PRODUITS

o,383o 0,3794 o,3jo4 0,8740

Variations ^^7' ^^^ Capacités pour ïa chaleur des corps soKdeset des capacités liquides sont sensiblement constantes entre 0" et roc";

• pour . * ^

la chaleur, mais entre des limites plus étendues , entre o** et 200'' ou Soo**, l'expérience indique que ces capacités éprouvent des variations très sensibles à mesure que la température s'âève, et qjii ne sont pas les mêmes pour toutes les substances. 0 était facile de prévoir ce résultat : en effet, T augmentation de température occasionant la dilatation des corps qui I^ • subissent , Texemple des fluides élastiques , que nous exposerons tout-à-rheiire , autorise. à regarder raccroissement du volume comme déterminant une absorption de chaleur plus grande que celle qui résulterait de la variation deb

DIX-HUITIÈME LEÇOn. /^iS

température seule. Or rexpërietice indkjue qu*tin même corps solide ou liquide éprouve des dilatations inégales pour des variations égal# de température, il y a donc une partie de la chaleur spécifique qui doit varier avec la dilatabilité. Car la chaleur spécifique , telle qu'on la mesure par la méthode des mélanges ou celle du calorimètre, contient à la fois la chaleur nécessaire pour élever d*un degré la température du corps sans changement de volume , et celle qu'exige sa dilatation^

MM. Petit et Dulong ont mesuré la chaleur spécifique moyenne de plusieurs métaux pour de hautes températures, en se servant de la méthode des mélanges. Outre les précautions que nous avons déjà citées > et qui ont pour but d'apnnler autant que possible Finfiuence du rayonnement, ils avaient soin dVmployer des anneaux métalliques, afin d'augmenter la surface du corps chaud , et ^ar suite la rapidité, de TétabËssement de Téquilibre thermométrique. Us plongeaient d'abord un de ces anneaux dans un bain d'huile à la température élevée qu'ils voulaient éprouver , et ensuite dans le bain d'eau; la température finale de ce deri;ier donnait , au moyen de la formule indiquée plus haut ( § 282 ) , la chaleur spécifique moyenne du métal de l'anneau, entre les températures des deux bains. MM\ Petit et Dulong ont ainsi trouvé <{ue la capacité moyenne du fer était : •

de

lOO**,

de

aoo®,

dé

3oo**,

de

la chaleur spécifique de Teau étant prise pour unité, et les ^

4l6 COURS DE PHYSIQUE. •

températures ëtant indiquées par le thermomètre à air. On voit par cet exemple que la capacité d'un métal va en aug* mentant avec la température. • Thermo- 288. Si l'on convenait d'appeler lyités de température à capacité OU degrés , les dilatations résultant do Taugmentation par constante, quantités égales , de la chaleur contenue dans un même corps , on aurait des thermomètres d'une espèce différente . de eaux que nous ayons considérés. Loi'sque l'on connaît la capacité moyenne d'un corps pour de basses et dç hautes températures , on a les données suffisantes pour en conclure les degrés qui seraient indiqués par ces nouveaux thermomètres dans^des circonstances voulues. Soient par exemple , c le calorique spécifique d'un corps entre o** et I oo<^ , limites entre lesquelles on peut le supposer constant ^ c' le calorique spécifique moyen du même corps entre o* et T", température élevée indiquée par le thermomètre à air ^ enfin t le degré qui serait indiqué par le thermomètre fondé sur la capacité constadte c, lorsqu'il serait expo3é à la température T ^ la quantité de chaleur absorbée par le corps de o® à T**, aurait pour valeur c'T, et cr , ce qui

cT donnerait t =5 — . Par exemple, pour le fer, et pour T=

3oo, on a c = 0,1098, c'=3 0,1218, et par suite t =

D'après les autres résultats obtenus par MM. Petit et Dulong pour les capacités de plusieurs métaux , des thermomètres à capacité constante, construits avec ces métaux, et exposés à la température de Soc"" du thermomètre à air, indiqueraient : l'argent 329*, 3 j le zinc 328°, 5j l'antimoine 324** > 8 -, le verre 322°, i -, le, cuivre 3 20°*, le miercure 3 18°, 2*, le platine 3 17°, 9. Ainsi les tempéra-

DlX-HtriTlÈMB LEÇON. 4^7

tures indiquées par ces nouveaux thermomètres , seraieni; plus élevées que. celles du thermomètre à air ; ce qui prouve que les capacités , telles qu'elles ^ont mesurées , vont en augmentant avec la température. On voit en outre par le tableau précédent, que les capacités de tous les corps solides ne varient pas de la même manière -, ce qui tient sans doute à ce que les dilatabilités de ces corps suivent des lois différentes.

