‘etude des propriétés de l’air a été jugée digne de la plus grande attention par les anciens philosophes et mécaniciens. Les premiers ont déduit ces propriétés du raisonnement, les seconds de nos actions sur nos sens.

Il nous a paru nécessaire de mettre en ordre ce que nous ont légué nos prédécesseurs, et d’y ajouter nos propres découvertes, de manière à aider les études de ceux qui voudront se livrer aux mathématiques. Nous avons du reste été amenés à écrire sur ce sujet parce que nous avons trouvé qu’il formait la suite naturelle de notre traité en quatre livres sur les horloges hydrauliques.

C’est en effet par l’union de l’air, du feu, de l’eau et de la terre, et à l’aide de trois ou de ces cléments réunis, que se forment les combinaisons diverses dont les unes subviennent aux besoins de la vie humaine, pendant que d’autres produisent un étonnement mêlé de terreur.

Avant d’entrer dans le cœur de notre sujet nous devons parler du vide.

Du vide

Il en est qui affirment que rien dans l’univers n’est vide; d’autres estiment que le vide n’existe point naturellement d’une façon continue, mais qu’il se trouve réparti en particules ténues à travers l’air, l’eau, le feu, et les autres corps. C’est à cette opinion que nous nous rangeons et nous allons en démontrer la vérité par les expériences suivantes.

Les vases que beaucoup de gens croient être vides ne le sont pas. Tous ceux qui se sont occupés de physique savent en effet que l’air est composé de molécules ténues, légères et généralement invisibles pour nous dans leur ensemble.

Si nous introduisons de l’eau dans un vase qui parait vide, l’air sortira de ce vase en proportion de la quantité d’eau qui y entrera. Voici comment on peut le prouver. — Qu’on renverse un vase supposé vide et que, le tenant bien d’aplomb, on l’introduise dans l’eau, l’eau n’y entrera pas quand bien même il serait complètement immergé. De là il ressort évidemment que l’air est un corps qui remplit tout l’espace contenu dans le vase et ne permet pas à l’eau d’entrer. — Si maintenant on perce le fond du vase, l’eau entrera par le goulot, mais l’air s’échappera par le trou du fond. — De plus si, avant de perforer le fond, nous soulevons le vase verticalement et que nous le retournions, nous pourrons constater que la surface intérieure est aussi exempte d’eau qu’avant l’immersion.

Il est donc bien établi que l’air est un corps.

L’air, quand il est mis en mouvement, devient du vent; car le vent n’est autre chose que de l’air qui se meut.

Si, en effet, quand le fond du vase a été percé et que l’eau est en train d’y pénétrer, nous mettons la main au-dessus du trou, nous sentirons le vent qui s’échappe du vase; ce n’est pas autre chose que de l’air expulsé par l’eau.

Il ne faut donc pas croire qu’il existe une nature de vide qui soit par elle-même continue, mais que le vide est distribué en petites particules à travers l’air, l’eau et les autres corps. Le diamant seul, du moins on peut le supposer, n’en admet aucun, car il est infusible et incassable; frappé entre une enclume et un marteau, il s’y incruste tout entier.[1] Cette propriété prouve du reste, non point l’absence absolue du vide, mais l’extrême densité du diamant; il suffit, en effet, que les molécules du feu soient plus grosses que les vides de la pierre pour qu’elles ne la pénètrent point et s’arrêtent seulement à sa superficie dès lors elles ne peuvent porter dans son intérieur la même chaleur que dans les autres corps.

Les molécules de l’air sont toutes contiguës, mais sans être ajustées exactement les unes aux autres dans tous les sens et en laissant entre elles des espaces vides comme le font les grains de sable sur le bord de la mer. On peut se figurer que ces grains correspondent aux molécules de l’air et que l’air qui existe entre les grains correspond aux espaces vides entre les molécules de l’air.

Par conséquent, si quelque force vient à être appliquée à l’air, celui-ci est comprimé et ses molécules, par suite de la pression exercée sur elles, entrent dans les espaces vides contrairement à leur état naturel; mais, lorsque la cause cesse d’agir, les molécules reviennent à leur position normale à cause de l’élasticité propre aux corps, comme les rognures de corne et les éponges qui, lorsqu’on cesse de les presser, reviennent à la même position et reprennent le même volume.

De même, si par l’application de quelque force les molécules de l’air se trouvent écartées et qu’il se produise ainsi un vide plus grand qu’il doit l’être naturellement, ces molécules se rapprochent ensuite; car elles ont un mouvement très rapide dans le vide, quand rien ne les force à se rapprocher ou à s’écarter, jusqu’à ce qu’elles arrivent au contact.

Ainsi, que l’on prenne un vase léger à ouverture étroite et qu’on l’applique contre les lèvres en aspirant l’air, ce qui le raréfie, le vase restera suspendu aux lèvres, car le vide attirera la chair dans le vase afin de remplir le vide. Il est donc clair que la portion de l’espace compris dans le vase était devenue vide en partie.

On peut démontrer la même chose à l’aide de ces ampoules de verre à ouverture étroite dont se servent les médecins. Quand ils veulent les remplir d’un liquide, ils aspirent l’air, puis mettent le doigt sur l’orifice et renversent le vase dans ce liquide; ils ôtent alors leur doigt et le liquide s’élève dans l’espace rendu vide, bien que ce mouvement de bas en haut soit contraire à la nature.

C’est encore le cas des ventouses qui, appliquées sur le corps, non seulement ne tombent pas malgré leur poids, mais encore attirent dans leur intérieur les matières voisines à travers les ouvertures de la peau. Le feu que l’on y place consume et détruit en effet l’air qui y est contenu, comme il consume les autres corps, l’eau ou la terre, et les transforme en substances plus ténues.

Que quelque chose soit consumé dans les corps solides par l’action du feu, cela est démontré par les charbons qui restent ; ceux-ci ont en effet à peu près le même volume que le corps avant sa combustion, mais ont un poids très différent. Les parties qui se consument s’en vont avec la fumée rejoindre les substances ignées, aqueuses ou terreuses ; les plus légères sont transportées jusqu’à la région supérieure où se trouve le feu; celles qui sont un peu plus denses se répandent dans l’air ; et enfin les plus grossières après avoir été entraînées pendant un certain temps avec les autres redescendent dans les régions inférieures et se mêlent avec les substances terreuses.

L’eau aussi lorsqu’elle est consumée par l’action du feu se transforme en air, car les vapeurs qui s’élèvent d’une bouillote échauffée ne sont autre chose que des molécules d’eau rendues plus ténues qui passent dans l’air.

Il est donc rendu manifeste par ce qui précède que le feu dissout et transforme tous les corps plus denses que lui.

De même, par les exhalaisons que produit la terre, des corps à molécules épaisses sont transformés en d’autres substances à particules plus ténues.

La rosée n’est pas due à autre chose qu’à l’eau qui a été rendue plus ténue dans la terre par l’exhalaison de celle-ci; quant à cette exhalaison, elle provient de quelque substance ignée qui se trouve dans la terre et qui a la faculté d’en produire lorsqu’elle est échauffée par dessous par le soleil, surtout lorsque le sol est bitumineux ou sulfureux, (les sources chaudes qui se trouvent dans le sol ont les mêmes causes); les particules les plus légères de la rosée passent dans l’air; les plus denses, après avoir été soulevées à quelque hauteur, par la force de l’exhalaison, redescendent à la surface du sol quand celui-ci se refroidit par suite du retour du soleil.[2]

Les vents sont produits par une exhalaison excessive à la suite de laquelle l’air est tantôt repoussé, tantôt raréfié, et qui met en mouvement les régions de l’atmosphère qui se trouvent à son contact immédiat.

Ce mouvement de l’air, cependant, n’est pas partout d’une vitesse uniforme. Il est plus violent aux abords du point où se produit l’exhalaison et où commence l’agitation, puis il s’affaiblit en s’éloignant. C’est ainsi que les corps pesants, lorsqu’ils s’élèvent, se meuvent avec plus de rapidité dans les régions inférieures, où se trouve la force qui les met en mouvement, et avec plus de lenteur dans les régions supérieures ; enfin, lorsque la force qui les poussait originairement n’a plus d’action sur eux, ils reviennent à leur position naturelle, c’est-à-dire à la surface du sol. Si cette force continuait à les pousser en avant avec une vitesse constante, ils ne s’arrêteraient jamais; mais cette force diminue graduellement, comme si elle s’usait, et la vitesse du mouvement diminue avec elle.

L’eau se transforme en outre en une matière terreuse : si nous versons de l’eau dans un trou en terre, après peu de temps l’eau disparaît, absorbée par la substance de la terre, de manière à se mélanger avec elle et à se transformer en terre. Si quelqu’un prétendait qu’elle n’est pas transformée ou absorbée par la terre, mais expulsée par la chaleur, soit du soleil soit de quelque autre corps, il serait facile de le convaincre d’erreur; car, si la même eau est placée dans un vase de verre, de bronze, ou de toute autre matière solide, et exposée au soleil, elle ne sera, au bout d’un temps considérable, diminuée que d’une très faible quantité. L’eau se transforme donc en une matière terreuse : en effet, le limon et la boue ne sont que des transformations de l’eau en terre.

