WM

4^^ COXJAS^DE PHYSIQUe. *

Lorscpie la chaudière est à b^sse pression , la vapeur possède ]a même force élastique que Taîr qu'elle déplace-, elle conserve klors sa densité et la température de i qo°. Quand la chaudière est à haute pression , là vapeur possédant une tension de plusieurs atmosphèrease dilate rapidement à son entrée dans Fair , et une portion de sa chaleur sensible se transformé en chaleur latente ; si cette dilatation s'anrétait lorsque )a tension serait devenue égale à la pression atmos* phérique, la température du )et descendrait seulement à loo"* ', mais en vertu de la vitesse acquise par les molécules gazeuses, la dilatation dépasse cette limite, la vapeur se mélange à l'air, et sa température diminuant encore, s'abaisse d'autant plus que la. tension primitive était plus considérable. Or, il suffit que la température finale ne soit que de 3o à 4q°9 pour que la sensation qu'eUefaitéfurouset de* vienne supportaUe.

iChauffage 3/3. La chàleut latente de la vapeur d'eau est utilisée

à la vapeur. ^ 1 , i ,i 1. ■ a

. pour transporter la chaleitr d un ueu dans un autre. Au moyen d'un seul foyer, par exemple, on échauffe Feau, même à la température de l'ébullition , dans plusieurs vases de bois , en faisant arriver un courant de vapeur au uûlieu du uquide de chacun de ces vases. Si Ton ne veut pas ol^ tércr le liquide qu'il s'agit d'échauffer, on l'enferme dans unvase entouré d'un serpentin où de la vapeur d eau cir-* culeiet se condense. Dans le chauffîige des lieux d'habitation

pat la vapeur, c'est Tair qui Réchauffe par son coAtactavec des tuyaux ou des enveloppes , dans lesquels la vapeur se condense pour retourner à l'état liquide à la chaudière à on elle est sortie. Le bâtiment de la Bourse , celui où se trouve la nouvelle salle de l'Institut, sont échauffés de cette tnanière.

. VINGT-UNIEME I.EÇON. 489

344- Outre l'emploi de la vapeur comme force motrice, Appareils et comme moyen de cnauâage, nom pourrions ' citer un toirea. grand nombre d'ûidùstries où les propriétés des vapeurs sonr utilisées. C'est par elles qu'on se procure génà^ement une évaporation rapide et économiijue , dans les distilleries , les raffineries et les fabriques de sucre, La b'queur, qu'il s'agit d'évaporer ou de réduire, est renfermée dans un vase clos qui communique avec un serpentin. On Técbauffe ati moyen de la vapeur d'eau, soit par un conduit contourne en spirale au milieu d^ la masse , soit par un double fond. Des robinets convenables pennettent ensmte d'introduire dansHe vase lui-même un courant de vapeur, qui cbasse l'air intérieur par l'orifice du serpentin. Lorsque l'appardl ne contient plus que de la vapeur, on ferme les robinets ; le serpentin est ensuite refiroidi, soit par' un bain d'eau fraicbe-, soit par un simple courant d'eau qui descend le loi^ des spires, soit même par une autre portion de la liqueur qui éprouve ainsi une preitaiêre réduction. La vapeur intérieure se condense alors si^ les parois internes du réfrir gérant, sa tension diminue dans une grande proportion, et la liqueur s'évapore poiir ainsi dire dans le vide avec une grande rapiiUté , et sans qu'il soit nécessaire dé l'échauffer autant que si l'opération se &isait à l'air libre dans un vase ouvert.

n existe des établissemens où l'on accélère l' évaporation en faisant directement le vide dans le vase clos , au moyen d'un appareil pneumatique mis en {uouv^ment par une macbine à vapeur. Dan^ d'autres on fait parvenir un cotu:ant d'air chaud au milieu âfi la liqueur ; cet air fortement échauffé se sature de vapeUrs qi*!! entrain^ avec lui dans l'atmosphère. Le choix à faire parmi ces différens

i 49Û GOimS DE PHYSIQim.

appareils ëraporatokreSy dépend de la nature des produits

que Ton se propose d'obtenir y et des circonstances locales.

