glauber mêlé avec de l'huîle de carvi, s'enflamme dans le vide, et met en pièces la fiole où il a été renfermé. Les viperes et les grenouilles s'enflent beaucoup dans le vide ; mais elles y vivent une heure et demi ou deux heures, et quoiqu'alors elles paraissent tout à fait mortes, quand on les remet à l'air pendant quelques heures, elles se raniment. Les limaçons y vivent dix heures ; les lésards, deux ou trois jours ; les sangsues, cinq ou six jours ; les huitres vivront dans le vide pendant vingt-quatre heures sans aucun accident. Le cœur d'une anguille détaché de son corps continue de battre dans le vide avec plus d'agilité que dans l'air, et cela pendant près d'une heure. Le sang chaud, le lait, le fiel éprouvent dans le vide une effervescence et une ébullition considérable. On peut parvenir à faire vivre une souris ou d'autres animaux dans un air rarefié, plus longtemps qu'ils ne vivraient naturellement, si l'on sait bien ménager les degrés de rarefaction. Si on enferme un animal sous un récipient dont on ne pompe l'air qu'en partie, il y vit à la vérité plus longtemps que si on pompait l'air entièrement, mais il ne laisse pourtant pas d'y mourir. Les oiseaux ont à cet égard quelques avantages sur les animaux terrestres ; car ils peuvent mieux supporter un air rarefié, étant accoutumés de s'élever à une hauteur souvent très-considérable, où ils rencontrent un air beaucoup moins épais que celui que nous respirons. On a cependant observé que si on pompe les 2/3 de l'air d'un récipient, ils ne peuvent plus vivre dans l'air qui reste, parce que cet air se trouve trop subtil. On voit par-là que les oiseaux ne peuvent s'élever que jusqu'à une certaine hauteur ; car s'ils volaient trop haut, ils ne respireraient qu'avec peine, comme l'ont expérimenté plusieurs voyageurs qui ont monté de fort hautes montagnes ; par exemple, le pic de Ténériffe.

Lorsqu'on veut priver les poissons d'air, on les met dans un grand verre plein d'eau qu'on place sous le récipient ; au moment qu'on pompe l'air, les poissons viennent flotter sur l'eau, et ne peuvent redescendre qu'avec beaucoup de peine, parce qu'ils ont au-dedans de leur corps une vessie pleine d'air qui venant à se dilater, les gonfle et les rend plus légers ; aussi-tôt qu'on fait rentrer l'air dans le verre, ils s'enfoncent, comme d'eux-mêmes ; mais, si on continue à pomper, la vessie pleine d'air se crève souvent dans leur corps. Il y a diverses sortes de poissons qui vivent assez longtemps dans le vide, comme les anguilles ; d'autres qui y meurent assez vite. Les insectes peuvent aussi vivre assez longtemps sans air ; quelques-uns meurent, d'autres semblent ressusciter, lorsqu'on a fait rentrer l'air ; mais ils paraissent toujours fort languissants dans le vide.

L'air peut y conserver sa pression ordinaire, après être devenu incapable de servir à la respiration. Les œufs des vers à soie éclorront dans le vide, etc.

Lorsqu'on a tiré le piston de la machine en bas, l'air extérieur qui le presse par son poids, et qui a plus de force que l'air du dedans de la machine, fait remonter le piston de lui-même, et souvent même on a besoin de modérer la vitesse avec laquelle le piston est repoussé en haut.

Il faut avoir soin de mettre sur la platine un récipient convexe, et propre par conséquent par sa figure à résister à la pression de l'air extérieur ; car si on y met un récipient dont la surface soit aplatie, comme une bouteille plate, elle se brise en mille morceaux.

Le son ne saurait se répandre dans le vide ; car si on suspend dans le récipient une petite cloche, le son de cette cloche devient plus faible à mesure qu'on pompe l'air, et à la fin il devient si faible qu'on ne l'entend plus du tout.

Dès qu'on a commencé à donner quelques coups de piston, il parait dans le récipient une vapeur plus ou moins épaisse qui obscurcit l'intérieur du vase, et qui après quelques petits mouvements en forme de circonvolutions, se précipite vers la partie inférieure. Plusieurs physiciens l'ont attribué à l'humidité des cuirs dont on couvre la platine pour aider l'application exacte du récipient, sans examiner en détail pourquoi les particules d'eau seraient détachées et déterminées à se mouvoir de haut en bas à l'occasion d'un air rarefié au-dessus ; mais ces philosophes se seraient bientôt détrompés, s'ils avaient remarqué qu'un récipient posé sur une platine et lutté avec de la cire ou du mastic, fait voir la même vapeur qu'on a coutume d'apercevoir dans un récipient posé sur un cuir mouillé. M. Mariotte est le premier qui ait expliqué ce phénomène d'une manière plus satisfaisante ; selon lui la vapeur qui obscurcit le récipient, vient des petites parties aqueuses ou héterogènes, répandues dans l'air, et qui ne pouvant plus être soutenues par l'air, dès qu'il commence à être rarefié à un certain point, sont obligées de retomber et de s'attacher aux parois du récipient. Voyez son traité du mouvement des eaux, seconde partie, premier discours, pag. 364, de l'édition de Leyde 1717. Voyez aussi les mémoires de l'académie de 1740, pag. 243. On peut voir aussi le détail d'un grand nombre d'autres expériences faites avec la machine pneumatique dans l'essai de physique de M. Musschenbroeck, tout à la fin. Nous nous sommes contentés de rapporter ici, d'après ces habiles physiciens, les plus simples et les plus communes qui se font avec la machine dont il s'agit.