289. Les variations de la capacité d un même corps avec la température s'opposent à ce qu^on puisse se servir de réchauffement d'une masse d'eau , dans laquelle on plonge une masse solide échauffée , pour en conclure la température primitive de ce demiier corps-, ce procédé ne pourrait servir qu^à donner une première approximation. Voici au reste la formule à laquelle il conduirait : soient M la masse d'eau, t sa température primitive^ et 9 sa température finale, lorsqu^tfne masse solide m^ de capacité c, plongée à la température T 9 lui a cédé son excès de chaleur, on aura la relation M(9 — t)=mc(T— 9) four déterminer T. . Une observation préliminaire, faite pour une température connue T^ simplifierait beaucoup le calcul à faire pour une autre observation : car si la même masse m, élevée d'abord h T' degrés, échauffait le même bain d'eau M, de f' à 0' degrés, on aurait pareillement

M( 6'— t'Ozsmc (T — 60 ] -, et les deux équations précédentes donneraient 1k propor^

T — — Ô' B — t tioQ -p = 77— p , d'où l'on pourrait conclure T,

connaissant 7' et les autres températures observées , sans <piil fût nécessaire d'avoir les valeurs numériques des niasses employées ni de leurs capacités pour la chaleur.

4l8 COURS DE PHYSIQUE.

Mais ces formules supposant la constance des cbalaori spécifiques 9 les nonabres que Ton obtiendra par leur emploi donneront . les degrés qui seraient indiqués pi^: le thermomètre à capacité Constante formé avec la subs» taac» solide employée \ ils Tariéront donc avec la nature de cette substance^ toutefois, lorsque les températures T et T' seront comprises dans les limites des tableaux précédons , on pourra les ramener aux indications du thenno* miètre à air* Définition 290. Les caloriqucs spécifiques des gaz, tels qu'on 1m spécifiques considère en physique , ont une autre définition que ceux ^ des corps solides et liquides* On ne compare plus les quan-

lilés de chaleur nécessaires pour élever d'un degré des poiè ^ux de diverses substances, mais celles absorbées par des volumes égaux de difiSérens fluides élastiques , soumis aux mêmes pressions. Pour motiver ce changement de définition, il suffit de remarquer que les propriétés physique des gaz, déjà connues, suivent des lois identiques et très simples quand elles sont rapportées à des Yolumes éfjiui de ces fluidea *, il était à présumer , d'après cela , que si la eomparaison de leurs capacités pour la chaleur pouvait con* duire à quelque loi nouvelle , ces capacités devaient être mesurées sur des volumes égaux, et non sur des masses pondérables égales. D^ailleurs il importe de rechercher si Fidentité des caloriques spécifiques des atomes chimiques des m^tate a encore lieu pour les atomes des g^ simples* Qr il résulte de la loi de combinaison des vapeurs , àécovr verte par M. 6ay-Lussac , que les poids atomiques des gas simples sont proportionnels aux densités de ces fluides. Il suffira donc de comparer les capacités pour la chaleur ^ mesurées sur des volumes égaux-, pour iieconnaître si la loi

dricouverte par MM. DuloDg et Petit est applicable ftux gB9 ^impies.

