DEUXIÈME LEÇON

Changement de volume (suite). — La force de la ohaleur. — Comment on mesure la ohaleur. — Thermomètres. — Ébullition de l'eau.

J'appelle d'abord votre attention sur ce que mon préparateur va faire en avant de la table. Voici une bombe à parois très-épaisses que mon ami, M. le professeur Abel, de Woolwich, a eu la bonté de me procurer. On la remplit (J'eàu ; on ferme l'ouverture par un bouchon à vis et on la plonge dans ce baquet, plein d'un mélange réfrigérant de glace pilée et de sel ; je veux, si je le puis, faire éclater cette bombe. N'ayez aucune crainte; son explosion ne fera de mal à personne. Après que mon préparateur aura recouvert avec soin la bombe du mélange de glace pilée et de sel, nous la laisserons là pendant une demi-heure ou trois quarts d'heure, non sans avoir défendu la surface du baquet, par une couverture de laine, de l'influence contraire de l'air chaud de la salle ; et après avoir placé à côté de la bombe ces deux bouteilles de fer et cette bouteille de plomb remplies elles-mêmes d'eau. Elles subiront aussi l'action du mélange réfrigérant, et nous examinerons ce qui arrivera lorsque l'eau contenue dans ces bouteilles et cette bombe viendra à se congeler. Il faudra sans doute une demi-heure au plus pour produire

une action sur la bombe, parce qu'elle contient un grand volume d'eau; mais peut-être que le froid agira plus promptement sur les bouteilles de fer, cependant très-épaisses. Nous avons fait la même expérience, avant la leçon, dans la cour de l'institution ; il n'a fallu qu'une demi-heure pour solidifier l'eau et faire éclater la bombe : les fragments que vous voyez sur la table sont le résultat de notre essai. Voyez combien ces morceaux sont épais. Espérons que la bombe de notre baquet nous fera le plaisir d'éclater avant la fin de la séance; mais, dans le cas où elle ne voudrait pas se briser, ces fragments vous diront assez l'effet que j'ai voulu produire. (Au moment où l'on s'y attendait le moins, l'éclat de la bombe a révélé le succès de l'expérience, et l'on a trouvé que les bouteilles avaient été brisées de même par la congélation de l'eau.)

Revenons un instant sur notre dernière leçon. J'ai fait alors une entreprise quelque petl hardie; et, j'en suis sûr, plusieurs de mes auditeurs plus âgés ont pensé que je visais trop haut, en voulant vous faire comprendre des choses par trop difficiles. J'ose croire qu'ils se trompent. Dans ma conviction, vos jeunes intelligences sont très-aptes à saisir les effets de l'agent appelé par nous chaleur, sinon aussi parfaitement, du moins presque aussi exactement que je les saisis moi-même, et c'est pourquoi je tiens, autant qu'il est possible, à vous faire voir ce que je vois quand je pense et quand je parle sur la chaleur. Voilà pourquoi j'ai d'abord appelé .votre attention sur le mouvement moléculaire qui se produit quand on frappe un morceau de plomb. Vous vous souvenez qu'après avoir placé un morceau de plomb sur une enclume, je l'ai battu à grands coups de marteau, et que de cette manière j'ai produit de la chaleur. Partant de la percussion, j'en suis venu à ce que nous appelons combustion, et je vous ai invité à la considérer comme quelque

chose de presque identique avec l'action du marteau sur le plomb. Je vous ai dit que la combustion des corps avait pour cause première la présence dans notre atmosphère du gaz appelé oxygène ou air vital. Quand certains corps sont chauffés, cet oxygène se jette sur eux avec une telle force que le choc a pour résultat ou effet de les brûler. Telle est, en réalité, la théorie de la combustion. Si Ton enlève l'oxygène de l'espace où un corps brûle, on voit aussitôt ]a combustion cesser. Pour vous le prouver, je prends cette bougie et je la mets sous cette cloche, appelée récipient d'une machine pneumatique; elle brûle sous le récipient presque comme elle brûlait dans l'air; cependant, si je la laissais continuer de brûler, la quantité d'oxygène renfermée dans le récipient diminuerait peu à peu par le fait même de la combustion de la bougie, et la flamme s'éteindrait aussitôt que l'oxygène serait épuisé. Je vais rendre l'épuisement plus rapide en faisant jouer la pompe pneumatique, et en raréfiant l'air qui entoure la bougie. Vous remarquerez que la flamme ira en s'affaiblissant de plus en plus. (On fait jouer la pompe.) Déjà la flamme perd de son éclat : elle est trèsfaible maintenant. Une nouvelle action du piston la rend tout à fait pâle ; mais j'introduis un peu d'oxygèue dans le récipient, et la flamme reprendra aussitôt son éclat. (Ou fait entrer de rox)gène dans le récipient.) Elle est, en effet, plus brillante qu'elle ne l'était auparavant. Si je fais de nouveau le vide en enlevant l'oxygène, j'enlèverai les molécules qui, maintenant, tombent comme une pluie sur la matière combustible de la bougie ; ces molécules enlevées, la flamme, vous le voyez, devient de plus en plus languissante ; et, enfin, si je continue à épuiser le récipient, j'éteindrai naturellement la flamme, parce que, dès que les petites molécules d'oxygène cessent de pleuvoir sur elle, elle devient un effet sans cause et disparait. Je vais de nouveau intro-