; . S^il importe d^ëviter que la liqueur ne 60\t portée à une

; trop hante température y et qn'tlle soit en eontaçjt arec une

trop grande quantité d'acide carbonique, il peut arriver que révaporatton au moyen d*un courant d*air chaud doive être rejetée -, car malgré la petite proportion d^adde carbcK nique contenue dans Fatmosph^, la grande masse d'air îndispensable an but qu'on se propose pourrait en întrô- ' * dulre assez pour altérer les produits de la fabrication.

Dans les raffineries de sucre , tous les procédés que nous venons d'indiquer ont été mis en pratique , afiif de r^uire lé sirop, et de l'amener au point de concentration nécessaire pour que la cristallisatibn puisse avoir' lieu par le refroidissement* C'est alors que les circonstances locales f influent beaucoup sur le choix de l'appareil , et particnliè-

\ rement sur celui du réfrigérant. Si l'eau abonde on peut

entourer le serpentin à^vai baia complet. Si Teau est race^ il y a de l'avantage à se servir de simples filets de ce Kqnide) j % qui descendent le long du serpentin entovré d'oa mancben

f ^ d* bois ; la chaleur latente , cédée por la vapeur ceraden*

! sée y est employé» en partie à éÎDhauâer et même à vaporiser

I le liquide descendant ; le reste est enlevé par le counnt

, ascendant d'air atmosphérique qui. s'établit au milils» àa

manchon. Dans les fabriques de sucre de betterave, au lieu d'eau, on peut iaire écouler sut le serpentin du )Ul froid qui s'éch^fFe et éprouve une p'endère réduction, dk telle sorte qu'il acquiert, sans nouveaux frais, la toofénh tûre et le point de concentration nécessaires pour étpe in^ troduit directem^tVlans la chaudière close.

VIIVGT-DEUXIEHE LEÇON.

Sources de cbaleur et de froid. — tssoliitîoD- -~ Ghalnir centrale du globe. — Chaleur produite par la percoBtiou, par le frbtlement. — Chaleur dégage par la compreuioa d«s gaz. Froid produit par leur dilatation. — Rapport des caloriques spddfiques de Vair< — Mélanges réfrigërans. — Froid produit par la vaporisation. — Chaleur développée daQsIesponibinaiBonschilniqiiBg,

. 445- Lorsque la température d'im corps augmente on di- production» Titinùe , sans «jue ce changement puisse être attribué à une '1*^''?™^ nouvelle répartition de chaleur sensible , ou bien lorsque la température reste éonstante , sotu rioftuence d'ime cause de réchauflement ou de refroidissement , oti dît qu'il y a predoction dé chaleur ou de froid. La plupart des phénomènes de ce genre peuvent être attribués au dégagement ou à l'absorption d'ime portion de chalelir gui de latent^ , devient sensible , on récipro(|uement ; c*est ce qui arrive , . par exemple ,- lorsque les corps qni les manifestent siU>i8sent des changemens d'état ou de densité par suite d'une actionchimique ou mécanique.

Mais dans beHucou|> de circonstances , il ; a production de chalenr ou de froid , sans qu'elle paraisse accompagnée d'une cause de dégagement ou d'ab8or|)tion de chaleur latente ; souvent même les modifications que-subissent les matière pondérables, sont inverses de celles qui devraîent

, 49^ COUBS DE PHYSIQUE.