Mais le caloricjue 8pëcifique»d*aii flttîâe*ëhislSi|iie9 rap«» porte eu Voliime i peut être conaidM mnm deux pointa de tue difliérenfl. Si Ten piott'vttit meaurer la qaantilrf da'ehaleur nécessaire pour (Seyer d^un degrrf la ten^pëntarade Tutaité de ▼oktme d'«n gae renfermé dans un «rase inexlens3>Ie et invariable , on obtieddrajt le eafarùfue 9fécifi* que de ee gaz xoia '»4fbime constmntf dans oette ciicioiittance la pression éa fluide <:haagerait evec la températane suivant la loi indiquée par Ift formule (3) du § ig6. Si m eonlatiire on mesure la quantité de ebaleUr nécessaire pour élever d*un degré la température de TuniCé de Tolume du gaz proposé , contenu dans une enveloppe extenrfble , sou** nâse à «ne pression extérieure invaiiable » le gaz ae dilatant librement , on obtiendra son calorique spécifique sous pre9^ soin constante; dans cette nouvelle circonstanoe , levokime du fluide varie en suivant la loi exprimée par la fermule (4) il» § ï 96.

Ces deux caloriques spécifiques sont essenfiellement d^ likens. Le second surpasse le premier de toute la quantité de cbaleur que le gfla:, dilaté de -^ par la voriatioA 4*nn degré de température, pourrait dégager, si on )e comprimait subitement de «ette même fraction, pour réduire le nouveau volume à sa grandeur prim-itire. Plusieurs expé^ riences indirectes , c^e qous aurons Toccasion'de citer par kl snite , prouvent tp^ cette opération dégagerait eSectivé- Tnemt une certaine quantité de chaleur , capable d*âever la température du gaz comprimé. Or cette quantité de cbi(leur pouvant être évaluée par Tetfet thermométri(pie qu'elle produit , on possède le moyen de connaître la dif?

4aO ^ COURS DS PHYSIQUS.

fôrence , ou plutdt le rapport des deux caloriques spécifiques d'un même fluide élastique*, il suffit donc d'enmesa* rer un seul directement. * Mesoredes ^91* On ne peut obtenir avec quelque* exactitude que ^cifiqam '® calorique spécifique sous pression constante. A cet effet des gaz. ^^ f^{( circuler dans un serpentin , un courant du gaz proposé) ayant une Titesse connue, au milieu d'une masse d'eau à laquelle il cède une portion de sa chaleur. On déduit ensuite des variations de température du gaz çt de l'eau, le calorique spécifique cherché. Mais pour conduire à cette détermination , l'expérience peut être dirigée de deux manières différentes. L'appareil ou le calorimètre dont on se sert est d'ailleurs le même dans les d^ix cas ; son invention est due à Rumford.

La caisse qui contient Teau » et le serpentin que parcourt le gaz y sont en cuivre. Rumford proposait d'évaluer la FiG.{i54. température de l'eau par un thermomètre dont le résenroir cylindrique occupât toute la hauteur du liquide ; mais il est préférable de mélanger les couches au moyen de petites plaques ou volans mobiles , afin que la température soit uniforme *, un thermomètre ordinaire peut alors suflire* Le gaz s'échappe avec une vitesse constante , par un des procédés que nous avons indiqués , d'une cloche ou d'un vase voisin 3 il traverse un tube horizontal entouré d'un ' manchon cylindrique y dans lequel on entretient un courant de vapeur d'eau à loo*", et qui se termine à peu de distance de la caisse. Le fluide élastique y pénètre alors, ayant la température de loo"^ , et après avoir cédé une portibn de sa chaleur à la masse d'eau > et aux parties métalliques de rappareil , s'échappe par l'orifice extérieur du serpentin. Un thermomètre peut indiquer sa température à la

DIX'-HUn'IÈMB LEÇOtf. 4^^

sortie ; mais il tst prëf(érable de donner asseas de dëVelop-* pement au tube intérieur pour que cette température soit k chaque instant la» même que celle du bain. .

292. Rumford a indiqué un moyen fort itigénieux de Méthode de rendre les résultats indépendans de la perte et du gain de ^^^a^' cbaleur occasionés par le rayonnement ; il consiste à com* mencef Tei^érience lorsque Veau a unie température de quelques degrés auHlessous de celle f des corps euYironnans , et à Farféter lorsque ]a température du bain s'est élevée du méfne «nombre de degrés au-dessus de t. De cette manière il y a un gain de cbaleur dans la première moitié de Texpérience , qui se trouve à très peu près compensé par la perte éprouvée pendant la seconde; car on peut regarder la loi du refroidissement de Newton comme applica*ble dans ces circonstances , à cause du peu de diffëi^nce des températures de Tappareil et des corps envrronnans.