Bien plus, les substances les plus subtiles sont transformées en plus grossières, comme il arrive à la flamme d’une lampe qui s’éteint faute d’huile. Nous la voyons pendant quelque temps s’élever; elle semble faire des efforts pour atteindre la région qui lui est propre, les hauteurs de l’atmosphère, jusqu’à ce que, vaincue par la masse d’air qui la frappe, elle cesse d’aspirer à sa place légitime, et, mélangée et entrelacée avec les molécules de l’air, elle se transforme elle-même en air. Le même fait s’observe avec l’air; car, si un petit vase, renfermant de l’air et soigneusement clos, est placé dans l’eau, avec son ouverture en haut, puis qu’on le découvre, de manière à permettre à l’eau de s’y précipiter, l’air s’échappe du vase; mais, réduit à l’impuissance par la masse d’eau, il se mélange de nouveau avec elle et se transforme au point de devenir de l’eau.

Dans les ventouses, lorsque l’air, attaqué et rapetissé par le feu, sort par les trous des parois du verre, l’espace intérieur est rendu vide et attire à lui les matières qui l’avoisinent, quelle qu’en suit la nature; mais, en soulevant légèrement la ventouse, l’air rentre dans l’espace vide, et aucune matière n’est plus attirée. Ainsi, ceux qui nient le vide absolu, peuvent inventer beaucoup d’arguments sur ce sujet, et peut-être paraître raisonner d’une manière très plausible, tout en n’apportant pas de preuves tangibles.

Si pourtant on montrait, au moyen de phénomènes sensibles, qu’il existe une chose analogue à un vide parfait, mais produite artificiellement, que, par conséquent, le vide existe dans la nature, subdivisé en particules minimes, et que, par la compression, les corps peuvent remplir ces vides subdivisés, ceux qui présentent des arguments plausibles sur ces matières ne trouveraient plus un terrain solide pour asseoir leur opinion.

Prenez un vase sphérique, formé d’une lame de métal d’une épaisseur suffisante pour n’être pas facilement bossuée, contenant environ huit cotyles (2,16 litres). Après l’avoir soigneusement rendu étanche de tous les côtés, percez-y un trou, dans lequel vous insérez un tube étroit, en bronze, de manière à ne pas toucher la partie diamétralement opposée au trou et à laisser un passage pour l’eau. L’autre extrémité du tube doit dépasser le globe de trois doigts (0,057 m), et le tour du trou par lequel le tube est introduit doit être luté avec de l’étain appliqué sur le siphon et sur la surface extérieure du globe, de sorte que, lorsqu’on veut souffler dans le tube, l’air ne puisse s’échapper hors du vase.

Voyons ce qui va se passer. Le globe, ainsi que les vases que l’on considère généralement comme vides, contient de l’air; comme cet air remplit tout l’espace intérieur et exerce une pression uniforme sur toute la surface intérieure du vase, s’il n’y existe pas de vide comme certains le supposent, nous ne pourrons y introduire ni de l’eau, ni une nouvelle quantité d’air, à moins que l’air contenu primitivement ne lui fasse place. Si nous voulions essayer de le faire de force, le vase, étant plein, éclaterait plutôt que de permettre à cet air d’entrer, car les molécules de l’air ne pourraient être condensées, comme cela arriverait dans le cas où il y aurait des interstices entre elles, interstices grâces auxquels, par compression, le volume total deviendrait moindre. Mais cela n’est pas croyable s’il n’y a aucun vide : les molécules se pressant les unes les autres et contre les côtés du récipient, par leur surface entière elles ne peuvent être repoussées de manière à former une chambre s’il n’existe pas de vide. Ainsi, par aucun moyen, rien du dehors ne peut être introduit dans le globe sans que quelque portion de l’air primitivement contenu ne s’échappe, si, comme le supposent nos contradicteurs, l’espace entier est rempli d’une manière complète et uniforme. Et cependant, si quelqu’un, introduisant le tube dans sa bouche, souffle dans le globe, il y fera entrer une grande quantité d’air, sans qu’aucune partie de celui qui y était à l’avance ait d’issue ; c’est là un résultat que l’on peut toujours atteindre. Il est donc clairement démontré qu’ une certaine condensation des molécules contenues dans le globe, a lieu grâce aux vides qui s’y trouvent disséminés, condensation obtenue, il est vrai, d’une manière artificielle, par une introduction forcée d’air nouveau. Maintenant, si après avoir soufflé dans le vase, nous appliquons la main contre la bouche, et que nous couvrions rapidement le tube avec le doigt, l’air reste tout le temps renfermé dans le globe ; et, en enlevant le doigt, l’air introduit ressortira avec un bruit assez fort, chassé au dehors, comme nous l’avons dit, par l’expansion de l’air primitif, qui reprend sa position, grâce à son élasticité.

De même, si nous faisons sortir l’air du globe par une succion à travers le tube, il viendra en abondance, quoique nulle autre matière ne prenne sa place dans le vase, ainsi que nous l’avons dit dans le cas des coupes ovoïdes. Par cette expérience, il est prouvé d’une manière complète que l’accumulation du vide s’accroît dans le globe ; car les molécules d’air laissées en arrière ne peuvent se dilater dans les intervalles qui les séparent au point d’occuper tout l’espace laissé libre par celles qui ont été attirées à l’extérieur. Car, si elles prenaient quelque accroissement de volume sans l’addition de matière étrangère, on pourrait supposer que cet accroissement résulte de l’expansion, ce qui équivaut à une disposition nouvelle des molécules, par suite de la production du vide. Mais, on maintient qu’il n’y a pas de vide; donc, les molécules ne grandissent pas, car il n’est pas possible de supposer pour elles un autre mode d’accroissement. Il est donc évident, d’après ce qui a été dit, que certains espaces vides sont disséminés entre les molécules de l’air, et que, lorsqu’on soumet ces dernières à quelque force, elles pénètrent dans ces espaces, contrairement à leurs conditions naturelles.

L’air renfermé dans un récipient, lorsque celui-ci est renversé dans l’eau, ne doit pas subir une forte compression, car la force qui le comprime est peu considérable, puisque l’eau, par elle-même, n’a ni un très grand poids, ni un très grand pouvoir de compression. C’est ce qui fait que, quoique les plongeurs au fond de la mer supportent sur leurs épaules un poids d’eau énorme, leur souffle n’est pas repoussé à l’intérieur par l’eau, quoique la quantité d’air contenue dans nos narines soit très faible. C’est ici le lieu d’examiner la raison que l’on donne de ce fait, que ceux qui plongent à de grandes profondeurs ne sont pas écrasés par le poids considérable de l’eau qu’ils supportent. Quelques personnes disent que cela tient à ce que le poids de l’eau est uniforme dans toute sa masse, mais cela n’explique pas pourquoi les plongeurs ne sont pas asphyxiés par l’eau qui est au-dessus d’eux. La raison véritable de ce fait peut se donner comme il suit : considérons la colonne de liquide directement au-dessus de l’objet soumis à la pression et qui est en contact immédiat de l’eau, comme un corps ayant le même poids et la même forme que le liquide qui est au-dessus de l’objet; supposons ce corps placé dans l’eau de telle manière que sa surface intérieure coïncide avec celle de l’objet soumis à la pression, et qu’il reste sur ce dernier de la même manière que le liquide qui le couvrait originairement, auquel il correspond exactement. Il est clair alors, que ce corps ne fera pas saillie au-dessus du liquide dans lequel il est immergé, et qu’il ne plongera pas au-dessous de son niveau ; car Archimède a démontré dans son traité des « Corps flottants », que les objets du même poids qu’un liquide donné, dans lequel ils sont plongés, ne devaient ni s’élever au-dessus de son niveau, ni plonger au-dessous, ni par conséquent exercer de pression sur les objets au-dessous. Puisqu’un tel corps, si on en écarte tous les objets qui exercent sur lui des pressions par-dessus, reste stationnaire, comment n’ayant aucune tendance à descendre, pourrait-il exercer quelque pression?

De même, le liquide qui tient la place de ce corps supposé n’exerce aucune pression sur les objets au-dessous; car, en ce qui concerne le repos et le mouvement, ces deux corps ne diffèrent en rien l’un de l’autre.