avoir Heu, pour rendre compte de Feffe t caloriQqtte observé. La combustion ou le phénomène des combinaisons chimi- . cjues , les courans produits par l'âectricitë , fournissent de nombreux exemples de cette anomalie. Les fiiits particuliers dont il s'agit sigtnalent toute l'imperfection des hypothèses adoptées comme bases de la théorie physique de la chaleur; et il y a lieu de présumer que c'est en les étudiant de plus près et complètement, qu'on parviendra à découvrir l'origine véritable de cet agent naturel. Insolation. ^46. LMnsolation est une source de chaleur. En effet , lorsqu'on expose un corps à l'action des rayons solaires , sa température sVlève , mais plus Ou moins suivant sa nature : les corps transparens s'échauffent peu , les corps opaques beaucoup au contraire. La propriété de recueillir sh0 la chaleur solaire doit être distinguée du pouvoir absorbant, tel qu'il a été considéré précédemment , car l'expérience indique de grandes différences entre Taction de la chaleur lumineuse et celle de la chaleur obscure. La chaleur que les corps absorbent par l'insolation est donc soumise à des lois particulières. La décomposition de la lumière, opérée par de3 prismes diaphanes et diatbermanes , a permis d'étudier la nature ou la qualité des rayons de chaleur qai . accompagnent les diverses codeurs du spectre solaire-, nous aurons l'occasion d'exposer les résultats remarquables . que M. Melloni a obtenus sur ce sujet important , au moyen de son appareil thermoscopique.

Chaleur 347* La terre est maintenant considérée comme une du'^o^. source de chaleur^ Des observations nombreuses, faîtes dm& l'intérieur des*mines , ont constaté que la température

\ propre du globe augmente d'un degiçé pour mi; accroissement de profondeur de 26 a 3o mètres. Les géomètres ont

VlNGT-DEUXlfeME LEÇON. ■ ^9^

il^outré que cet accroissement ne pouvait s'expliquer par les variatiom diomes et annuelles de la fempératore à la sorfece , dues à Talksorptioii^D^gale de la clialeur solaire. On a dodo conclu qqe ta terre possède une chaleur primi-

■ tîve , qu'elle perd successivement par son re&oidissement daas l'espace. Le^ faits qni prouvent l' existence de cette chaleur centrale , et l'examen de l'inâdence qu'elle peut avoir sur la temp^ature moyenne de la sur&ce de la terjre , et de ses divers climats, sont développés dans le cours d'astronomie, où Ton expose l'histoire physique du globe.

348. La percussion produit de la chaleur. On peut at- '^ tribuer ce phàiomène au rapprochement des molécules i

> qiû résulte de la percussion,- et qui doit faire passer une certaine portion de chaleur latente à l'état de chaleur sensible. !En efièt., lorsqu'un corps solide est comprimé de manière à augmenter de densité , sa teinpérature «'élève , et quand la percussion réitérée ne produit plus une contraction aussi forte > il y a moins-de chaleur produite. C'est ce qui semble résulter du fait observé par Berthpllet, qu'après .plusieurs ooups donnés à une pièce de monnaie , il y a décroîssement très rapide dans les effets thermo métriques. Mais cette cause n'est pas la seule, car le plomb, qui n'augmente pas de densité quand on le frappe , s'échauffe cependant. Il paraît plus probable que la percussion lionne lieu à un dégagement de chaleur en déterminant un mouvement vibratoire dans les corps solides.

349- II ne semble pas que l'on puisse expliquer autre- Chaleur.due nient que par Ce mouvement vibratoire , la production de frottement, chaleur due au frottement. RumfoM ayant fait tourner, au moyen d'un manège, une masse <de bronse sur mie'autre masse £xe de la même substance , et ayant entouré d'eau

^g4 COURS DE PHYSIQUE.

la partie échauffée , de manière à apprécier la chaleur produite par Télévation de température de cette masse liquide , trouva qu'un décimètre carré» de surfaee frottante, faisant 3a tours par minute , avait doçné a5o grammes à^ limaille en 2 heures , et, que réchauffement produit aurait été capable d'dever de loo® la température de 5o litres d'eau, ou de Soooo degrés c^lle de la masse de limaille formée. On ne saurait expliquer ce fait par la compression^ qui, une fois produite au commencement de Texpérience, restait ensuite la même, ni par une moindre chaleur spécifique de la limaille comparée à celle du métal , car Tobservation n'indique pas la plus légère différence entre elles*