duire dfe l'air avant que la flamme soit tout à fait éteinte. (A cet instant la bougie cesse de brûler.) Ah 1 il est trop tard , la flamme s'est évanouie; mais rappelez-vous que, au moment où elle allait s'éteindre, elle était excessivement faible; elle me rappelait la flamme des bougies que j'ai vues brûler à de très-grandes hauteurs , au-dessus de la surface de la terre. Il y a quelques années, M. le docteur Frankland et moi nous avons passé toute une nuit au sommet du mont Blanc; nous y avons couché, et nous y avon* brûlé un certain nombre de bougies de même composition que celle-ci ; au retour, nous en avons fait brûler de nouveau à Ghamounix. L'air, au sommet de la montagne, était très-rare, très-peu dense, et il était curieux de voir l'effet produit par cet air raréfié sur la flamme des bougies. C'était précisément la flamme de la bougie placée dans le vide et prête à s'éteindre. Chose étrange! la quantité de stéarine (matière dont sont faites les bougies) consumée en une heure, au sommet de la montagne, était exactement égale à celle qui était consumée en bas. Il n'y a réellement pas eu de différence sensible, malgré l'énorme inégalité dans l'éclat des flammes. Mais. c'est assez parler de combustion. Je tiens cependant à vous dire quelques mots de la composition de la flamme, cette belle et merveilleuse entité. Si vous examinez de près la flamme d'une bougie, vous remarquerez que, dans une certaine région, elle est plus lumineuse qu'ailleurs : dans cette portion, la flamme donne aussi sa* plus grande chaleur. Si vous allumez deux bougies semblables à celle-ci, et que vous regardiez la flamme de l'une à travers le centre de la flamme de l'autre, vous verrez trèsfacilement l'une à travers l'autre à une grande distance ; mais, si la région à travers laquelle vous regardez est la portion très-brillante de la flamme, cette portion brillante interceptera presque totalement la vue de l'autre bougie. La

lumière de la seconde bougie ne peut pas traverser la portion de la flamme de la première bougie dont l'éclat est le plus grand. Il y a donc là quelque chose qui arrête la lumière de la seconde bougie. Quel est ce quelque chose ? En le cherchant, nous arriverons à découvrir la composition de l'être charmant que nous appelons flamme. La bougie, vous le savez, est formée d'une mèche centrale entourée d'une matière grasse combustible. Nous allumons la mèche ; la chaleur liquéfie la matière grasse; non-seuleuient elle la liquéfie, mais elle la distille ou la fait passer à l'état de vapeur ou de gaz. La bougie engendre réellement son propre gaz d'éclairage. Cette vapeur s'élève verticalement de la bougie, et, comme elle est échauffée et entourée des molécules de l'oxygène de l'air, elle est immédiatement attaquée par ces molécules ; les molécules d'oxygène se précipitent sur elle, et ce qui se montre à nos regards sous forme de lumière et de chaleur est le résultat de cette collision. Permettez-moi d'ajouter encore quelques mots. J'ai parlé de la . vapeur de la matière grasse de la bougie. Cette vapeur est un hydrocarbure composé principalement de deux substances distinctes : d'hydrogène, un gaz, et de carbone ordinairement solide, mais qui, dans dés circonstances données, passe aussi à l'état gazeux; ces deux substances, unies entre elles, constituent la matière grasse de la bougie. Maintenant, écoutez-moi bien, je vous en prie, et vous saurez la structure intime de la flamme de la bougie. La vapeur est attaquée par l'oxygène ; mais l'oxygène aime mieux l'hydrogène que le carbone : il s'empare donc d'abord de l'hydrogène et met en liberté les petites molécules solides de carbone de l'hydrocarbure. Ces molécules de carbone sont la suie que vous voyez apparaître quelquefois dans la flamme d'une bougie qui brûle mal et fume, par exemple, d'une chandelle non mouchée. Vous voyez ici, effectivement, de la

