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La fontaine de Héron

La Science Illustrée N°135 — 28 juin 1890

Mis en ligne par Denis Blaizot le lundi 18 octobre 2010

Fontaine de Héron

Il y a plus de deux mille ans, Héron, philosophe et mathématicien d’Alexandrie, inventa la fontaine représentée par la figure 1. Cette découverte, autant par son antiquité que par sa simplicité et ses conséquences est très intéressante.

La fontaine, telle que la représente notre gravure, peut être regardée comme un jouet, ou mieux, comme un appareil destiné à démontrer un principe de physique ; mais il y faut voir plus que cela. Elle a été le précurseur d’un grand nombre d’inventions modernes pour élever l’eau et comprimer l’air.

Ce qui frappe d’abord dans cet appareil c’est qu’il semble forcer l’eau à s’élever au-dessus de son propre niveau par sa seule pression ; il n’en est pas ainsi en réalité. Son action est due à la transmission de la pression d’une colonne d’eau à une autre colonne d’eau par l’intermédiaire de l’air. C’est absolument comme si on employait une force extérieure, un jet d’air comprimé, par exemple.

L’eau qu’il s’agit d’élever est contenu dans le ballon de verre supérieur qui communique par sa partie inférieure avec le tuyau de la fontaine et par sa partie supérieure avec un tube recourbé soudé ! à la partie supérieure d’un second ballon. Un tube part de ce ballon pour s’élever jusqu’au niveau du ballon supérieur et se terminer par une cuvette.

Pour mettre la fontaine en marche, on remplit d’eau le ballon supérieur, puis on verse dans la coupe une petite quantité d’eau. Celle-ci descend le long du tube, qui communique avec la coupe et comprime l’air renfermé dans le ballon inférieur. Cette pression, égale au poids de la colonne d’eau contenue dans le tube, est transmise à la partie supérieure du ballon supérieur par la colonne d’air contenue dans le tube qui joint les deux ballons ; si bien que la pression de la colonne d’eau qui tombe de la coupe, moins une perte très minime due au frottement, force l’eau du ballon supérieur à s’élancer par le bec de la fontaine.

En inclinant l’appareil, on dirige le jet d’eau de telle façon que l’eau tombe dans la coupe et y remplace l’eau qui descend dans le ballon inférieur pour y créer la pression de l’air.

Lorsque le ballon inférieur est plein d’eau et que l’eau du ballon supérieur est complètement épuisée, la fontaine cesse de fonctionner. Pour la remettre en marche, on la renverse de façon à faire passer l’eau du ballon inférieur dans le ballon supérieur ; puis, on l’amorce en versant comme la première fois un peu d’eau dans la coupe.

Cette invention était employée dans le dernier siècle pour élever l’eau dans les mines de Hongrie.

Pompe intermittente

La figure 2 montre une modification intéressante apportée à la fontaine de Héron. L’appareil est entièrement construit en verre pour bien mettre en lumière le principe qui le fait fonctionner. Il consiste en un tube de verre enroulé en spirale, coudé en son centre de façon à former un axe creux relié à une manivelle. Cet axe traverse une sorte de boite vide de laquelle part un tuyau vertical recourbé à son extrémité supérieure. Quand on tourne cette spirale dans la direction indiquée par la flèche, l’eau et l’air y entrent alternativement et y prennent les positions relatives qu’indique notre gravure ; l’eau occupe une série de colonnes recourbées d’un côté du centre de la roue ; l’air se dispose dans la partie correspondante du côté opposé de la roue. La hauteur à laquelle le liquide peut être élevé par cette pompe d’un nouveau genre est égale à la somme des hauteurs au-dessus de leur partie la plus déclive des colonnes d’eau recourbées contenues par la spirale. Il faut noter que la pression d’une de ces colonnes d’eau dans la spirale est transmise à la voisine par l’air interposé qui, pratiquement, ne pèse rien.

Cette pompe intermittente a été inventée par Kirtz, à Zurich, en 1746.

En 1784, une machine de ce genre fut faite à Archangelsky pour élever une barrique d’eau par minute à une hauteur de 15 mètres à travers un tuyau de 287 mètres de longueur.

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