Davy ayant frotté l'un contre l'autre deux morceaux de glace , dans une atmosphère un peu au-dessous de o° , . parvint à les réduire en eau. La chaleur nécessaire pour la fusio» de la glace ne pouvait provenir des corps environnans, car ic\, comme dans l'expérience de Humford , les deux corps frottés étaient à une température plus élevée que. le milieu ambiant, et devaient perdre et nou gagner de la chaleur par le rayonnement. • Principe 35o. PouT que CCS faits fussent compatibles avec la théorie de l'émission , ou plutôt avec l'hypothèse de la matérialité du calorique , il friudrait admettre que la quantité totale de ahaleur que possède une particule d'un corps éo- . lide, à une certaine température, dépend de la position qu'elle occupe dans ce corps ,'pu de ça profondeur au-des* ' sous de la surface qui le limite. Pour développer cette idée,

Fio. iSo. iuiaginons le corps solide terminé par une face plane AB, et soit CD un cylindre infiniment délié , normal à cette surface en un point C ; le principe posé serait qu'une particule p , située sur CD , contiendrait , dans Fétat d'éqiuli-

VlifGT-DEUXlÈME LEÇON. 495

bre calorifique , d'autant plus de cl^leur absolue que la distaace C;^ serait plus grande-,. cette quantité' ayaùt son minimum au point G , et croissant à mesure que l'on considérerait des particules plus éloignées vers D.

Autremcînt , si l'on imagine sur CD , comme ligne des abscisses y des ordonnées proportionneUes aux quantités de chaleur absolue possédées par les particules q|ii occupent leurs pieds, la ligné fqrmée par leurs secondes extrémités serait une courbe^ ascendante à partir du point C, et non une ligue droite parallèle à CD, comme on le suppose taciteioaent, lorsqu'on v^. chercher dans l'égalité des chaleurs spécifiques d'une masse de métal et de sa limaille , une preuve de l'incompatibilité de Fhypothèse de l'émis- , sion , avec le fait du développement de chaleur produit par la frottement. La courbe dont il s'agit, après s'wétre éloi-gnée de la Mgjae des abscisses , deviendrait sensiblement parallèle à cet axe , au-delà d'une certaine distance y finie et très petite , de la surfiice AB.

D'après cela, la quantité de chaleur possédée par toutes les particules , comprises dans le cylindre CD , serait mesurée par l'aire CC'D'D de la courbe 'CD'. Si par une action mécanique quelconque , par le frottement ou l'écrasement, le corps solide proposé était rompu ou séparé en deux parties distinctes , l'équilibre de température exigea rait que les particules voisines des deux nouvelles surfaces, détei:minées par la firacture, perdissent une certaine quantité de leur chaleulr absolue , mesurée par les aires eufvilignes KD'C"» Il y aurait donc d'autant plus de chaleur développée dans ces circonstances qne lé corps serâît réduit en parties plus tenues.

La cwstance dfs chaleurs q)éeifîq|ies d'un m^l et de

■y... ,i„ ., .-.. n Mi— i^M— Herg^aa itv ■» I . .Ml

^û6 COUAS DE PHYSIQUE.

sa limaille n'objecterait rien contre cette manière d'envisager le phénomène \ il £iudrait senlement en conclure (pe raccroiflsement de chaleur nécessaire pour élever d'an degré la température d'une particule solide est indépendante de sa position 9 et par suite de la chaleur absolue qa'eUe contient déjà et qui peut varier avec cette position. S résulterait einfin de ces idées théoriques, que la chaleur absolue d'une particule solide comprendrait deux termes distincts, l'un variable avec la température seule, Tautre avec le lieu de la particule dans le corpsr dont elle fait partie. L'identité de pesanteur spécii^que d'un corps en niasse et de sa poussière , ainsi que la conservation de l'état solide dans le vide , viennent appuyer l'adoption du principe pré- I ' cèdent -, car il en résulterait, près des surfiaices , one varia-

tion dans, les forces^répulsives, qui pourrait se combiner avec celle de la résultante des forces attractives, de manière à maintenir sensiblement constant l'intervalle des molécules, dans toute l'étendue du corps, quelle que soit sa forme.