On peut aussi se rendre compte de l’existence d’espaces vides par les considérations suivantes. S’il n’y avait pas d’espaces semblables, ni la lumière, ni la chaleur, ni aucune autre force matérielle ne pourrait se frayer un passage à travers l’eau, l’air ou n’importe quel autre corps ; comment, par exemple, les rayons du soleil pourraient-ils à travers l’eau pénétrer jusqu’au fond d’un vase? Si ce fluide n’avait pas de pores, lorsque les rayons frappent avec force la surface d’un vase plein d’eau, ce liquide devrait nécessairement déborder, ce qui cependant n’a pas lieu. De plus, les rayons heurtant violemment la surface de l’eau, il ne devrait pas arriver que les uns soient réfléchis, tandis que d’autres pénètrent plus bas : or, on sait que ceux de ces rayons qui frappent contre des molécules d’eau sont pour ainsi dire repoussés et réfléchis, tandis que ceux qui se trouvent en contact avec des espaces vides, ne rencontrant que peu de molécules, pénètrent jusqu’au fond du vase. Une autre preuve de l’existence des vides dans l’eau, c’est qu’en versant du vin dans l’eau, on le voit se répandre à travers toute la masse de l’eau, ce qui n’arriverait pas si celle-ci ne présentait pas de vide. Encore un exemple: une lumière en traverse une autre; en effet, lorsque plusieurs lampes sont allumées, tous les objets sont vivement éclairés, les rayons frappant dans toutes les directions les uns à travers les autres. Il est même possible de pénétrer à travers le bronze, le fer ou toute autre matière, comme il est facile de le voir dans le cas du poisson connu sous le nom de torpille marine.[3]

Nous avons démontré la possibilité de produire un vide parfait, par l’application d’un vase léger à la bouche, et par les ventouses des médecins. Donc, en ce qui concerne la nature du vide, quoiqu’il en existe bien d’autres preuves, nous devons considérer comme suffisantes celles que nous avons données. Elles sont basées sur le témoignage de nos sens, et nous permettent d’affirmer, que tout corps est composé de molécules très petites, entre lesquelles se trouvent des vides d’une étendue moindre que ces molécules elles-mêmes. Nous sommes par conséquent autorisés à dire qu’il ne peut exister de vide dans la nature que sous l’action de quelque force et que toute portion de l’espace est remplie d’air, d’eau ou de toute autre matière et qu’à mesure que quelqu’une de ces molécules se déplace une autre la suit et remplit le vide qu’elle a laissé; ainsi le vide continu n’existe point dans la nature sans l’intervention d’une certaine force; et, je le répète encore, le vide absolu n’existe pas de lui-même, mais se produit en violentant la nature.

Des Siphons.

Ces choses clairement exposées, occupons-nous des théorèmes qui découlent de ces principes; ils nous feront découvrir bien des mécanismes curieux et étonnants. Nous commencerons par décrire les siphons recourbés; ce sont en effet des instruments très utiles dans la plupart des appareils pneumatiques.

Siphon recourbé.

Soit un siphon[4] recourbé, c’est-à-dire un tube ΑΒΓ dont la branche ΑΒ est plongée dans un vase ΔΕ renfermant de l’eau, le niveau de l’eau étant représenté par la droite ΖΗ. La branche ΑΒ du siphon sera remplie d’eau jusqu’à ce niveau ΖΗ, c’est-à-dire dans la partie ΑΘ, mais la partie ΘΒΓ sera pleine d’air. Si alors nous attirons cet air par l’orifice Γ, le liquide le suivra par l’impossibilité, exposée ci-dessus, d’un vide continu.

Si l’orifice Γ est sur le prolongement de la droite ΖΗ, le siphon, quoique plein d’eau, ne laissera pas sortir l’eau mais restera plein. Ainsi, quoique le mouvement ascendant soit en contradiction avec la nature, l’eau sera élevée au point de remplir le siphon et elle restera en équilibre comme les plateaux d’une balance, la portion ΘΒ étant élevée et la portion ΒΓ suspendue. Mais, si l’orifice extérieur du siphon est au-dessous de la droite ΖΗ, en Κ par exemple, l’eau s’écoule parce que la partie ΚΒ, qui est plus lourde que la partie ΒΘ, l’emporte et l’entraîne; toutefois L’écoulement ne dure que jusqu’au moment où le niveau de l’eau arrive à hauteur de l’orifice Κ et il cesse alors de nouveau pour la même raison que ci-dessus. Si l’orifice extérieur du siphon est encore au-dessous du point Κ, en Α par exemple, l’écoulement dure jusqu’à ce que le niveau de l’eau atteigne l’orifice si alors nous voulons faire sortir toute l’eau du vase, nous devrons enfoncer le siphon jusqu’à ce que son extrémité Α atteigne le fond en ne laissant que l’espace nécessaire pour le passage de l’eau.

Il y en a qui ont expliqué de même le jeu du siphon, mais ils ont dit que la branche la plus longue attirait la plus courte parce qu’elle contenait plus d’eau. C’est là une erreur; on se tromperait grandement si, se fiant à cette explication, on cherchait à élever par ce moyen l’eau d’un niveau inférieur. Nous le démontrons ainsi : soit un siphon recourbé dont la branche extérieure est longue et étroite tandis que la branche intérieure est plus courte, mais d’un plus grand diamètre; après avoir rempli d’abord le siphon d’eau, plongeons la grande branche dans un vase plein d’eau ou dans un puits et laissons ensuite s’écouler l’eau; la branche extérieure, contenant plus d’eau que l’autre, devrait attirer l’eau de la longue branche qui, elle-même, devrait faire monter l’eau du puits; de plus l’écoulement, une fois commencé, devrait continuer indéfiniment puisque la quantité de liquide au dehors est supérieure à celle qui est dans la branche intérieure; mais les choses ne se passent point ainsi. La raison proposée n’est donc pas la vraie, et nous allons chercher la cause naturelle de ce phénomène.

On sait que tout liquide, dont les différentes parties sont en communication et qui est en repos, prend une surface libre, sphérique, dont le centre est le centre de la terre; s’il n’est pas en repos, il coule jusqu’à ce que la surface libre devienne sphérique, comme je viens de le dire. Prenons donc deux vases; versons de l’eau dans les deux, remplissons un siphon, et, ayant soin d’en boucher les deux orifices avec les doigts, faisons pénétrer chacune des deux branches dans l’un des vases précités en descendant en contrebas du niveau de l’eau; toute la masse liquide deviendra ainsi continue, car le liquide de chacun des deux vases sera en communication avec celui du siphon, de telle sorte que tout se tient. Si les surfaces des liquides se trouvaient au même niveau dans les deux vases avant l’opération, ces liquides resteront tous deux en repos quand le siphon y sera plongé; mais si le niveau primitif n’était pas le même, la masse liquide devenant continue, l’eau s’écoulera inévitablement dans le vase le plus bas jusqu’à ce qu’elle atteigne le même niveau dans les deux vases ou que l’un des deux vases soit vidé. Supposons que les surfaces libres des liquides arrivent à la même hauteur, elles seront alors en équilibre, de telle sorte que le liquide contenu dans le siphon sera lui-même en équilibre. Concevons maintenant que le siphon soit coupé suivant le plan de la surface des liquides qui sont dans les vases, le liquide qui est dans le siphon sera encore en équilibre; si nous le soulevons sans l’incliner ni d’un côté ni de l’autre, il sera encore en équilibre; cela arrivera aussi bien quand les deux branches du siphon auront le même diamètre que quand ce diamètre sera très différent dans chaque branche: car, la raison qui fait que le liquide reste en repos ne tient point à cette particularité, mais à ce que les deux orifices sont au même niveau.

Comment se fait-il donc que, quand on élève le siphon, l’eau ne retombe point par son propre poids, n’ayant en dessous d’elle que l’air qui est plus léger? C’est parce qu’un lieu ne peut être absolument vide. Pour que l’eau pût couler, il faudrait d’abord remplir la partie supérieure du siphon dans laquelle l’air ne peut actuellement pénétrer; si donc nous perçons un trou à la partie supérieure du siphon, l’air trouvera un passage et l’eau se partagera immédiatement en deux parties. Avant le percement du trou, le liquide du siphon, reposant sur les couches d’air situées au-dessous, tend à le chasser devant lui, et cet air, ne pouvant aller nulle part, empêche le passage de l’eau; mais lorsque, par le percement du trou, l’air a trouvé un espace à occuper, il ne peut plus résister à la pression de l’eau et s’écarte.

C’est pour la même raison que nous pouvons élever du vin par la bouche à l’aide d’un siphon, bien que ce mouvement d’ascension ne soit pas naturel. En effet, quand nous avons reçu dans notre corps l’air qui se trouvait dans le siphon, nous sommes devenus plus pleins qu’auparavant et nous pressons l’air qui nous touche; cet air presse lui-même de proche en proche jusqu’à ce que la pression arrive à la surface du vin , et alors le vin comprimé s’élève dans la partie du siphon qui a été vidée, car il n’y a pas d’autres lieu où il puisse se porter sous l’influence de la pression. C’est ainsi que s’explique le mouvement ascendant du vin, mouvement qui n’est point naturel.