La dépense du gazomètre permet d*évaluer le volutoe V dé gaz qui a produit Téchauffeoient de la masse d*eau. Soient T la température que lé màncbon conununique au fluide élastique *, t celle primitive de la caisse , 6 sa température finale *, M la masse d'eau augmentée de celle qui remplacerait toutes les enveloppés métalliques. La température du gaz à la sortie aura varié de t' k Oj mais on peut supposer qu'elle ait été constamment égale à là moyenne '

aritbmétique ^ =: t, entre ces températures extrêmes.

.M ( 9 — if) sera }e nombre d'unités de chaleur gagnées par

l'appareil pendant la durée de l'expérience, et .cédées par

au volume Y de gaz , dont la températi^e s'est abaissée de

M Ô — i' ( T-i— f ) degrés. D'après cela le quotient^. ^ ^on-

4i9 omias vm Mnrn^B.

B«ctt fe lioitilxv^'iimlés do ehâteair «ëdéo» pair l'uBÎtië de irokuncr do/gis ^[MtiTëy' pour «n •baSMemctttt d'un d^ de température ^ oti son Oftlori^pe spédâ^e c souak pns-* non conflfta&te & ratmoephère.

MiUiod*

tons sUitiM»- mia en pcat^ue par MM. de Laroche et Bërard, qui oat

^^odvtar 293. Tel est le procédé, indicpé par Rumford*, il a élé

atnsiobtenu les chaleurs spécifiques des diffiérena gaoc. J\& ont ensuite vérifié leurs résultats par un autre procédé (pis Rttmford avait aussi indiqué. Ce nouveau procédé consiste à faire circuler d^ns le serpentin un couriint de fluide ëhfrtique, )usqu^à ce que la température de Tappareil devienne stationnaire. Cet état d'équilibre a lieu lorsque la quantité de chaleur cédée par le gaz dans Tunité de temps , est égale à celle perdue par le rayonnement à la surface de la caisse ; cette dernière quantité étant , d'après la loi du refiroidisse^ ment de Newton, proportionnelle à l'excès de. la température du bain sur celle des corps environnans , on pouv^t en conclure que les quantités de chaleur fournies dans Funité de t^nps, par deux gaz diffâ^na succe85iT0*' ment éprouvés , étaient entre eUes comme- le^ excès dsi températures stationnaires qu'atteignait l'appareil. Ce (fi donnait Une relation entre les caloriques spécifiques des^ deux gaz.

En effet : sojit (^ le. volume cfe l'un des gaz qui s'écoulait dans Tunité de temps , c son calorique spécifique , T sa température initiale, dla température stationnaiiie obtenue, et t celle des corpa envirobtians ^ v' , dy T\ ff, tf 9 1^ quantités correspondantes pour le second gaz. Les quam^ titéa w (T — fl) et 1^ c' (T^—fl') de chaleœr cédé» pendsmt Tunité de temps à l'appareil , lors des tempérar tures stationnaires â et ô', devront être entre elles couhu«

les excès ( 0 -— ^t ) , (O' — -^ t') , puisque elles sont ëgales aux quantités de chaleur perdues par le rajoanemeut de la caisse 9 dont la surfiice conter ve toujours la méine uature, et que la loi de Newton est applicable dans ces circons-

. ' f'i?' ( T' — y ) ^' — . t' tances. On a donc Téquation 77=; irr =* :: t i

d qui peut donner le rapport — . On peut supposer ici

T' = T=Ioo^

a{>4» te procédé qui vient d'être dtJcrît ne peut fouraîr Méthode^ que les rapports des caloriques spécijîques des gaz à celui disMment du de Fuu deux \ il faut donc avoir recours à un autre nM)yen , pour déterminer la valeur absolue de la capacité du fluide élastique à laquelle on aéra convenu de rapporter toutes les autres. Mais cette détermination peut se déduire du DQiode .d'expérience précédent-, car si Ton parvient à éva- . luer la quantité du chaleur perdue pendant un certain temps par le rayonnement de la caisse ^ lorsqu'elle est parvenue à une température stationnaire , il suffira de Té^ galer à la quantité de chaleur cédée dans le même temps par le fluide élastique ; ^ce qui donnera une relation où la seule inconnue sera le calorique spéicifique du gaz . L'excès de la température stationnaire de la caisse sur celle des corps en^ vironnans devant touj ours être d'un petit nombre de degrés ^ la loi du refroidissement de Newton peut eucore être adrnrae*