fumée. Si la combustion était parfaite, toute cette fumée brûlerait, et les molécules de charbon seraient élevées à la température de la chaleur blanche. Dans la région spéciale de la flamme qui donne l'intensité maximum de lumière, vous avez, en effet, une multitude de ces particules solides de carbone chauffées au blanc par la température intense de la flamme ; mais ces molécules de carbone sont brûlées à leur tour, et les produits de la combustion passent dans l'air à l'état de gaz. Telle est la structure de toutes les flammes : d'abord, un noyau intérieur de gaz ou de vapeur non brûlée ; puis, tout à l'entour, l'oxygène de l'air 6e précipitant sur la vapeur chaude, brûlant son hydrogène, rendant incandescentes les molécules de carbone, et formant ainsi une sorte d'enveloppe lumineuse autour du noyau intérieur.

Si, quand les particules de carbon$ sont échauffées et séparées de l'hydrogène de la manière que je. l'ai dit, l'oxygène vient à se jeter sur elles et à les saisir, on n'a plus cette lumière intense qui caractérise la flamme des bougies ou du gaz d'éclairage. Voici une lampe construite par un de mes amis, M. le professeur Bunsen, d'Heidelberg; vous voyez qu'elle brûle avec très-peu de lumière. La raison est que, en faisant entrer l'air par des ouvertures qu'il a ménagées autour du tube central, M. Bunsen force l'oxygène à se mêler au gaz avant que celui-ci ne soit enflammé, et que l'action de cet oxygène détruit entièrement les molécules de carbone qui sont la cause principale de la lumière de la flamme. Si j'intercepte l'air, le gaz sort seul, sans mélange d'air, et vous voyez qu'aussitôt la lumière augmente considérablement d'éclat. Dans la bougie, les molécules de carbone restent un instant suspendues dans la flamme ; elles sont élevées à la température de la chaleur blanche avant que l'oxygène les saisisse, et l'on a ainsi une bien plus grande quantité de lumière que quand l'oxygène s'empare

d'elles au moment même où elles sont mises en liberté.

La combustion que je viens de vous faire voir est une combustion très-vive; il est une autre espèce de combustion appelée combustion lente. Par exemple, quand l'oxygène de l'air attaque le fer, il produit cette rouille rouge de fer que vous connaissez tous ; c'est une combustion de même nature que celle qui se produit au sein de la flamme des bougies. Lorsqu'on fit le premier câble atlantique, on l'enferma, pour le protéger, dans une enveloppe de fer, et l'on constata que, sur une grande longueur de ce câble, la température s'était élevée très-baut, si haut qu'elle avait altéré la couche isolante de gutta-percha. Cet excès de température avait pour cause unique la combustion lente, la rouille du fer ou son oxydation, car c'est le nom qu'on donne à l'action de l'oxygène sur le fer. Le fer a brûlé lentement, la chaleur ne pouvait pas se dissiper, parce que le câble était trop gros, et il en est résulté que sa température s'est élevée au point de devenir nuisible. M. Siemens a inventé un trèsbel instrument avec lequel on peut s'assurer à l'avance que les câbles résisteront à la chaleur causée par l'oxydation du fer. Dans notre propre corps, il se produit une combustion analogue à celle d'une bougie qui brûle. Nous prenons des aliments; ces aliments, élaborés par l'estomac, sont introduits dans le sang ; nous respirons l'oxygène de l'air, cet oxygène arrivç en contact avec Îe6 aliments entraînés par le sang : les aliments sont brûlés lentement, en donnant naissance- à un dégagement de chaleur. La chaleur de nos corps provient toute de cette combustion lente.

Vers la fin de la dernière leçon , j'ai passé à l'examen de ce que produit la chaleur. Son effet ordinaire, comme je vous l'ai dit, est que les corps sont dilatés par elle. J'ai fait quelques expériences pour le prouver; j'en ai fait une avec un très-bel appareil construit pour moi par M. Becker, qui