Nous allons d’ailleurs démontrer que l’eau doit rester en repos dans un siphon quand sa surface libre est sphérique et concentrique à celle de la terre.[5]

En effet, supposons que ce liquide ne soit pas en repos; il y viendra après avoir bougé, sa surface libre sera alors sphérique et concentrique à celle de la terre, et coupera la première surface; car, puisque le même liquide a occupé deux positions, il doit y avoir une ligne d’intersection commune aux deux. Coupons les deux surfaces par un plan passant par le centre de la terre; leurs intersections avec ce plan seront deux circonférences de cercles concentriques à la terre. Soient ΛΒΓ, ΖΒΔ ces deux circonférences; joignons le point Β au point Ν, ΒΝ devrait être égal à chacune des lignes ΝΖ et ΝΑ, ce qui est absurde. Donc le liquide sera en équilibre.

Diabète à cloche.

Il y a une autre espèce de siphon appelé diabète concentrique ou diabète à cloche, dont le principe est le même que celui du siphon recourbé.

Soit, comme dans le cas précédent, un vase ΑΒ plein d’eau; un tube ΓΔ en traverse le fond auquel il est soudé et qu’il dépasse en dessous ; l’orifice G ne doit pas communiquer avec l’ouverture du vase ΑΒ, mais le tube doit être à l’intérieur d’un autre tube ΕΖ qui l’enveloppe à une distance constante et dont l’extrémité supérieure doit être bouchée par un petit disque ΕΗ peu distant de l’orifice Γ; l’orifice inférieur du tube ΕΖ doit être assez éloigné du fonds du vase pour laisser passer l’eau. Les choses ainsi disposées, si nous aspirons comme tout à l’heure, par l’orifice Δ, l’air qui est dans le tube ΓΔ, nous attirerons en même temps l’eau qui est dans le vase ΑΒ, de manière à la faire couler, et toute l’eau qui est dans le vase ΑΒ s’écoulera à cause de la saillie du siphon au-dessous du vase. En effet, la quantité d’air renfermée entre le liquide et le tube ΕΖ étant peu considérable, cet air peut passer dans le tube ΓΔ et entraîner l’eau avec lui. L’écoulement se continuera jusqu’au bout, à cause de la saillie inférieure; car, si le tube ΕΖ n’existait pas, l’eau cesserait de couler lorsque le niveau de l’eau serait descendu en Γ, malgré l’existence de la saillie; mais comme, lorsque le tube ΕΖ est complètement immergé, l’air ne peut entrer par dessous, l’écoulement ne s’arrêtera pas et l’air qui entre dans le vase ΑΒ prendra la place de l’eau qui s’en va. En effet, l’eau qui occupe la totalité de l’orifice extérieur du tube est toujours à un niveau plus bas que la surface de l’eau dans le vase et, comme un niveau unique ne peut être atteint, toute l’eau sera entraînée au dehors, l’attraction s’exerçant par la colonne la plus longue. Si nous ne voulons pas aspirer par la bouche l’air qui est contenu dans le tube ΓΔ, nous verserons de l’eau dans le vase ΑΒ, jusqu’à ce que, cette eau arrivant dans le tube ΓΔ par sa partie supérieure, l’écoulement commence; dans ce cas encore, toute l’eau sortira. L’appareil ΓΔΕΖ s’appelle, ainsi qu’on l’a dit, siphon à cloche ou diabète à cloche.

Il résulte des explications données plus haut que, quand le siphon reste immobile, son écoulement est irrégulier. Les choses se passent en effet comme dans le cas d’un vase dont l’eau s’écoule par un orifice percé au fond ; le débit y est irrégulier parce que, au commencement de l’écoulement, la sortie de l’eau est accélérée par un poids plus considérable, et que cette pression est moindre quand la quantité de liquide a diminué dans le vase. De même, plus est grande la différence de longueur des branches du siphon, plus la vitesse d’écoulement est grande, car il s’exerce une pression d’autant plus grande sur l’orifice de sortie que la branche extérieure est plus longue; ou plutôt, qu’il y a une plus grande différence de hauteur entre le niveau du liquide dans le vase et l’orifice de la branche extérieure.

II est donc démontré que l’écoulement à travers le siphon a toujours une vitesse variable ; il faut trouver maintenant le moyen de le rendre uniforme.

Siphon à écoulement uniforme.

Soit ΑΒ un vase contenant de l’eau sur laquelle flotte un petit bassin ΓΔ dont l’ouverture est bouchée par un obturateur ΓΔ. A travers cet obturateur et le fond du petit bassin, faisons passer l’une des branches d’un siphon, en ayant soin de les souder aux deux trous avec de l’étain ; l’autre branche doit se trouver en dehors du vase ΑΒ et avoir son orifice plus bas que la surface de l’eau qui est dans le vase. Si nous aspirons l’air du siphon par la branche extérieure, l’eau le suivra par suite de l’impossibilité d’un vide continu dans le siphon, et le siphon, ayant commencé à couler, continuera jusqu’à épuisement total de l’eau du vase; mais cet écoulement aura lieu uniformément puisque la différence de niveau entre l’extrémité de la branche extérieure du siphon et la surface du liquide ne varie point, le petit bassin descendant avec le siphon à mesure que le vase se vide. Plus grande sera cette différence de niveau, plus grande sera la vitesse d’écoulement, mais toujours uniforme. Le siphon décrit est représenté en ΕΖΗ et La surface de l’eau par la droite ΘΚ.[6]

Siphon dont l’écoulement est à la fois uniforme et variable.

Par la disposition suivante, on peut produire un écoulement qui soit à la fois uniforme et variable; j’entends par là que l’écoulement sera uniforme dès le commencement, pendant le temps que nous voudrons; puis que, pendant une autre période à notre gré, il sera encore uniforme mais plus rapide ou plus lent.

Soit, comme précédemment, ΑΒ un vase plein d’eau et ΓΔ un bassin; à travers le couvercle et le fond du bassin faisons passer un tube plus large que la branche intérieure du siphon, et que ce tube ΛΜ soit soudé au couvercle et au fond du bassin. Sur le couvercle, posons un petit cadre formé de barres disposées en forme de II; soit ΓΝΞΔ ce cadre.

Les faces internes des deux montants portent, sur toute leur hauteur, des rainures dans lesquelles se meut librement une autre barre ΟΠ. Soit encore une vis ΠΣ placée perpendiculairement sur le couvercle ΓΔ et passant par un trou percé dans la barre ΟΠ à laquelle est fixée une cheville disposée de manière à s’engrener dans l’hélice de la vis. Cette vis doit s’élever au-dessus de NX ; de plus il faut y adapter une poignée pour la tourner et relever ou abaisser par ce moyen la barre ΟΠ. La branche intérieure du siphon doit être fixée à la barre ΟΠ et passer à travers le tube ΛΜ de manière que son orifice puisse plonger dans l’eau du vase. Si maintenant nous aspirons comme précédemment le liquide par la branche extérieure, le siphon coulera avec une vitesse uniforme jusqu’à ce que toute l’eau soit épuisée. Quand nous voudrons produire dans le siphon un écoulement plus rapide, quoique toujours uniforme, nous tournerons la vis de manière à abaisser la barre ΟΠ; en effet, par ce moyen, l’excès de longueur de la branche extérieure sera accru et alors l’écoulement aura lieu avec une vitesse toujours uniforme mais plus grande que précédemment. Si nous voulions une vitesse encore plus grande, nous tournerions encore la vis de façon à baisser encore la barre ΟΠ; si au contraire nous voulions diminuer la vitesse, nous ferions remonter la barre ΟΠ. C’est ainsi que l’on peut, à l’aide d’un siphon, produire un écoulement qui soit à la fois uniforme et variable.

Appareil pour amorcer un siphon sans le secours de la bouche.

Pour éviter d’aspirer l’eau avec la bouche, chose qui n’est possible qu’avec les très petits tubes, on emploiera la disposition suivante:

Soit un système de tubes s’engageant à frottement l’un dans l’autre, le mâle étant fixé à la branche extérieure d’un siphon, de manière que l’écoulement se fasse par lui. Soit ΘΝ le mâle et ΤΦ la femelle qui doit d’avance être lutée sur l’ouverture d’un vase ΧΨ renfermant un peu plus d’eau que le siphon n’en peut contenir,[7] et ayant au fond un orifice Ω. Quand on désire aspirer l’eau du vase AB, on ferme avec le doigt l’orifice du vase et on le remplit d’eau; puis, adaptant le tube mâle au tube femelle, on ouvre l’orifice Ω. Le vase ΧΨ se vidant, l’air du siphon passe dans l’espace vide et le liquide qui est dans le vase ΑΒ sort de manière à remplir Le siphon; alors on retire le vase ΧΨ et on laisse couler le siphon.

