I. — LOI DE JURIN

434. Phénomènes capillaires. — On donne le nom de phénomènes capillaires aux phénomènes que l'on observe en particulier sur les liquides placés dans des tubes très étroits.

Lorsqu'on plonge dans l'eau un tube de verre de petit diamètre, on voit le liquide monter spontanément à l'intérieur et sa surface prendre une forme concave appelée ménisque. En plongeant le tube dans le mercure, on voit, au contraire, le liquide se maintenir plus bas à l'intérieur qu'à l'extérieur et la surface libre former un ménisque convexe.

D'une manière générale, la surface d'un liquide qui mouille une paroi se relève le long de cette paroi en prenant une forme concave; la surface d'un liquide qui ne mouille pas se déprime dans le voisinage de la paroi en prenant une forme convexe.

Nous commencerons par étudier en particulier les ascensions et dépressions dans les tubes.

435. Importance des conditions dans lesquelles se trouve la sor^

face libre. — Les conditions dans lesquelles se trouve la surface libre jouent dans le phénomème un rôle prépondérant, comme le montrent les observations suivantes.

1^ Pour un liquide et un tube déterminés, la grandeur de l'ascension ou de la dépression dépend de la température; or l'expérience (440) montre que, si le liquide est chauffé seulement dans le voisinage du ménisque, l'ascension est sensiblement la même que s'il

CAPILLARITE

est chauffé dans toute sa masse, de telle sorte que la température du ménisque a seule une influence sur le phénomène.

2° Pour un tube déterminé, le phénomène dépend de la nature du liquide; or si le tube renferme de l'eau, par exemple, et qu'on laisse arriver à la, surface une trace d'éther, le niveau s'abaisse immédiatement , de telle sorte qu'il suffît de modifier la nature chimique du ménisque pour altérer profondément le phénomène.

3® Le sens de la dénivellation observée dans un tube capillaire est intimement lié à la forme du ménisque, comme le montre l'expérience suivante. Prenons un siphon dont l'une des branches soit capillaire et l'autre assez large pour que l'influence de la capillarité n'y soit pas sensible (fig. 303). Terminons la branche capillaire par

Bj

Fig. 303. Fig. 304.

une cassure nette et sèche, et versons lentement de l'eau par la grande branche. Le liquide monte à la fois des deux côtés, il s'élève davantage dans AB que dans CD, et la différence de niveau reste constante. Mais, dès que le bord du ménisque a atteint l'extrémité A de la branche capillaire, sa courbure diminue en même temps que la différence de niveau, jusqu'à ce que, cette différence de niveau étant nulle, le ménisque se réduise à une surface plane. Si l'on continue alors de verser de l'eau dans la grande branche, le liquide s'élève davantage en CD qu'en AB, mais la surface du ménisque devient convexe, et, à mesure que la différence de niveau augmente, la convexité augmente aussi. Enfin, à un certain moment, le ménisque crève, le liquide mouille la section du tube, et le phénomène disparait.

4^ La hauteur de la colonne liquide soulevée dans un tube capillaire dépend du diamètre de ce tube, et, si le tube n'est pas cylindrique, elle ne dépend que du diamètre à l'endroit du ménisque. Ayant pris, pour le démontrer, un tube BG (fig. 304) formé de deux parties de diamètres inégaux, on le coupe en A, dans la partie capillaire. On plonge les deux fragments dans l'eau, les sections A et A' étant en haut, et on les soulève lentement, jusqu'à ce que les

5 extrémités des tubes; od coqioat h ce moment à la même

ménisques commencent à quitter le slate que ces extrémités A et A' i hauteur.

436. Loi de JDiin. — La loi qui lie la grandeur des a diamètres des tubes est la suivante : A une même température, la hauteur moyenne à laquelle un liquide s'élève dans un tube cylindrique est inversement proportionnelle au diamètre du tube. Par hauteur moyenne, il faut entendre la hauteur qu'aurait un cylindre à bases planes de même volume que le liquide soulevé. Or l'expérience ne permet de mesurer directement que la hauteur k' (fig. 303) du sommet du ménisque. Cette hauteur est plus petite que la hauteur

^ .__ moyenne k, et ne lui est sensiblement égale

~ ^ ""^ que pour des tubes excessivement étroits.

Fig. 305. Pour avoir exactement A, il faudrait augmenter

k' de la hauteur d'un cylindre dont le volume

Sùl égal à celui du ménisque. Ce volume est, en général, difficile à

évaluer.

La première condition à remplir, pour vérifier la loi de Juriu, est

d'avoir des tubes très propres,

afin qu'ils soient parfaitement

mouillés par l'eau. On les lave, à

cet effet, à la potasse et ài l'eau,

ou bien à l'alcool et à l'eau. Sans

cette précaution, les ascensions

dans un même tube seraient très

variables.