Chaleur 35 1 . La compression ou la dilatation des gaz produit de les ^ane^ ^^ chaleur ou du froid. Dans le briquet à air , qui consiste

^' ^té dw ^ ™ '^ cylindre fermé par un bout dans lequel on fait mou-

voir rapidement un piston, Tair comprimé brusqaemeDt

% s'échauffe au point d'enflammer de l'amadou , pour que

[ cet effet ait lieu , il faut que l'air soit réduit au ^ de son

' volume. En comprimant différées gaz dans le même ap-

' pareil, mais sans y introduire directement une matière

combustible, on a remarqué que Foxigène, les gazqw'^

[ contiennent à l'état de mélange, et le. chlore, donnent

généralement lieu à un dégagement de chaleur et de lumière , tandis que les autres fluides élastiques ne dévelop-

YDtelVDKinLliSME LBÇOH.- 497

peut que de la chaleur. GeUe diffërenoe est due à la combuation iiiataii^anëe des particules de aubstances orgMMyoa qui ae trouvent dans rinstrument^ A>it en aupennon daaa le gaz introduit y soit sur les parois du tube ou sur les jointe du*pîatoit ordinaircnnent enduits ^d'uoe matière grasse*. M. TWuard a eu effet observé qu'il n^ avait plus de lumière produite dans un gai quelconque, subitement emn* prim^ 9 lorsqu'on avait ëcartë avec srâi toutes les piatières ccMaabustibles.

En exploitant certaines mines, on rencontre quelquefois dos cavités rempKes de gaz humides très comprimés y et qui s'échappent avec sifilement lorsqu'on leur offre une issue.. Si Von présente un corps soUde'dans le eourant qu'ils for* ment , Teau qu'ils contenaient à Tétât de vapeur se liquéfie sur le corps» et s'y congèle même par Fabaissement de température dû à la dilatation rapide de ces ga^. On peut produire 1^ même effet avec de l'air epmprmié à deux on trois atmosphères et saturé de vapeur d'eau, qu'on. laisse s'échapper par une petite ouverture , et auquel on présente une boule de verre qui ne tarde pas à se recouvrir d'une 'petite couche de glace. 0

liO thermomètre de Breguet (§201), par la grande scnn silûlité ou le peu de masse , la grande eonducrïbUité et la faible chaleur spécifique des substances qui le composent, offire un moyen facile de constater la production de cha«> leur ou de froid qui accompagne la contraction ou la dila-* t^tioo des gas. H soiBt (k le placer sous le récipient de la machine pneumatique *, son index marche au froid aussitôt qu'on fait mouvoir les pistons , ou quand l'air intérieur se dilate. Lorsque le jeu de la machine est susp^idu , la chaleur rayonnee des corps environoans et le contact des pa-

AppareU

Fmi. i8i

I ^<^ . COURS DE PHYSIQUI^.

I * rois de la clocke rétablit Tëquilibre de température. Si

f enanite on tourne la clé , pour faire communicjuer le réci-

pient avec TatmospIiAre , Tair extérieur ayant une force élastique plus grande , comprime Tair raréfié du récipient , ft la chaleur dégagée par cette compression agit sur le thermomètre, dont l'index marche effectivement en sens coq- • traire de son premier mouyement.

14e 35a. M. Gay-Lussac a imaginé un appareil cpii constate ^f' à la fois la chaleur dégagée par la condensation d'un gaz, et le firoid produit par sa dilatation. U se compose de deux grands ballons de verre , l'un vide et l'autre contenant un gaz ; ces ballons apnt réunis par un tube à robinet y et munis de deux thermomètres à airitrès sensibles qui occupent leurs centres. Lorsqu'on ouvre la communication, le gaz se précipite dans le vide *, il se dilate alors dans le vase qui le contenait seul| et dont le ^thermomètre indique en effet un abaissement de température. Il parvient donc refroidi par cette dilatation dans le second vase , mais le contact des parois et le rayonnement des corps environnans lui restituent promptement la chaleur perdue, dans le premier instant, et les parties qui suivent imprimant celles déjà parvenues , on observe une élévation de température , jusqu'à ce que l'iéquilibre de force élastique soit établi dans les deux ballons. En promenant un thermomètre très sensible dans le vase où le gaz se précipite, on a effectivement remarqué ^ un abaissement de température près de l'orifice de commu-

mcation, mais qui diminue rapidi^sient àf mesure .que le diermomètre s'éloigne , Be telle sorte qu'à une assez petite distance sa température est celle du milieu qui environne l'appareil ^ au-delà le thermomètre monte encore,, et indi« que.conséquemment une production de chaleur.