Pour que l’écoulement se fasse convenablement, le siphon doit être vertical. On y arrive en fixant au rebord du vase ΑΒ deux règles, et en plaçant la branche intérieure du siphon entre ces barreaux de manière à les toucher tous deux; puis, de chaque côté de cette même branche, on enfonce à l’intérieur (des règles) une petite cheville qui presse contre le tube; de cette façon celui-ci ne pourra s’incliner ni en avant ni en arrière, ni à droite ni à gauche; mais, les chevilles étant bien affermies entre les règles, il descendra exactement suivant la verticale.

Appareil divers.

Nous allons maintenant expliquer la construction des appareils qui sont établis dans un but d’utilité et nous commencerons par les moins importants, qui sont pour ainsi dire les éléments [des autres].

I.

Appareil pour puiser le vin.

Voici un petit appareil utile pour puiser le vin.

On construit une petite sphère creuse en airain, telle que AB, dont la partie inférieure est percée d’un grand nombre de petits trous comme un crible. La partie supérieure est traversée par un tube creux ΓΔ qui est soudé à la sphère et dont l’orifice du haut débouche au dehors.

Quand on veut puiser du vin, d’une main on saisit le tube ΓΔ près de l’orifice Γ et on plonge la sphère dans le vin jusqu’à ce qu’elle soit totalement immergée; le vin entre par les trous et l’air intérieur est chassé par le tube ΓΔ. Si ensuite, en appuyant le pouce sur l’orifice Γ, on sort la sphère du vin, le vin qui est dans la petite sphère ne s’écoulera pas; en effet, l’air ne pourrait entrer pour remplir le vide que par l’orifice Γ, et cet orifice est bouché avec le pouce.

Quand on veut laisser couler le vin, on retire le doigt et l’air en entrant remplit l’espace où le vide se produit. En pressant de nouveau avec le doigt l’évent Γ, le vin ne coulera plus jusqu’à ce qu’on retire encore une fois le doigt de l’orifice.[8]

On peut aussi, en plongeant la petite sphère dans de l’eau chaude ou froide, y faire pénétrer une certaine quantité de celle-ci et ensuite laisser s’écouler le liquide en telle proportion que l’on voudra jusqu’à ce que le vase soit totalement vide.

Si l’extrémité Γ du tube ΓΔ est recourbée, il n’y aura rien de changé dans les phénomènes; on aura même plus de facilité à boucher l’orifice avec le doigt.

II. Appareil laissant couler â volonté de l’eau chaude et de l’eau froide.

On peut, par le même moyen, donner à volonté de l’eau chaude ou de l’eau froide avec une même petite sphère.

On construit une petite sphère ΑΒ semblable à la précédente, sauf une cloison verticale ΓΔ qui la divise en son milieu. Un tube ΕΖ est également soudé à la petite sphère et communique avec l’intérieur; dans ce tube existe une cloison ΓΗ qui est la continuation de la cloison ΓΔ, et les deux orifices supérieurs Θ et K [ainsi produits] doivent se recourber du côté de E et de Z. De part et d’autre de la cloison ΓΔ, au fond de la petite sphère AB et autour du point Δ, il y a des trous semblables à ceux qu’on voit dans les écumoires de cuisine et qui forment une espèce de crible.

Quand on veut puiser de l’eau chaude, on bouche les ouvertures Θ et K avec deux doigts, on plonge la petite sphère dans l’eau chaude, puis on ouvre l’un des orifices, Θ par exemple, de façon que l’air de l’hémisphère ΒΤΔ puisse être chassé par le trou Θ; l’eau chaude, entrant par le crible, remplira l’hémisphère ΒΤΔ. Rebouchant alors le trou Θ, en sortant la petite sphère de l’eau, son contenu ne s’échappera pas parce que l’air n’a pas d’entrée. Alors de la même manière, on plonge la petite sphère dans l’eau froide, on ouvre l’orifice K et, quand l’hémisphère ΑΓΔ est plein, on rebouche K et on ressort la petite sphère qui se trouve alors remplie d’eau chaude et d’eau froide, de sorte que, selon que l’on veut donner issue à l’une ou à l’autre, on ouvre l’orifice qui lui correspond; on peut encore le refermer quand on veut arrêter l’écoulement et répéter l’opération jusqu’à ce que tout soit vidé.

Il est également possible de remplir le même vase, d’un côté avec du vin, de l’autre avec de l’eau froide ou chaude ou un autre liquide quelconque. On peut même faire écouler autant de liquides et en telles proportions que l’on voudra en multipliant les cloisons et les orifices par lesquels l’air peut pénétrer dans chaque compartiment et en sortir.

Au lieu d’issues recourbées, on peut faire à la partie supérieure de la paroi du tube, dans des endroits convenables, un certain nombre de trous qu’on pressera avec les doigts quand on voudra les boucher.

Pour rendre invisibles les cribles, on les recouvrira d’un conduit unique; les divers liquides sembleront ainsi couler de la même source.

III.

Aiguière disposée de manière à recevoir et à écouler une plus ou moins grande quantité de liquide dans un temps donné, et telle que, si l’on y a introduit de l’eau et du vin, elle verse pendant un certain temps de l’eau pure, pendant un autre temps du vin pur et enfin un mélange des deux.

On la construit ainsi :

Soit ΑΒ une aiguière divisée en son milieu par un diaphragme ΓΔ, dans lequel on a percé des trous comme ceux d’un crible, disposés sur un segment en E près du ventre du vase. Dans ce même diaphragme et sur la ligne médiane on a également percé un trou rond Ζ par lequel on fait passer le tube ΖΗΘ soudé au diaphragme et arrivant en H jusque près du fond du vase. L’autre extrémité Θ du tube sort, sur le côté de l’aiguière, sous l’anse avec laquelle elle est soudée et en communication, cette anse étant creuse et présentant, à sa partie supérieure, un trou K qui peut être bouché avec le doigt quand cela est nécessaire.

Si alors, fermant l’évent K comme je viens de le dire, on introduit un liquide dans l’aiguière, ce liquide restera dans le compartiment supérieur, ne pouvant descendre par le crible dans le compartiment inférieur, à cause de l’air qui n’a pas d’autre issue que l’évent K. Si maintenant nous ouvrons cet orifice, le liquide descendra dans le compartiment inférieur et l’aiguière pourra en recevoir une nouvelle quantité.

On peut commencer par verser du vin de manière à remplir le compartiment ΒΓΔ puis, fermant l’évent, verser de l’eau par dessus. Ces deux liquides ne se mélangeront pas et, si nous penchons l’aiguière, elle ne donnera issue qu’à de l’eau pure; mais, si nous ouvrons l’orifice, l’eau continuera à couler et le vin coulera aussi puisque l’air peut entrer par l’évent et remplir l’air qui se produit enfin le vin coulera pur. On peut aussi verser l’eau d’abord, puis, bouchant le trou, du vin par-dessus, de manière à donner aux uns du vin pur, à d’autres du vin mouillé enfin à ceux que nous voudrons mystifier, de l’eau.

IV.

Construire une sphère creuse ou tout autre vase dans lequel, si l’on verse un liquide, on puisse le faire s’élever spontanément avec une grande force de manière à vider le vase quoiqu’un tel mouvement soit contraire à la nature.

La construction se fait ainsi:

Soit une sphère de la contenance d’environ 6 cotyles (1 litre 1/2) dont les parois sont faites avec un métal assez résistant pour supporter la pression de l’air qu’on va produire. Plaçons cette sphère AB sur une base quelconque Γ, à travers une ouverture percée à sa partie supérieure, on introduit un tube qui descend jusqu’à la partie de la sphère diamétralement opposée au trou, en y laissant toutefois un espace suffisant pour le passage de l’eau. Ce tube fera une légère saillie au-dessus de la sphère à l’ouverture de laquelle il est soudé et il se divisera en deux branches ΔΗ et ΔΖ auxquelles sont fixés deux tubes recourbés ΗΘΚΑ et ΖΜΝΞ qui communiquent intérieurement avec ΔΗ et ΔΖ. Enfin, dans ces tubes ΗΘΚΑ et ΖΜΝΞ et en communication avec eux doit être adapté un autre tube ΠΟ duquel sort à angle droit un tube mince ΡΣ communiquant avec lui et terminé en Σ par un petit orifice. Si, prenant à la main le tube ΡΣ, nous faisons tourner sur lui-même le tube ΠΟ, les deux trous qui se correspondaient ne pourront plus établir la communication, et le liquide qui s’élèvera ne trouvera plus d’issue. Alors, à travers une autre ouverture dans la sphère, on insère un autre tube ΤΥΦ, dont l’orifice inférieur Φ est fermé, mais qui a sur le côté vers le fond en Χ un trou rond auquel est adaptée une petite soupape, du genre de celles que les Romains appellent assarium et dont nous exposerons plus loin la construction.

Dans le tube ΥΦΤ on insère à frottement un autre tube [massif] ΨΩ.