D'après cette loi , la quantité de chaleur perdue dsini un temps très cpurt par un corps qui se refroidit, est propprtionnelle à l'excès de la température de ce' corps sur celle des- corps environnant^ Ci donc.Ttpât cet excès va^tar ble au bout du temps f , on aura comme au ^ 285 : (i) T =3 A }f^ ', et en posant aussi pQur simplifier log jx se m ,

4^4 Q&€mS DE PHYSIQUE.

on en déduira pareillement (a) m = - log m » et pour la

vitesse du refroidissement (3) V s= mX. V est rabaâssement thermonoiétrique quVprouverait pendant Funîté de temps le corps exposé au refroidissement , s'il laissait échapper sa chaleur avec la même vitesse qu'au commencement de cet instant \ en sorte que M étant la masse de ce corps , et G son calorique spécifique y MGV représenterait la cpantité de chaleur qui serait alors perdue par le corps dans Tunité de temps. Or si par une cause quelconque Texc^ T se conserve pendant. un temps r^ on aura évidemment MGVr , pour la mesure exacte de la quantité de chaleur perdue par le corps durant ce temps r.

Pour déterminer la valeur de Y qu'il faut prendre dans le cas dont il s^agit ici , celui où un courant constant de gaz a fait atteindre à l'appareil de Rumf ord un excès de température stationnaire A, on interrompt le passage du gaz-, là caisse se refroidit , et Ton observe son abaissement de température. Supposons qu'au bout de ao miniïtes , par exemple , Fexcès de température ne soit plus que T', Vé'

quation (a) donnera aloss : m=5 — log ^ \ et le coefficient m étant ainsi déterminé numériquement, l'équation (3) fera connaître la vitesse du refroidissement, V= mA, correspondante à l'état stationnaire de la caisse , lorsque l'excès A était maintenu constant par le courant de gaz.

Ainsi, pendant une minute de temps , le nombre d'unités de chaleur perdues par l'appareil , lorsqu'il a atteint son état stationnaire , est MY ; M étant la masse d'eau contenue dans la caisse , augmentée de celle qui peut rempli' cer toutes les parties solides , et Y étant calculé comme u

DIXHBVlTtÈHE USÇOIf. . 4'^^

vient d'être dit. Or H quantité de chaleur cédée par le gas pendant le même temps est uhc^ u étant le volume de ce gaz qui traverse l'appareil dans une minute , c son calorique spécifique , et & le nombre de degrés dont sa température primitive s'est ajbaissée lorsqu'il sort du serpentin. On a donc la relation ubc =3 MY , poui" déterminer le calorique spécifique c du gaz éprouvé.

295. Les divers procédés qui viennent d'être décrits peuvent» servir à mesurer les capacités des gaz , rapportées à Tunité de poids de leurs substances. H suffit pour cela de reosplacer dans les formules précédentes les volumes 1^9 (^ y des difiérens gaz, qui traversent le serpentin dans un cer^tain temps 9 par les masses m , m', comprises sous ces volumes, et qu'il est facile de déduire des densités connues àei fluides élastiques éprouvés. Les nombres c, c', donnés par les^ formules, sont alors les capacités des |ti^rapportées à l'unité de poids , la capacité de l'eau étant fNrise pour Funité.

296. Les mesures priseç au moyen du calorimètre de GonecUon*. Rumfôrd doivent être rapportées à une même pression pour donner des résultats comparables. Voici le mode de correction employé par MM. de Laroche etBérard. Ayant mesuré directement, et à plusieurs reprises, les caloriques spécifiques de l'air o , c' , sous deux pressions constantes P, P, l'une inférieure, l'autre supérieure à la pression normale adoptée o'^y^ô , ils en «nt déduit la valeur nu-

mérique du rapport r =: : — p — . C'est ce rapport

qu'ils ont supposé constant entre les limites très rapprochées des divers^. pressions atoiosphériques sous lesquelles toutes leurs expériences ont été faites, non-seulement po^r

4'<k6 QOVIIS I» PHYMQVB.