multipliait par mille le mouvement produit, pour que vous pussiez voir la dilatation née du contact de ma simple haleine, quand je soufflais sur une masse de plomb . Je tiens maintenant à vous montrer les étonnantes énergies de la force qui fait dilater les corps, et de la force opposée par laquelle les corps se contractent. Les forces qui rapprochent les molécules d'un corps qui se refroidit sont véritablement énormes. Je vais le prouver par une expérience que vous comprendrez en jetant un regard sur ce modèle. Je place dans un trou, à l'extrémité de ce barreau de fer, un petit morceau de bois; vous voyez les deux extrémités du morceau de bois reposer sur les deux bords du barreau ; si je pousse le barreau, je brise le morceau de bois. Vous remarquez qu'il se courbe d'abord et qu'ensuite il se rompt. Voici maintenant ce que je vais faire : je vais substituer à ce morceau de bois un morceau d'acier; je fixe perpendiculairement à ce morceau , en son milieu , un barreau de fer chauffé au rouge, et je visse ses deux extrémités solides à deux appuis. Le barreau se refroidira, et la contraction sera assez forte , je pense , pour rompre le morceau, .d'acier^comme j'ai rompu le morceau de bois. Vous voyçvque la construction de cet appareil en fer est toute semblable à.celle du modèle. Je vais hâter le refroidissement en versant un peu d'eau 6ur le barreau de fer. (Au bout de quelques secondes, le morceau d'acier s'est cassé avec bruit.) Il a été v réellement rompu par la force avec laquelle les molécules du barreau de fer se sont rapprochées les unes des autres, ..iQrsque le refroidissement a fait cesser le mouvementée chaleur qui les éloignait. Cette force, je le répète, a. une énergie vraiment effrayante.

Avant de passer à l'étude de la dilatation parla chaleur de corps autres que les corps solides, je serais bien aise d'expliquer , pour ceux de mes auditeurs plus âgés, et non pas pour les plus jeunes, car la chose serait peut-être un

peu trop difficile pour eux , la signification d'un terme employé souvent dans les livres qui traitent de la chaleur. Supposons que vous ayez un morceau de plomb de 3 510 centimètres de longueur, et que vous éleviez d'un degré la température de ce plomb, vous trouveriez que sa longueur a passé de 3 510 à 3 511 centimètres. C'est-à-dire qu'il s'est allongé d'un 3511 millième. C'est la fraction de sa longueur dont le plomb se dilate quand la température s'élève d'un degré. Cette fraction est ce qu'on appelle le coefficient de dilatation du plomb. Ce coefficient de dilatation est dans plusieurs corps plus petit qu'il ne l'est dans le plomb. Pour le fer, par exemple , il n'est*pas la moitié de celui du plomb. Cette différence impose aux architectes et aux ingénieurs l'obligation de ne pas unir des métaux dont les coefficients de dilatation soient tellement différents que leur dilatation inégale puisse amener des déformations , des dislocations, peut-être même des ruptures. Voici, par exemple, une règle dont l'un des côtés est en cuivre et l'autre côté en fer; quand elle est chauffée , comme le cuivre se dilate plus que le fer, elle se courbe ou se bombe. Si donc, dans une même construction, on associait des métaux très-inégalement affectés par les changements de température , l'édifice serait en péril; les architectes ont soin de ne pas l'oublier.

Passons à l'étude de la dilatation des liquides par la chaleur. De ces trois bouteilles , Tune contient de l'eau , la seconde de l'alcool, la troisième du mercure, métal liquide. Cette boule surmontée d'un tube contient aussi du mercure. Si je la prends dans la main, le mercure intérieur se dilate, et cette dilatation le force à monter dans le tube. Je tiens à rendre visible à tous les regards, si je le puis, le mouvement ascensionnel du mercure, produit par l'élévation de température de la boule, et dans ce but je vais projeter sur un écran l'image agrandie du tube. La voici , vous voyez tous

l'image renversée tï de la colonne tf de mercure, produite par la lentille L placée en avant de la lampe E, et vous constaterez, je l'espère, que, quand je chaufferai la boule, la colonne ii descendra au bas de l'écran par suite de la dilata-

lion du métal liquide. En réalité la colonne de liquide monte, mais elle vous paraîtra descendre, parce que l'image est renversée. Je fais plonger la boule dans de l'eau chaude, et vous voyez se produire le mouvement que j'ai annoncé. Je prends maintenant une boule contenant de l'alcool , liquide bien plus dilatable que le mercure. Mon préparateur

l'a coloré en bleu pour qu'il se détache mieux sur l'écran que s'il était resté incolore. La portion qui sur l'écran se montre colorée est l'image de la colonne liquide. Sous la première impression de la chaleur, il semble que la colonne liquide se contracte au lieu de se dilater. Cette contraction apparente vient de ce qu'au moment où l'on plonge la boule de verre contenant l'alcool dans l'eau chaude, le verre se dilate avant l'alcool et augmente de volume, ce qui force la colonne liquide à s'abaisser un instant, mais cet abaissement cesse aussitôt, et le liquide bleu monte dans le tube bien plus rapidement que ne le faisait le mercure. Je pourrais prendre d'autres liquides et vous rendre témoins des mêmes effets ; mais le moment est venu d'aborder la question de la dilatation des gaz.