Retirons maintenant le tube ΨΩ, et versons un liquide dans le tube ΥΘΤ, ce liquide entrera dans la cavité de la sphère par le trou Χ, la soupape s’ouvrant à l’intérieur, et l’air s’échappera par les trous du tube ΟΠ dont nous avons déjà parlé et qu’on a disposés de manière à communiquer avec les tubes ΗΘΚΛ et ΖΜΝΞ. Une fois la sphère à demi pleine de liquide, on incline le petit tube ΡΣ de manière à supprimer la communication entre les trous correspondants; alors on enfonce le tube ΨΩ et on chasse dans l’intérieur de la sphère l’air et le liquide contenus dans ΤΥΦ, ce qui nécessite une certaine force, car la sphère est elle-même pleine de liquide et d’air ; cette introduction est rendue possible par la compression de l’air qui se resserre dans les espaces vides qu’il contient en lui-même. Retirons encore le tube ΨΩ de manière à remplir d’air le tube ΤΥΦ; enfonçons de nouveau le tube ΨΩ et poussons cet air dans la sphère. En répétant cette opération plusieurs fois de suite, nous finirons par avoir dans la sphère une grande quantité d’air comprimé. Il est clair, en effet, que l’air introduit de force ne peut pas s’échapper quand la tige du piston est relevée, puisque la soupape, pressée par l’air intérieur, reste fermée. Si alors, replaçant le tube ΡΣ dans la position verticale, nous rétablissons la communication entre les ouvertures correspondantes, le liquide sera chassé à l’extérieur par l’air comprimé qui reviendra au volume qui lui est propre et qui pressera le liquide placé au-dessous de lui. Si la quantité d’air comprimé est considérable, il y aura expulsion non seulement de tout le liquide, mais encore de l’air en excès.

Voici maintenant la construction de la soupape dont j’ai parlé.

Prenez deux plaques d’airain de forme carrée ayant environ un doigt (0,027 m) de côté et épaisse comme une règle de charpentier; ces deux plaques, accolées suivant leurs faces, sont usées l’une contre l’autre à l’émeri, c’est à-dire polies de telle manière que ni air ni liquide ne puisse passer entre elles. Soient ΑΒΓΔ et ΕΖΗΘ ces deux plaques, au milieu de l’une d’elles ΕΖΗΘ, on perce un trou circulaire d’environ un tiers de doigt (0,01) de diamètre. Alors adaptant les deux plaques suivant l’arête ΕΘ on les réunit entre elles par des charnières, de telle sorte que les surfaces polies coïncident l’une avec l’autre. Quand on doit se servir de cette soupape, on adapte la lame ΕΖΗΘ sur l’ouverture destinée à l’introduction de l’air ou du liquide que l’on veut comprimer, la pression fait ouvrir la plaque ΑΒΓΔ qui se meut très facilement autour de ses charnières et laisse entrer soit l’air soit le liquide dans le vase étanche où il se trouve ensuite enfermé et où il repousse la plaque ΑΒΓΔ, fermant ainsi le trou par lequel l’air est entré.

V.

Construire un autel de telle manière que, quand on allume du feu par-dessus, les statues qui sont sur les côtés fassent des libations.

Soit un piédestal ΑΒΓΔ sur lequel sont placés des statues et un autel ΕΖΗ fermé de toutes parts. Le piédestal doit également être hermétiquement clos; il communique avec l’autel en H; il est aussi traversé par le tube ΘΚΔ, peu éloigné du fond du côté de Δ et venant aboutir une coupe que tient la statue en Θ. On verse de l’eau dans le piédestal par un trou M que l’on bouche ensuite. Si donc on allume du feu sur l’autel ΕΖΗ, il arrivera que l’air intérieur dilaté pénétrera dans le piédestal et en chassera l’eau ; mais celle-ci, n’ayant d’autre issue que le tube ΘΚΛ, monte dans la coupe et la statue fait ainsi une libation ; cela dure aussi longtemps que dure le feu. En éteignant le feu, la libation cesse et elle recommence autant de fois qu’on le rallume. Il faut du reste que le tube par lequel la chaleur doit s’introduire soit plus large au milieu; il est nécessaire en effet que la chaleur, ou plutôt que le souffle qu’elle produit, s’accumule dans un renflement pour avoir plus d’effet.

VI.

Il y a des vases qui ne peuvent rien verser à moins d’être pleins, mais qui, une fois pleins, laissent échapper tout le liquide qu’ils contiennent.

On les construit comme il suit:

Soit ΑΒΓΔ un vase sans goulot, à travers le fond duquel passe un tube qui peut être ou un diabète à cloche ΕΖΗΘ ou un siphon recourbé ΗΘΚ. Quand le vase ΑΒΓΔ est plein et que l’eau recouvre les siphons, l’écoulement s’établit par ces siphons et continue jusqu’à ce que le vase soit vide si l’orifice inférieur du siphon est assez près du fond du vase pour ne laisser que le passage nécessaire à l’eau.[9]

VII.

Deux vases étant placés sur un même piédestal, l’un étant plein de vin et l’autre vide et tous les deux étant munis de goulots ouverts, le vin ne coulera pas du vase plein jusqu’à ce que le vase vide soit rempli d’eau; alors le vin commencera à couler de l’un des vases et l’eau de l’autre jusqu’à ce que tous les deux soient vides. On les appelle les vases concordants.

Soit ΑΒΓΔ le piédestal sur lequel reposent les vases E et Z, dans chacun desquels existe un siphon recourbé; soient, ΗΘΛ dans le vase E et ΛΜΝ dans le vase Z ces siphons, dont les extrémités extérieures sont disposées comme un goulot de fontaine et dont les parties coudées doivent arriver presque jusqu’à l’orifice des vases [et être au même niveau]; soit enfin ΞΟΠΡ un autre tube recourbé qui, passant à travers le piédestal, réunit les deux vases et dont les orifices Ξ et Π débouchent à la hauteur des coudes des siphons.

Versons maintenant du vin dans le vase E en ayant soin que la surface du liquide ne dépasse pas le coude Θ; le vin ne coulera pas parce que le siphon ne sera pas amorcé mais si nous versons ensuite de l’eau dans le vase Z de telle sorte que son niveau dépasse la courbure du siphon en M, l’eau s’écoulera [par le siphon ΔΜΝ] et passera en même temps par le tube ΞΟΠΡ dans le vase E où elle fera commencer l’écoulement du vin. Les deux vases verseront alors à la fois, l’un du vin, l’autre de l’eau, jusqu’à ce qu’ils soient vides tous deux.

VIII.

On peut construire des vases de telle manière que quand on y verse de l’eau, on entend se produire le chant de la mésange ou un sifflement.

Voici leur construction:

Soit ΑΒΓΔ un piédestal creux ; la paroi supérieure ΑΔ sera traversée par un entonnoir ΕΖ dont le tube affleurera le fond de manière à laisser le passage de l’eau et qui sera soudé sur cette paroi supérieure. Soit aussi un petit tuyau ΗΘΚ destiné à produire le son: il communiquera également avec le piédestal et sera soudé à la paroi ΑΔ. L’extrémité supérieure sera recourbée et son orifice K plongera dans un peu d’eau placée dans un petit vase Λ. Si on verse de l’eau dans l’entonnoir EZ, il en résultera que l’air, qui est dans le piédestal, sera chassé dans le petit tuyau ΗΘΚ et rendra ainsi un son. Si l’extrémité recourbée du tuyau plonge dans l’eau, ce son sera modulé de façon à imiter le chant de la mésange; tandis que, s’il n’y a pas d’eau, il ne se produira qu’un sifflement.

Les sons se produisent donc à travers des tuyaux; mais ils varieront de nature suivant que ces tuyaux seront plus ou moins larges, plus ou moins longs, et que la partie immergée sera elle-même plus étroite ou plus courte; on peut arriver ainsi à imiter le chant de divers oiseaux.[10]

IX.

On peut disposer les figures de plusieurs de ces oiseaux soit sur une fontaine, soit dans une grotte, soit dans tout autre lieu où existent des eaux courantes. On placera prés d’eux un hibou qui tournera automatiquement la tête vers eux ou du côté opposé. Quand il a la tête tournée, les oiseaux chantent; quand il les regarde, ils se taisent; et cela peut se répéter plusieurs fois.

Voici comment s’établit cet appareil:

Soit A le jet d’une petite fontaine qui coule constamment; on place au-dessous une caisse ΒΓΔΕ bien étanche munie d’un diabète à cloche HZ ou d’un siphon recourbé et dans laquelle est inséré un entonnoir ΘΚ dont le tube va presque jusqu’au fond de manière à ne laisser que le passage de l’eau; cet entonnoir doit être pourvu de plusieurs petits tuyaux semblables à ceux que nous avons décrits ci-dessus, tels que Λ. Il arrivera que, tandis que la caisse ΒΓΔΕ se remplit d’eau, l’air expulsé par les tuyaux imite ra le chant des oiseaux; mais, quand la caisse sera pleine et que l’eau s’écoulera par le siphon HZ, les oiseaux ne chanteront plus.