Tair » mais pour tous les gais , dont Iq^ caloriques spécifiques ne paraissent diff<érer que de très peu les uns des autres. D'après cela, ayant obtenu un nombre X, qui reprë^ sentait la chaleur c^dée par Tunit^ de volume d'un certain gaz, pour chaque abaissement d'un degr^ de température » sous une pression barométrique o infiérieureà o*, 76 > ils po-

saient 1 équation : : ' p=; r, pour en con-

dure le calorique spécifique A' du même gaz correspondant à la pression normale.

Des corrections d'une autre nature sont nëcessairea pour tenir compte de réchauffement du calorimètre du au voisinage du mandbon où circule la vapeur d'eau ^ et .pour lévaluer la véritable température du gaz à l'entrée dans le serpentin j laquelle est nécessairement moindre que ioo% à cause du r^MUissementque le fluide subit dans son tra* jet du manchon à la caisse. Au reste , ce genre d'expérience ne peut donner dans tous les cas que des résultats appro^ chés : le gaz en circulant dans le serpentin se contracte en se refroidissant de près du tiers de son volume 9 puisqu^il conserve la niême élasticité ; or son calorique spécifique doit varier en même temps que sa densité, les formules ne fournissent donc quQ sa valeur moyeime entre les limitffl de ces variations. *

* Valeur des 9.97, Il résulte des expériences de MM. de Laroche et ap^ifiquM Bérard , qu'en représentant par l'unité le calorique ^kjc»* ^^ ?"'• fique de l'air, l'hydrogène donne pour le sien o,9o33 -, Tazote 1,0000 -jl'oxigène 0,9766; l'acide carbonique i,a583-, le gaz oléfiant i,553o ^l'oxide de carbone i,ô34o; FoîRfe d'azote i,35o3-, ce!J caloriques spécifiques sont tous rapportés à l'utiîté de volume , sous la pression constante «^

0*^,76. Là chdeur dégagée paor TuBté de poids de Tair' ntmoaphéiiqiiey pour «a àbaiaseiBe&t d'ttD degK de teo»* pëmtare , sou» la pression p''^^6 5 a été trouvée dîirecte-» ment de O931G69 UDilés de chaleur. On a déduit de ce ré-** iultattf dkis acmihres pvéeédens et dés densHés eomines des «utres gs« i que leurs capacités po«r la chaleur , rapportées k Tuiiitë de poids et à la même pression normale, sont es«primëes par les nomhres smvans : hydrogène 3^2^36*, axote 0^1^754 1 ovigéne oy!i36i -, adde carbokiique o^a^to; gaz ôléfiant o^^nûj'^ oadde de carbone 0,38849 oodde d^flzote o,!»369«, la chatenr spéclfiqne de Femi étant «{Rrise pour rnnité.

On toit que les caloriques sfpécifiques sons pression constante des gaa simples , tels qœ TaxQte , Foxigëne, rkyw drogdne^ ne dirent entre eue que de quantités assez pe> titetf ponr pootofar être attribuées anx enreurs , et à la cornpI>6ation des observations faites au moyen de l'appareil de Rumford. Tout porte donc à regarder ces caloriques spécifiques comme réeHement égaux. Ainsi la. loi découverte par MM; Dulotig et Petit, qui con^ste dans l'égalité des caloriques spécifiques des atomes des métamt , peut être encore admise pour les corps simples à l'état gazeux , puis«que sous le même volume et la même pression ils comprennent le même nombre d'atomes. Des expériences indirectes, dont les résultats seront exposés dans les vingt-deuxième et trentième leçons , ont fait connaître pour chaque gaz le rapport de ses deux caloriques spécifiques, Tun sous pression constante, l'autre sous volume constant*, elles ontcon-. duit en outre à la d^couvert^ d'une loi nouvelle et fort remarquable, qui régit les quantités de chaleur dégagées par la compression subite des fluides élastiques.

4^8 GOVBS DE PHYSIQUE.