* VlNGT^fMBindÈMF. LEÇON* ioQ

Lorsque cette ei^périence est faite avec soin , on trottre que rëlévation dW des thermomètres à air, placés auit centres des ballons, est égal à rabaissement de l'autre. Mais on ne peut déduire de cet appareil aucune mesure exacte , parc* qui» 'les masses des thermomètres, quelque petites qu'elles soient , sont toujours très grandes relativement à celles du fluide élastique. Il indique toutefois une inégalité singulière dan^ Tétendue des effets produits par différens gaz : les variations de température des deux thermomètres sont plus grandes pour l'hydrogène que pour l'air -, elles sont moindres au contraire lorsque le gaz employé est de, l'acide carbonique. H

Cette inégalité n'a pas d'abord été a^ribuée à sa véritable cause. Dé ce que l'hydrogène faisait varier dans une plus grande étendue la chaleur*sensible contenue dans les thermomètres de l'appareil précédent , on en concluait que ce gaz avait une capacité pour la chaleur plus grande que tout autre. Mais on avait été conduit à une conséquence tout'à-fait opposée , en plongeant un ballon de verre , qui contenait successivement différens gaz, dans une masse d'eau dont la température avait toujours le même excès sur celle des gaz ; on avait remarqué qu'il fallait moins de temps à l'hydrogène qu'à l'air pour prendre cette tëmpé-^ rature , plus de temps au contraire a l'acide carbonique ; ce qui faisait conclure que l'hydrogène avait moins de capacité pour la chaleur que tout autre gaz.

Ces phénomènes dépendent d^ ce que l'on peut appeler le pouvoir conducteur des fluides élastiques , 9û à la grande mobilité de leurs particules / qui n'est gênée par aucune force de cohésion. Cette mobilité est plus ou moins gradfle suivant la masse relative de ces particules, ou mieux suî-

5q0 * CÛVIS BB MliYM^m. *

K«9jk la devmé des gaz , avec laquelle angiotole leur inertie ou la force nécessaire pour imprimée à leura molécules la nséim vitesse; Cest à cette différeuce de mobilité qu'il fiiut attribuer l'inëgalité des effets produits quand les gss ^ s'ëcfaaufient ou se refroidissent , laquelle est tout4-iftt ia-

dëpendan|e des différences de capacité. Elle expBque aisément les circonstances que présentent les expériences que nous venons de citer *, car le gaz le plus mobile <ynpnmts ou cède plus rapidement, aux corps qu'il touche» la chaleur qui lui est nécessaire ou superflue , pour que sa tiempàra^ tore devienne celle qui convient à TéquilU^re. Mesure de la 353. MM. Clément et Desormes ont imaginié'un apfiedégagéepar reil analogue à celui de M. Gay-Lussac » qui permet de aUm^uB déterminer d'une manière plus exacte la quantité dé ch^ ^^' Uur produite par la compi^ssion de l'air. Ils m s&oX servi à A». iSa. cet effet d'un ballon de verre à large ouvertud^» auqud était adapté un baromètre , ou mieux un simples tube r^ couibé plongeant à l'extérieur dans un vase rempli de mercure , ou d'eau pour plus de sens3>ilité. La pression de l'ak étant P y et sa température ty on ôtait une portion d& l'aii intérieur au moyen d'une pompe pneumatique , de maniera que,la pression devint P moindre que P j la difféience P-F était indiquée par le niveau du liquide dans le tube.