Vous comprendrez en un instant que les gaz sont capables d'être dilatés par la chaleur. Par exemple , voici (fig. S) un ballon vide F auquel j'adapte un tube., et dont l'extrémité débouche dans un bassin au-dessous de la colonne de liquide tt. La colonne de liquide est soutenue par une force que les aînés de mon jeune auditoire savent être la pression de l'atmosphère sur la surface du liquide du bassin. Maintenant si je viens à chauffer le ballon % la chaleur fera dilater l'air; il traversera le tube et montera avec force dans la cloche tt; l'eau descendra , et je pourrai ainsi , je pense , faire passer l'air du ballon dans la cloche remplie d'abord d'eau. Regardez, voici que les bulles d'air s'élèvent et font descendre la colonne liquide. Cet effet est dû à la dilatation par la chaleur de l'air contenu dans le ballon, et je pourrais continuer de le produire de manière à faire passer dans le tube presque tout l'air du ballon.

Cette expérience m'amène à vous montrer l'instrument appelé thermomètre à a«r, et qui est destiné à mesurer la chaleur par le moyen de la dilatation de l'air. Il est formé

en haut d'une boule pleine d'air, en communication avec une colonne liquide dont le sommet atteint actuellement une certaine hauteur. Si je pose ma main sur la boule, le liquide

Fig. 5.

descend. La chaleur de ma main fait -dilater l'air, et force ainsi la colonne liquide à descendre.

Avant d'aller plus loin, il faut que j'explique en deux mots l'expression un peu barbare que je viens d'employer. Je me suis servi du mot a thermomètre, » qui veut dire mesureur de la chaleur. En prenant cette boule pleine de mercure, avec le tube qui lui est soudé, j'ai voulu me ménager une transition pour vous parler du thermomètre ordinaire. Si vous prenez cette boule de mercure et que vous la plongiez dans de la glace fondante ou dans de l'eau qui se congèle, en un lieu quelconque de la surface de la terre, vous trouverez toujours que la colonne de mercure s'arrête exactement

à la même hauteur, de sorte que cette température de la formation de la glace ou de sa fusion est la même partout. Nous avons ici, pour ainsi dire, un point fixe de température ou une température étalon. En plongeant donc notre boule de mercure dans de la glace fondante, nous aurons le point de congélation de l'eau. Plongeons-la ensuite dans de l'eau bouillante sous une même pression barométrique ; la hauteur à laquelle la colonne s'élèvera dans ces conditions sera aussi la même par toute la terre; le sommet de la colonne de mercure indiquera le second point fixe de Fébullition de l'eau. Nous avons trois sortes différentes de thermomètres. Il y a d'abord le thermomètre de Fahrenheit. Pour le construire, Fahrenheit se servit d'un mélange de glace et de sel , qui lui donnait un froid beaucoup plus grand que celui de la glace 6eule. Il pensa que c'était le plus grand froid qu'on pût obtenir ; il prit en conséquence cette température pour le zéro de son échelle , et compta ses degrés à partir de ce zéro, qui représentait la température du mélange de glace pilée et de sel. Il passa au point de congélation de l'eau, qui se trouva à 32 degrés au-dessus de son zéro. Il marqua ensuite le point d'ébullition de l'eau; puis divisa la distanee entre le point de congélation et le point d'ébullition de l'eau en 180 parties égales ou degrés. Ces 480 divisions ajoutées aux 32 premières portent à 212 le nombre des degrés au-dessus de zéro du thermomètre Fahrenheit, le point d'ébullition de l'eau. Le second thermomètre, généralement employé par les savants, et je voudrais qu'il le fût par tout le monde, est connu sous le nom de thermomètre centigrade. Il a été inventé par Celsius, et on le nomme quelquefois thermomètre de Celsius. Ici la distance entre le point de congélation et le point d'ébullition de l'eau est divisée en 100 parties égales ou degrés. La troisième sorte de thermomètre estconnue sous le nom deRéaumur. Son échelleesttrès-

arbitraire, et cependant on l'emploie beaucoup en Russie. La distance entre les points de congélation et d'ébullition est divisée seulement en 80 parties. Dans ces trois thermomètres différents, Réaumur, centigrade et Fahrenheit, les degrés sont entre eux dans les rapports des nombres 4, 5 et 9. Gela suffit pour que vous compreniez la signification des mots thermomètres et degrés , dont je m'étais servi en passant.