La mesure des chaleurs spécifiques , et Tideiititié de leurs valeurs obtenues par différentes méthodes expérimentales, fournissent la preuve la plus directe de Texistence d*un agent, dont la quantité varie pour un méofe corps avec sa température, et qui' ne peut augmenter ou diminuer dans un milieu pondérable, sans diminuer on augmenter dans d'autres milieux voisins, de telle sorte que sa quantité totale reste constante: Ce fait général s'accorde très bien avec les deux hypothèses du § a 16 : dans la théorie de rémission, le calorique, considéré comme un fluide matériel , ne peut disparaître sur un point sans être refoulé sur un autre , où Ton doit pouvoir constater son accumulation-, dans la théorie des ondulations, la force vive des mouvemens vibrato^s ne peut diminuer dans un corps sans augmenter dans d'autres. Ainsi les deux hypothèses dont il s'agit s'appuient sur deux principes incontestables, l'indestructibilité de la matière , et la constance do la sonime des forces vives , pour expliquer complètement les résultats fournis par les mesures des chaleurs spécifiques. Sous 0,0 point de vue , l'une des deux théories n^a aucoo avantage essentiel sur l'autre.

DIX-KBUTIBMB LEÇOK. 4^9

Ch^ngemens d'ëtat des corps. •— Effets mëcaniq[aes produits par la chaleur.— • Des vapeurs dans le vide. — Tensions de^ yapeurs.— - Expériences de MM. Dulong et Arago pour déterminer les forces élastiques de la vapeur d'eau. — Tables et formules empiriques.

398. Le premier efiet de la chalear sur les corps so* Fiuîoii dm lides est d'augmenter leur volumey maïs cette dilatation n*a

lieu ipie jusqu'à une certaine limite , au-delà il y a chan-gement d'ëtat : le corps fond 9 ou passe de Tétat solide à l'état liquide. On peut rendre ce phénomène sensible fBx la fusion de la glace » de la cire » des résines , du plomb , de l'étain , etc. *, si l'on ne peut pas l'observer pour 'tous les corps » c'est que la tempâratuse à laquelle doit, exister la fusion varie d'un corps à l'autre 9 et peut être trop élevée pour être produite dans les laboratoires. On doit -donc admettre que tous les corps solides indéfiniment échauffés doivent finir par passer à l'état liquide *, il existe d'aiUëurs des moyens de concentrer assez de chaleur dans un petit espace , pour que toute substance^ quelque réfractaire qu'elle soit f pui^e y être liquéfiée-

399. Un autre changement d'état s'obsçrve encore lors- Vaporifiation qu'on expose un liquide à des températures continuellement^^* ^^* ^*'

43o eoins im fhtm^hb.

croissantes : après s'être dilaté, il se gazéifie ou se vaporise. L'existence du corps à Fëtat-de gaz ou de iraipenr est aloi» manifestée par les effets qu'il prodmt, ou les forces mécaniques qu'il déploie. On peut obaerrer ce changement d'ëtat sur un grand nombre de substances -, et ^analogie porte à croire que si l'on ^pouvait produire artificiellement nne température aussi éler^e qu'on le Toudrait , tous les eoffM solides et lipides de la nature finiraient par être vaporisés. Liquéfaction 3 00. Inversement, lorsqu'un espace rempli de vapeur et des gaz. est exposé au refroidissement, cette vapeur se liquéfie. On doit admettre, d'après cela, que les corps qui sont ordinai* rement à Tétat de gaz , ou de fluide élastique , seraient ramenés à Tétat liquide , si l'on pouvait produire ârtfficielle* ment un décroissement indéfini de température. C'est ce que prouve l'enstence du chlore à i'^t liquide à destempératures inférieures à — S"* , et sous la presstoti ordinaire de l'atmosphère* D' ailleurs les vapeurs, sana changer de température , peuvent encore se liquéfia lorsqu'on diminue l'espace qu'elles occupent, en exerçant sur les piarois extensibles qui les contiennent des pressions convenables; la- plupart des gaz nommés permanens ont pu étr^ smsi transformés en liquides, et si plusieurs fluides élastiqlMt ont résisté jusqu'ici à ce moyen de liquéfaction, e'festssfii doute parce qu'on n'a pu encore réaliser les énormes près* sions nécessaires pour ramener ces gaz It Tétat liquide aax températures Ordinaires.