Nous allons décrire maintenant les dispositions employées pour faire tourner le hibou tantôt du côté des oiseaux tantôt du côté opposé, ainsi que nous l’avons annoncé plus haut. Soit ΝΞ un axe tourné, fixé sur une base M et sur lequel est ajusté un tube ΟΠ, de manière à pouvoir tourner librement autour de cet axe; à l’extrémité supérieure de ce tube est adapté un petit disque ΡΣ sur lequel le hibou est solidement fixé. Autour du tube sont deux chaînes ΤΥ et ΦΧ enroulées en sens contraire et qui passent sur deux poulies. A l’extrémité de ΤΥ est suspendu un poids Ψ ; l’extrémité de ΦΧ est attachée à un vase vide Ω placé au-dessous du siphon ou du diabète à cloche ZH.

On voit que, quand la caisse ΒΓΔΕ se vide, le liquide tombe dans le vase Ω, le tube on tourne ainsi que le hibou qui regarde alors les oiseaux. Mais, lorsque la caisse ΒΓΔΕ est vide, Le vase Ω se vide aussi à l’aide d’un siphon ou d’un diabète à cloche qu’il contient; le poids Ψ, reprenant alors le dessus, fait retourner le hibou, juste au moment où, la caisse ΒΓΔΕ se remplissant de nouveau, le chant des oiseaux recommence à se faire entendre.

X.

On peut, par un procédé semblable, faire sonner une trompette.

On insère dans une caisse, hermétiquement close, le tube d’un entonnoir dont l’extrémité atteint presque le fond et qui est soudé au couvercle de la caisse; à côté, une trompette munie de son pavillon et de son anche est fixée d’une façon analogue et communique avec la partie supérieure de la caisse. Quand on versera de l’eau dans l’entonnoir, l’air qui est dans le vase, chassé à travers l’anche, produira le son.

XI.

Il y a certaines cornes à boire qui, après que l’on y a introduit du vin, laissent couler, lorsqu’on y verse de l’eau, tantôt de l’eau pure, tantôt du vin pur.

En voici la construction.

Soit une corne à boire ΑΒΓΔ munie de deux diaphragmes ΔΕ et ZH à travers lesquels passe un tube ΘΚ soudé à ces diaphragmes et percé d’un trou L un peu au-dessus du diaphragme ΖΗ. Au-dessous du diaphragme il y a un évent M dans la paroi du vase.

Ces dispositions prises, si quelqu’un, bouchant l’orifice de sortie Γ, verse du vin dans la corne, ce vin coulera par le trou Λ dans le compartiment ΔΕΖΗ, car l’air qui y est contenu peut s’échapper par l’évent si maintenant nous bouchons l’évent M, le vin qui est dans le compartiment ΔΕΗΖ y sera retenu. Par conséquent si, fermant l’évent M, nous versons de l’eau dans la partie ΑΒΔΕ du vase, il s’écoulera de l’eau pure [par l’orifice Γ]; si, ensuite, nous ouvrons l’évent M pendant qu’il y a encore de l’eau au-dessus du diaphragme supérieur, il s’écoulera un mélange d’eau et de vin; puis, lorsque toute l’eau sera écoulée, du vin pur.

En ouvrant et fermant plus souvent l’évent M, on peut faire varier la nature de l’écoulement; ou, ce qui est mieux encore, on peut commencer par remplir d’eau le compartiment ΑΕΖΗ, puis, fermant en M, verser le vin par dessus. Alors on verra s’écouler tantôt du vin pur, tantôt un mélange d’eau et de vin quand l’évent M sera ouvert; tantôt encore du vin pur quand cet évent sera fermé de nouveau; et cela se reproduira autant de fois que nous le voudrons.

XII.

Une coupe étant placée sur un piédestal et pleine de vin, elle restera pleine quelle que soit la quantité qu’on y puise.

Soit AB un vase dont l’ouverture est fermée près du col par un diaphragme GΓ. Faisons passer à travers ce diaphragme un tube ΕΖ qui arrive très près du fond; un autre tube ΗΘ traverse le fond du vase et s’élève jusque près du diaphragme ΓΔ ; enfin, le fond du vase est percé par un trou K auquel est adapté un petit tube ΚΛ. Le vase ΑΒ doit être placé sur un piédestal ΜΝΞΟ dans lequel fait saillie l’extrémité du tube ΗΘ. Soient encore ΠΡ la coupe susdite et ΣΤ un tube mettant en communication la base ΜΝΞΟ avec la coupe qui doit arriver à la hauteur de l’orifice Θ du tube ΗΘ.

Quand on versera du vin par le tube EZ dans le vase AB, l’air s’échappera par le tube ΗΘ et le vin passera par le petit tube ΚΛ, s’il est ouvert, dans le piédestal et dans la coupe ΠΡ mais, si ce tube est bouché, ce sera alors le vase AB qui se remplira. Faisons donc couler du vin dans la base ΜΝΞΟ et dans la coupe ΠΡ de manière que la coupe ΠΡ soit pleine et que la base ΜΝΞΟ soit remplie jusqu’à l’orifice Θ du tube [ΗΘ].[11] Cela étant fait, fermons l’orifice E ; le vin qui est dans le vase AB ne pourra plus couler par le petit tube ΚΛ puisque l’air ne peut plus entrer pour remplir le vide qui se produirait, car cette entrée se faisait par l’orifice E mais, si nous puisons du vin dans la coupe, nous découvrons l’orifice Θ et alors, l’air se glissant [par le tube ΗΘ], le vin s’écoulera de nouveau dans la base et dans la coupe ΠΡ jusqu’à ce qu’elle soit pleine, et cela se reproduira chaque fois que nous puiserons dans la coupe. Il faudra que la base ΜΝΞΟ Soit percée d’un trou Ψ, afin que l’air qui entre en remplacement dans le vase AB par l’orifice H pénètre par ce trou.

XIII.

Si, en pratique, nous voulions établir d’une façon analogue, dans quelque endroit, un bassin qui resterait toujours plein, bien qu’on en tirât une grande quantité d’eau, il faudrait le construire ainsi

Soit AB un vase contenant une quantité d’eau égale à celle qui pourra être demandée, et GL un tube qui le met en communication avec une cuve[12] HQ placée plus bas. Près de ce tube on installe un levier EZ à l’extrémité E duquel on suspend une rondelle de liège K se balançant dans la cuve; à l’autre extrémité Z on accroche une chaîne portant un poids en plomb Ξ. Le tout doit être disposé de telle sorte que : le liège K flottant sur l’eau [de la cuve] ferme l’orifice du tube; que, quand l’eau s’écoule, le liège en descendant laisse libre cette ouverture; et enfin que, quand il arrivera une nouvelle quantité d’eau, le liège remonte avec le niveau et ferme de nouveau le tube; pour cela il faut que le liège soit plus lourd que le poids en plomb suspendu en Ξ. Soit maintenant ΛΜ le bassin susdit dont les bords doivent être à la même hauteur que le niveau de l’eau dans la cuve quand il n’y a pas d’écoulement par le canal à cause du flotteur en liège. Soit encore un tube QN réunissant la cuve au fond du bassin.

Ainsi, le bassin une fois plein, quand nous y puiserons de l’eau, nous ferons en même temps baisser le niveau de l’eau dans la cuve et le liège, en descendant, ouvrira le tube. L’eau coulant alors dans la cuve et de là dans le bassin fera remonter le liège et l’écoulement cessera; cela se reproduira chaque fois que nous prendrons de l’eau dans la coupe.

XIV.

Il y a des vases à ablutions tels que, si l’on y jette une pièce de cinq drachmes, il s’en écoulera de l’eau pour les ablutions.

Soit un vase à ablutions (σποδεῖον) ou un coffre ΑΒΓΔ dont l’orifice A s’ouvre à la partie supérieure. Dans ce coffre se trouve un vase ΖΗΘΚ contenant de l’eau et une petite pyxide Λ[13] d’où part un tuyau ΛΝ qui débouche à l’extérieur. Près de ce vase on place une règle verticale ΝΞ autour [de l’extrémité supérieure] de laquelle se meut une autre règle à oreilles ΟΠ[14] terminée en O par un plateau Ρ parallèle au fond du vase. A l’autre bout Π est suspendu un couvercle Σ qui s’ajuste à la pyxide Λ de manière à empêcher l’eau de couler par le canal ΛΜ. Il faut que le couvercle de la pyxide soit plus lourd que le plateau Ρ, mais plus léger que le plateau et la pièce de monnaie.

Quand on jette une pièce par l’orifice A, elle tombe sur le plateau Π et son poids fait incliner la règle ΟΠ, ce qui fait soulever le couvercle de la pyxide et couler l’eau ; mais la pièce glissant ensuite au fond, le couvercle bouche de nouveau la pyxide et arrête l’écoulement.[15]

xv.

Des liquides de diverses espèces ayant été versés dans un vase par un orifice, on demande de faire couler par un même goulot, à volonté et séparément, celui de ces liquides qu’on choisira.