Je voudrais bien maintenant vous montrer de l'air chaud. Vous ne le verriez pas en le regardant directement dans l'atmosphère, mais je puis rendre sa présence manifeste au moyen d'un expédient auquel je vais avoir recours pour rendre visible à tous les yeux le courant d'air chaud qui s'élève d'un corps élevé à une haute température. Fixez les yeux sur cette spatule fortement chauffée . Si vous la regardez direotement,vous ne pourrez rien voir qui en émane; mais mon préparateur va lancer sur elle un faisceau de lumière électrique, et vous regarderez l'ombre qu'elle projettera sur cet écran blanc. Vous voyez maintenant au-dessus de l'image de la spatule un torrent d'air chaud qui s'élève de sa surface à une température élevée, mais qui restait complètement invisible quand on regardait la spatule à la manière ordinaire.

Mais j'ai à vous montrer un autre courant d'air chaud en même temps que je vous initierai à l'invention d'un homme éminent, Montsolfier. Il conçut le premier l'idée de faire entrer un courant d'air chaud dans un ballon, et de faire en sorte que le ballon fût emporté dans l'air. De la cheminée de ce fourneau sort un flot d'air chaud. Vous remarquez par l'effet produit sur l'écran avec quelle force ce courant s'élève. Voici un ballon de papier, et je vais y faire entrer la colonne d'air chaud. Si je réussis, le ballon se remplira peu à peu d'air très-dilaté , et nous aurons répété la célèbre expérience de Montgolfier. Vous voyez les flancs du ballon

se gonfler par l'air chaud qui s'accumule dans son sein. Je vais le lâcher, et j'ose annoncer qu'il s'élèvera. Le voilà parti. Il n'est pas monté aussi haut qu'il aurait dû le faire, mais il a fait assez de chemin pour nous donner une idée du ballon de Montgolûer.

On trouve, dans le cas des corps solides ou liquides, que la dilatation est extrêmement irrégulière, ou que le coefficient de dilatation varie beaucoup d'un corps à l'autre ; mais, ce qui est étrange (et je voudrais vous en donner la raison, je voudrais vous dire pourquoi), le coefficient de dilatation est essentiellement le même pour tous les gaz parfaits. Si Ton prend un volume d'air de 490 centimètres cubes, et qu'on élève sa température d'un degré, ce volume sera de 491 centimètres cubes, de sorte que ^ ou un 490 me est le coefficient de dilatation de l'air ; et ce coefficient, ainsi que je l'ai dit, est presque exactement le même pour tous les corps gazeux, quels qu'ils soient.

J'appelle maintenant votre attention sur quelques expériences relatives à l'action de la chaleur sur les liquides; et, dans ce but, j'ai disposé un appareil (fig. 6) que mon préparateur va placer à votre portée, à l'extrémité de la table. Je ferai bouillir l'eau de ce ballon F, et je vous montrerai ce que l'on entend par la vapeur d'eau. Nous soumettrons donc à l'action de la chaleur ce ballon, dans lequel on a versé une certaine quantité d'eau, et, au bout de quelques instants, vous verrez l'eau entrer en ébullition. Je désire que vous compreniez bien ce que c'est que cette ébullition. Écoutez ce qui se passe actuellement dans le ballon. L'eau est chauffée. À mesure que la chaleur acquierra de l'intensité, le frissonnement, le frémissement, le mouvement vibratoire de l'eau deviendra de plus en plus intense, et ses molécules, détachées de la surface supérieure, seront emportées dans l'espace. Après quelques instants, l'eau commence à bouil-

lonner. Les bulles de vapeur montent; la surface du liquide commence à céder de ses molécules à l'air. Chaque centimètre carré de la surface de cette eau supporte une pression d'environ 3 kilogrammes, et la pression exercée sur chacune

de ces bulles de vapeur est d'un grand nombre de grammes. Pourquoi ces bulles ne crèvent-elles pas? tout simplement parce que la pression de la vapeur qu'elles renferment est exactement égale à la pression extérieure de l'atmosphère; de sorte que la pellicule liquide, pressée de dehors en dedans