Congélation 3o i . Lorscfue Certains liquides sont exposés à des tefnp^

des liquides. ^-"^ . ^ ^ • ■■ ^

ratures continuellement décroissantes , ils finîsscpi paf atteindre la température de fusion des corps solides &rm« de la même substance *, il y â alors passage de Tétart liqAule à l'état solide , quelquefois sous Une con texture cristalline,

le plus souvent eu masse compacie et sans dWages. La température de la solidification est variable d'un liquide à Fautre ; elle est de o° pour Teau, de -^ 40** pour le meiw Gure. SI plusieurs liquides, tels que l'alcool » Fëther, ceru tains acides , semblent Cèdre exception à cette 'loi générale du passage àTdtat solide par une diminution de température , c'est sans doute parce qu'il a été impossible jusqu'ici de coaliser un refroidissement artificiel assez (étendu pour que cet effet put étreobserv^. Lorsqu'un liquide se solidifie, il j a généralement changement brusque de densité , niais pour certaines substances c'est une dilatation, pour d'autres une contraction *, par exemple , Teau , la fonte , le bismuth diminuent de densité , le mercure se contracte au contraire.

3o2. Les changemens de forme. et d'état occasionés dans Eifeto les corps pigr des "variations de température donnent lieu à ^oda?t^^ des forces énergiques ^ souvent nuisibles , qui ne pourraient être détruites qu'en leur opposant des résistances considérables^ maïs qui peuvent être utilisées dans certaines chy constances pour produire des effets: mécanises. La force de dilatation du fer par la chaleur déterminerait des mouvemons destructibles dans les constructions où ce métal est souvent employé, si l'on n'y avait pas égard , en ménageant un espace qui permette à la dilatation de s'effectuer librement, ou bien en contre-balançant cette force par des résistances qui la détruisent.

Par exemple , considérons deux massifs de pierre ou de bois réunis par une barre de fer de cinq mètres de longueur, qui leur soit invariablement fixée k ufae températui« de 10* *, supposons que la température vienne à s'abaisser jusqu'à *— lo*". Dans cette variation de 20*^ , la barre de 5 m. aurait dû se raccourcir, d'après son coefficient de di-

la chaleur.

43a COURS DE PHYSIQUE.

latation linéaire qui est 77^ , de g^ de mètre ou de o'^yOO 12. Les massifs auront donc dû se rapprocher d'autant , à moins qu'on ait employé une disposition qui force la barre à conserver sa longueur primitive , en exerçant sur elle une tradion capable de Tallonger de o"',ooi2. H est ppssible d'évaluer cette traction , car si Ton prend le nombre 8000 pour le coefficient d'élasticité du fer, la formule

I 2F tv = T-^zdu§ 117 donnera , en y faisant z =5, iv=:

o",ooiîi , la valeur F = 4>8 , ou environ 5 kil(^r. par chaque millimètre carré. Si la section de la barre est équivalente à un. carré de 5 centimètres de côté, son aire aura sSoo millimètres carrés , et les massi& seront tirés Tun vers l'autre par un,effort de iiSoo kilogr. , ou de la ^ tonneaux métriques. H faudra donc que leur inertie ou leur mode de liaison puisse résister à cette traction, s'il importe de conserver la distance qui les sépare.

On a utilisé la force de dilatation et de contraction par la chaleur , pour rapprocher et maintenir les pieds-droits d^uue galerie voûtée, qui menaçait ruine , dans le bâtiment du Conservatoire des arts et métiers. M. Molard imagina à cet effet de disposer des barres de fer horizontales, qui traversant les murs présentaient leurs bouts taraudés vers Textrados^ ces barres ayant été chauffées par des foyers convenables, de forts écrous furent vissés à leurs estrémi' tés, jusqu'au contact des faces extérieures de la maçonnerie -, lorsqu' ensuite les foyers furent éloignés , les barres se contractant par le refroidissement ramenèrent les piecbdroits dans la position verticale , et la poussée de la voûte est maintenant détruite par la résistance que ces barres opposent à la traction.

DIX-IIBirViî:ME LEÇON. 4^^