On ouvrait ensuite le robinet qui fermait V ouverture, v une portion de Tair extérieur se précipitait dai^s le ballon ^ en quelque sorte instantanément , à cause d^ la largeur io Torifice y qui permettait de négliger d'aiUeivs les pertes et . les gains de okaleur dus à la première dilatatjpo^ du ga» el au contact des parois. L'équilibre d'élasticité Aait établi lorsque le nive;au du liquide dans le tube se trouvait le uveme cpA l'extéri^r, et lorsqu'on n'entendait plu» h

wtmSS^SSmi^

bruit praduitparraîraflluent*, on fermait fiilors le robmet. Mais à cette époque la pression de Tair intërieur n était égale à cdlie P de Tatmosphère , qu*à cause de raccroîssement de températurç que le gaz cfutré avait produit , en coïnprimant cêïui qui était Seul renfermé primitivement-, aussi la températufe baissant par le contact des pareis, 1^ niveau du liquide dans le tube s'élevait en indiquant finalement , pour TélasticitéMutérieure ,, une pression î*' plus petite que P, maïs plus grande que P, puisque sous le même volume le ballon contenait , à la même température £i pkn d'air lafiL^m. ^ommenoement <de Inexpérience.

On pouviait dédmce des pressions observées P, P^«P', la «balewr et la «coodieiiaation produite p«u: la compression 40 l'aii:» en .pffftant de la loi C4^pi»ue (pie Téiasdcité d'ua gaz, conservant le même volume , augmente de <^ peur une' augmentation de température d'uii degré à partir de

zéro, ton àt /. ' : à partir de t". Soit f +a? la température qu* avait Faîr du'ballon , an mtWûenf où tme portion d'aîf extérieur étant entrée , et où la pression intésieure • étant devenue P , on fermaSt le tobinet -, tm avait évidem-

ment la relation^ =; — r:7~z — ~<, end^signanjtparale

coemcient ~^- : d ou a:=3 — -^^f — . ' — .

ao^ ' P «

Im masse dWr «ontenue dans le iiftlkm hxl commeiioemeut de f<expëriewBe> etK|at eocivpait un oertain vekiia^ V'' «MU ïla pression F et à la t^i^p^ns^uve r , était iqédufte par la oompiresstén i un vDluiae pins petit Y^, seras la pressiCkn F' 4gt lorsque la tevnpémCttre étAk rede^esue t. On avait donc, d'après la loi de Mariette, VF'œrP'V', d'où

^ IM I ■ ^iWy ' ' '''"

5oa

COURS DE PHYSIQOË.

Rapport

api de

— rp — = p# pour la condensation produite. Dans une

des expériences faites avec Tappareil précédent, MM. Qément et Desormes ont trouvé , pour f =112% Pso^'y^ôôS de mercure y P=o"',75a7, P''=o",76a9v ce qui donne

x=i%3i6, et — pï— = xï?ïî55^/^ 3 S^

Connaistoit l'effet thermométnque produit par une certaine condensation y on peut en conclure celui (j^) que produirait une autre condensation, par exemple, celle

de Az du volume & zéro , ou de — ; — : du volume à la tem*

péraAure t. D suffit pour cela de remarquer que les différences des pressions P, P, P', étant toujours assez petites comparativement à ces pressions elles-mêmes, on peut poser, sans grande erreur , la proportion suivante :

F — F P-P" x^ctt

Les nombres cités plus haut donnent ^=}o*',3i|a^ c'est-àdire qu'en comprimant Fair à zéro , de 7— de son volume, .on l'échauffé d'^m peu plus d'un tiers de degré. , 354. On peut déduire de là le rapport (K) des cjialears. caloriques ^P^cîfiq^^cs de l'air SOUS pression constante et sous volume MMécifiqpies constant , rapport qu'il est important de connattre , • à cause eu- de son utilité dans plusieurs questions de phynqae. En effist, si l'on représente par Tunitéla «piantité dechabor nécessaire pour élever d'un degré l'unité de volume d'un gAs à zéro , sans variation de volume , ou ce qui est la même chose la chaleur spécifique de ce gaz sous volume constant , il faudra pour l'échauffer aussi d'un degré , la pression res-

tant constante et le volume variant alors de

lui don-

VINGT-DEUXIEME LEÇOH.

ner en sus une quaatité de chaleur tpii l'«ût^

seule de'^ ==i 51— g. degrés , ou de o°,34â pour l'air, loos

volume constant. Les quantité de chaleur nécesuires p«wr élever d'un degré la température de l'unité de volume chi gaz proposé , dans ces deux cii^Kstance* différentes , oa les chaleurs spécifiques de ce g^Rous volume constant et sous pression constante, seront donc entre cll^ comme

l'unité est à f -^ „. p, ou àp,^p, , c'est-à-dire pour

l'air comme Tuuité est à i,34^ d'oiî K^^i,348J=: f. SS'3 .