par l'air, de dedans en dehors par la vapeur, se maintient sans se rompre. Si Ton diminuait la pression de la vapeur intérieure, la bulle seraitécrasée par la pression de l'atmosphère. Le point d'ébullition d'un liquide est précisément la température à laquelle la pression de la vapeur de ce liquide est égale à la pression de l'atmosphère. Maintenant, en tournant le robinet y, j'emprisonne dans le ballon ce qu'il contenait d'eau chaude, et vous voyez qu'elle est redevenue tout à fait calme : la vapeur, au sein du ballon, presse sur la surface du liquide; mais, si je viens à supprimer cette pression, je suis sûr que l'eau entrera de nouveau en ébullition. Commentée ferai-je? Mon premier ballon est en communication avec un autre grand globe d'où l'on a extrait l'air au moyen d'une machine pneumatique ; l'intérieur du grand globe est vide d'air. Si donc je tourne le robinet c, placé entre le ballon et le globe, j'ouvrirai passage à la vapeur du ballon, qui quittera la surface de l'eau et s'élancera dans le vide. Observez ce qui arrive. Le liquide est soulagé de la pression qui s'exerçait sur lui, l'eau recommence à bouillir, et le petit ballon se remplit de nouveau de vapeur d'eau ; en même temps, les parois du grand globe ruissellent d'eau ou de vapeur condensée. Mais un autre curieux moyen de faire bouillir l'eau, quand le ballon sera près de son point d'ébullition, c'est le froid. Nou6 arroserons d'eau froide la partie supérieure du ballon ; nous condenserons ainsi la vapeur qui presse sur la surface du liquide ; et, après avoir soulagé ainsi l'eau de la pression qu'elle supportait, nous la verrons bouillir. Voici un vase en verre mince contenant de l'eau et de la vapeur d'eau, qui a pria, en le chassant, la place de l'air qui le remplissait d'abord. Mon préparateur l'a installé sous vos yeux ; je retire la lampe qui le chauffait, et je prétends faire bouillir l'eau qu'il contient en mettant un morceau de glace en contact avec sa surface

supérieure. La glace est en place et l'eau bout, en effet, comme ceux qui sont près du vase peuvent s'en assurer. Pourquoi ? Parce que la vapeur qui pressait la surface de l'eau est condensée, et que, la pression supprimée, l'ébullition recommence. Si l'on mettait une plus grande quantité de glace sur le vase, l'eau bouillirait avec plus de force ; mais la pression atmosphérique pourrait le briser, parce qu'elle ne serait plus contre-balancée par la pression, devenue très-faible, de la vapeur intérieure» (La rupture n'a pas eu lieu, parce que le vase était percé d'un petit trou ; on a recommencé l'expérience, au commencement de la troisième leçon, et elle a réussi.)

J'arrive maintenant à l'étude de la vapeur d'eau. Voici les deux éléments de l'eau ou les deux gaz dont l'eau est formée. Je vous montrerai d'abord que l'un de ces gaz est inflammable ; nous l'appelons hydrogène. Mon préparateur va prendre de l'hydrogène réellement extrait de l'eau par sa décomposition, pardonnez -moi cette expression savante. Le voici. Je prends le tube qui le contient, l'ouverture en bas, parce qu'il est extrêmement léger, et qu'il s'échapperait si je ne tenais pas le tube renversé. Je mets le feu à cet hydrogène, et vous voyez ce qui arrive. C'est un gaz combustible : le voilà qui brûle avec flamme au sommet du tube. Mon préparateur va m'apporter un autre gaz, le second élément constituant de l'eau, c'est notre cher oxygène, le gaz vital, qui fait brûler avec un si grand éclat les corps en ignition qu'on y plonge. Je fais pénétrer dans le vase qui le contient ce petit morceau de bois dont la pointe est encore enflammée. Qu'en résulte-t-il? (Le bois allumé donne aussitôt une flamme brillante.) Ce gaz est donc la seconde substance dont l'eau est composée.

Je vais prendre maintenant mes deux gaz, non plus séparés, mais mêlés ensemble. Voici un instrument merveil-

leux (une pile galvanique) qui me fournit le moyen de décomposer les molécules d'eau et de séparer l'un de l'autre l'oxygène et l'hydrogène dont elles sont formées. Mon préparateur va mettre l'eau du vase en communication avec la pile, et nous ferons dégager, dans de l'eau de savoB, les gaz provenant de l'eau décomposée, de manière à obtenir des bulles pleines à la fois d'oxygène et d'hydrogène. (Le professeur met dans le creux de sa main un groupe de bulles et les fait éclater 'en approchant une bougie allumée.) Comment vous représenterez-vous l'acte de la combinaison de l'hydrogène avec l'oxygène? tout simplement en les voyant des yeux de l'esprit se précipitant l'un sur l'autre, dans un choc violent, puis vibrant, c'est-à-dire avançant et reculant tout à tour, en vertu de leur élasticité. Autant que je puis le comprendre, la lumière qui accompagne l'explosion est produite par le choc des particules d'oxygène et d'hydrogène elle a pour cause immédiate la chaleur énorme engendrée par ce choc. Cette chaleur est si grande que les molécules d'eau produites restent pendant quelque temps à l'état de gaz invisible. L'eau est composée d'oxygène et d'hydrogène dans les proportions de deux molécules d'hydrogène pour une molécule d'oxygène; c'est-à-dire que deux molécules d'hydrogène unies à une molécule d'oxygène forment ce qu'on appelle une molécule d'eau.