Soit ΑΒ un vase dont le col est fermé par un diaphragme ΓΔ et dans lequel se trouvent d’autres diaphragmes verticaux qui montent jusqu’à ce diaphragme ΓΔ et forment autant de compartiments qu’on veut verser de liquides différents. Supposons, pour fixer les idées, que ce nombre soit de deux et soit ΖΕ le diaphragme [qui les sépare]. Dans le diaphragme ΓΔ on perce de petits trous comme ceux d’un crible, communiquant avec les compartiments dont chacun doit avoir un évent H ou Θ ; chacun de ces compartiments doit également communiquer, vers le fond du vase, avec de petits tubes Κ ou Λ qui aboutissent à un même tuyau M.

Si donc, ayant d’abord fermé les évents H et Θ ainsi que le tuyau M, nous versons l’un des liquides dans la partie supérieure du vase, ce liquide n’entrera dans aucun des compartiments, l’air n’ayant aucune issue; mais, si l’un des évents est ouvert, le liquide passera dans le compartiment correspondant. Si ensuite, après avoir refermé cet évent, nous versons l’autre liquide et ouvrons l’autre évent, le liquide tombera dans l’autre compartiment.

Maintenant, si nous bouchons tous les évents en même temps que les trous du crible,[16] quand bien même le canal M serait ouvert, rien ne coulera; il faut ouvrir l’un des évents pour donner entrée à l’air dans le compartiment correspondant, ce qui permet au liquide qui y est contenu de s’échapper. Si on referme cet évent et qu’on ouvre l’autre un effet analogue se produira.

XVΙ.

Étant donnés deux vases pleins sur un piédestal, l’un plein de vin et l’autre vide, faire qu’une quantité quelconque d’eau étant versée dans le vase vide, une quantité de vin équivalente s’écoule dans l’autre vase.

Voici la construction

Soient, sur un piédestal AB, deux vases ΓΔ et EZ dont les orifices[17] sont fermés par les diaphragmes ΗΘ et ΚΛ ; soit encore un tube ΜΝΞΟ qui passe à travers le piédestal et se recourbe dans les vases de telle manière que ses extrémités M et O arrivent tout près des diaphragmes. Dans le vase EZ on place un tube recourbé ΠΡΣ dont la courbure doit se trouver près de l’orifice du vase; l’une de ses branches débouche à l’extérieur et se termine comme goulot de fontaine. A travers le diaphragme ΗΘ passe un entonnoir ΤΥ dont le tube est soudé à ce diaphragme et qui descend jusque tout près du fond du vase [ΓΔ]. Dans le vase EZ on verse du vin par un trou Φ qu’on rebouche après l’introduction du liquide.

Si maintenant nous versons par l’entonnoir de l’eau dans le vase ΓΔ, il arrivera que l’air qui est dans ce vase sera chassé, qu’il pénétrera dans le vase ΕΖ par le tube ΜΝΞΟ, et que le vin qui est dans ce dernier vase coulera en dehors. Ce phénomène se reproduira chaque fois que nous verserons de l’eau, et il est évident que la quantité de l’air expulsé est la même que celle de l’eau introduite et que celle du vin qui s’écoule.

Tout cela pourrait encore se produire quand bien même il n’y aurait en Σ qu’un goulot au lieu d’un siphon, à la condition toutefois que la pression du liquide ne l’emporte pas au goulot.[18]

XVII.

Étant donnés un vase vide et un autre qui contient du vin, on demande que, quelle que soit la quantité d’eau que nous versions dans le vase vide, il s’écoule par un tuyau la même quantité d’un mélange d’eau et de vin dans telle proportion qu’on voudra, par exemple deux parties d’eau pour une de vin.[19]

Soit ΑΒ un vase en forme de cylindre ou de parallélépipède rectangle. A côté de lui et sur la même base on place un autre vase ΓΔ hermétiquement clos et de forme cylindrique ou parallélépipédique comme ΑΒ, mais la base de AB doit être double de celle de ΓΔ si nous voulons que la quantité d’eau soit double de celle du vin [dans le mélange]. Près de ΓΔ on place un autre vase EZ également clos, dans lequel on a versé du vin. Les vases ΓΔ et EZ sont reliés par un tube ΗΘΚ traversant les diaphragmes [qui les ferment à leur partie supérieure] et soudé à ces diaphragmes. Dans le vase EZ on place un siphon recourbé ΛΜΝ dont la branche intérieure doit effleurer le fond du vase de façon à laisser tout juste le passage pour un liquide, tandis que l’autre branche, qui se recourbe dans l’intérieur du vase [EZ], se rend dans un vase voisin ΞΟ. De ce dernier part un tube ΠΡ qui passe à travers tous les vases ou le piédestal qui les supporte de manière à pouvoir être amené facilement au-dessous et tout près du fond du vase AB. Un autre tube ΣΤ traverse les cloisons des vases AB et ΓΔ. Enfin, près du fond de AB on ajuste un petit tube U qu’on enferme avec le tube ΠΡ dans un tuyau ΦΧ muni d’une clef à l’aide de laquelle on peut l’ouvrir et le fermer à volonté. [Dans le vase EZ on verse du vin par un trou Ω que l’on rebouche après l’introduction du liquide.][20]

Ces dispositions prises, on ferme le tuyau ΧΦ et on verse de l’eau dans le vase AB. Une partie, c’est-à-dire une moitié, passera dans le vase ΓΔ par le tube ΣΤ, et l’eau qui pénètre dans ΓΔ en chassera une quantité d’air égale à elle-même dans EZ par le tub ΗΘΚ. De même cet air chassera une quantité égale de vin dans le vase ΟΞ par le siphon ΛΜΝ. Maintenant, en ouvrant le tuyau ΦΧ, l’eau versée dans le vase AB et le vin sortant du vase ΟΞ par le tube ΠΡ couleront ensemble; c’est ce que l’on se proposait d’obtenir.[21]

XVIII.

Étant donné un vase muni d’un tube à robinet et plein d’eau, sur laquelle flotte une figurine, faire que cette figurine laisse couler une quantité de vin qui soit en proportion donnée avec l’eau que l’on fait sortir par le robinet.

Soit AB le vase d’eau muni d’un tuyau Γ qui peut être fermé; soit, sur la surface de l’eau, un petit bassin Δ qui flotte et qui porte un tuyau vertical EZ auquel on a donné la figure d’un animal. On place à côté un vase ΗΘ ne contenant du vin, dans lequel plonge un siphon recourbé ΚΛΜ, dont l’une des branches est ainsi dans le vase ΗΘ, tandis que l’autre va aboutir au tube EZ.

Maintenant, supposons que nous aspirions le vin par l’orifice intérieur M, le vin coulera dans le tuyau EZ jusqu’à ce que la surface libre soit sur une même droite dans le vase ΗΘ et dans le tuyau EZ. Soit ΝΞΟΠ cette droite et fixons-en Π un petit tube ouvert Ρ.[22] Jusqu’à ce moment le vin ne coule pas, mais si on enlève par le tube G une certaine quantité d’eau, le petit bassin descendra, entraînant avec lui le tuyau EZ et amenant ainsi la surface libre du vin au-dessous de la ligne ΝΞ. La branche extérieure du siphon devenant alors plus longue, le vin coule de nouveau dans le tuyau EZ et tombe à l’extérieur par le petit tube Π.

Cela se reproduira chaque fois que nous enlèverons de l’eau par le canal Γ, le vin s’écoulant dans une certaine proportion avec l’eau qu’on enlève. Pour que ce que nous avons annoncé ait lieu, il suffit donc que la base du vase ΑΒ soit dans une proportion déterminée avec la base du vase ΗΘ.[23]

XIX.

Si l’on voulait que, en versant de l’eau dans un vase, on fit couler du vin dans une proportion déterminée, on agirait comme il suit.

Soit, comme ci-dessus, un vase AB renfermant de l’eau et ΗΘ le vase qui contient le vin; mais le tuyau EZ doit être au dehors du vase AB. Dans le vase AB flotte une sphère qui est reliée au tuyau EZ par une corde passant sur les poulies Σ et T de manière à le tenir suspendu. Tout le reste est disposé comme précédemment.

Il en résulte que, si l’on verse de l’eau dans le vase AB, la sphère sera soulevée et fera baisser le tuyau EZ, ce qui amènera l’écoulement du vin.

On peut arriver au même résultat d’une autre manière. La corde fixée d’un côté à la sphère D passant sur une troisième poulie T et sur la poulie Σ va se fixer par son autre extrémité au siphon ΚΛΜ. On voit qu’alors, la sphère s’élevant, le siphon ΚΛΜ, qui est suspendu à la corde, s’abaisse, de sorte que la branche extérieure devenant plus longue, le vin coulera par l’orifice Ρ.

XX.

Pompes dont on se sert dans les incendies.

Elles se construisent de la manière suivante