Il est nécessaire que je vous explique la différence entre une vapeur et un gaz invisible. Cette salle est remplie de vapeur invisible; pour le prouver,* avant la leçon, j ai placé ici un vase contenant une substance excessivement froide, un mélange réfrigérant; et le givre qui le recouvre à l'extérieur • est dû simplement à la condensation de la vapeur aqueuse dégagée par la combustion du gaz d'éclairage et la respiration des personnes ici présentes. Cette vapeur, condensée à la surface froide du vase rempli du mélange réfrigérant,

s'est ensuite congelée ou solidifiée sous forme de gelée blanche. Le brouillard, au contraire, que vous avez osé traverser jeudi dernier pour venir m'entendre, n'était pas de la vapeur véritable ; il était formé de gouttelettes d'eau. Vous voyez ici quelque chose de tout à fait semblable. Le nuage qui sort de ce vase n'est pas de la vapeur, mais bien de l'eau très-divisée provenant de la vapeur qui se refroidit et se précipite; mais, si je fais passer lp nuage à travers cette flamme, il se convertira en vraie vapeur. La vapeur est tantôt un gaz, tantôt un liquide. (On fait passer un jet de vapeur à travers la flamme, et l'on constate qu'elle devient complètement invisible.)

Après quelques instants, ce nuage se refroidira et tombera à l'état d'eau, et si Ton refroidit cette eau encore davantage, les particules mettront en jeu une nouvelle force, une nouvelle puissance que je veux vous montrer en exercice; mon but est de vous rendre témoin de cette action merveilleuse qui détermine la cristallisation. Quand on refroidit de l'eau suffisamment, elle passe à l'état de glace, comme chaque enfant le sait. Cette glace est une des choses les plus admirables qui existent à la surface de la terre, et, dans une autre leçon, disséquant avec vous un morceau de glace, je vous ferai voir combien elle est étonnante. Le phénomène que je veux reproduire est analogue à celui que manifestent les vitres de nos appartements, lorsque, considérablement refroidies pendant les nuits d'hiver, elles se sont recouvertes de dessins comparables aux plus belles végétations de la nature. Je prends cette feuille de \erre, je verse à sa surface une solution de sel commun, et je la laisse en repos : l'eau seule s'évaporera ; le sel restera adhérent et cristallisé à la surface du verre. Vous pouvez faire très-facilement l'expérience chez vous, en versant un peu de solution de sucre sur du verre; en la laissant tranquille dans une position hori-

zontale, l'eau s'évaporera et le sucre restera cristallisé. Pour que l'expérience soit plus brillante, j'aurai recours à une autre substance. Je dois d'abord rendre parfaitement nette la surface du verre; je le fais en la lavant avec de l'eau- de soude ou de potasse; je la recouvre ensuite d'une solution, non de sucre ni de sel, mais de quelque chose qui me donnera des cristaux bien plus beaux que ceux du sel ou du sucre. Je prends donc ce liquide, contenant en solution une certaine espèce de sel, et je le verse sur la plaque de verre. Je ferai évaporer devant vous l'eau qui tient le sel en dissolution, et vous verrez avec quelle rapidité, avec quelle régularité ce sel cristallisera. (On projette sur l'écran une image de la lame de verre mouillée. Des cristaux commencent à paraître au bout de quelques secondes et s'étendent graduellement sur toute la surface de la lame.) Voyez avec quelle magnificence les cristaux se forment ; voyez-les s'ajouter les uns aux autres d'une manière merveilleuse pour dessiner sous vos yeux ces végétations si belles : ce sel est du ferrocyanure de potassium. Prenons une autre lame de verre et recouvrons-la, de la même manière, d'une solution de chlorhydrate d'ammoniaque ; chauffons la lame pour que la chose aille plus vite. (L'image de cette lame a été aussi projetée sur l'écran, et l'on a obtenu un résultat semblable à celui de l'expérience précédente.) Comme ces cristaux courent avec grâce! On dirait des pointes de lance animées d'une grande vitesse. C'est une expérience qu'on répète cent fois et qui frappe toujours d'étonnement. Comme chaque sel prend admirablement les formes qui lui sont propres !

Encore un mot. Je dois vous dire que, en passant de l'état

liquide à l'état solide, en se groupant pour former ces beaux

cristaux, certains corps, comparativement peu nombreux,

ugmentent de volume. L'eau est un de ces corps, et c'est

pour cette raison que la glace flotte sur l'eau. Quand l'eau gèle, elle se dilate avec une force énorme. La bombe que j'ai mise dans le vase qui est devant vous a éclaté, comme vous le voyez, par la force d'expansion de l'eau dans l'acte de sa congélation.