MM. 6ay-Lnssac et W|tter ont trouvé , par An antc« procédé K^ i^^yS pour l'air, au lieu de i,3^; ils ont ont en outre observé que ce rapport conservait sensiblementladiémevaleuràdiverses températures. La comparaison qu'on a pu faire entre la vitesse réelle du son dansTair, ot celle que le, calcul avait donnée, conduit plus exactement , comme nous le verrons à K ^ i ,42 1 . M. Duloog , par une s^rie d'expériences que nous aurons l'occasion de décrire pw ta suite, lorsque nous parlerons de la propagation da sOn dans les différens gaz , a trouvé que ce rapport K variait d'une manière très sensible des gaz siiUples aux gaz composés, et a déduit delà comparaison de ces différentes valeurs, cette loi remarquable par sa simplicité .: 1° que des volumes' égaux de tous les fluides élastiques, pris à une tAéme température et sous ime même pression , étant comprimés ou dilatés subîtei^ent d'une mante fratstion de lem* volume,. déga^nt on al)aorbent la même qvuitité absolue de chaleur ; 2° que les variations de temp^ture qui an résultent sont en raison inverse de leurs chaleurs spécifiques aous*vohime constant.

S«4 OOVmS DB PflTSIQOK.

MéiâiNr« ré- 355. Loifequife deu^ corpB noëlangés , dont un au moins '^^^^' est à Fëtat solide , opt une grande affinitë chiqojque run pour Vautre 9 cette affinité peut déterminer brusquement ËqotfMïti<m ou une fusion, «^^t il en résulte ordinairechangement de^mpératare. Ainsi Ton peut accélél^ la iSEBÎon de la gla<|H^r des acides ou des sulistances «alifeies qui ont de FaflSmRpour Teau. Dans ce genre d^exl^ëNeiacc il se produit de la chaleur par la combinaison de Teau avec Tacide ou le sel , et du froid par la liquéfaction de la glace. Suivant qu'un de ces effets Temporte sur Tautre , il y a élévation ou ^ussement de température. Par demplcf, si.ron mélange de 1^ glace et de Tacide sulfbri- ^fa»j on aura élévation de température quand la masse de glace aeia moîiidbre et Facide solforique coticentré , tandis qu'on (ditiendra facilement un abaissement de i5 l iè&* audessous de xéro , ai la masse de glace est plus considérable et Facide aolforique étendu d'eau.

£n refixÂdfaiant préalablement les corps dont le mé* devait prpdunre im abaistement de température , on patVenuà obtenir un froid de 65 à 70 dé^^ au*dëssous de B^. Toutefbis, dans le cas des m^anges de glace pilée et de ael marin , oïl ne gngne rien à refroidir d'abord ce» corps > parce que le liquide que kut combinaison tend à £Mtaer se co^i^le à — > ao*" environ ^ ce qui empêche d'ol^r tOMr un froid plus intense 3 lors de la congélation de l'eau satwrée de sel marin , exposée à' un froid suffisant , le sel se piéoipjte^ 6t Féau se coogéle seule , Ce qui prouve que le sel'teatvi et Feaa soot sans action aartudle au-dessous de la*%efi^raftiiPe oà ce |>héaomène a lieu. Voici la disposi* tioo la j^tts avantageuse pour obtenir le maximum de froid : il faut employer trois envelo[>pes ou couches réfiîgérd'tites

VUnCKT-DEUXlkltB LEÇON. 5o5

SQCcesaives : Tenvdioppis extérieure de sel tnariû ^ de glace pilée; la seconde de cfalontmde ^^akkun et de neige -, enfin k mélange central d'acide nitrique ou sulfiiriqae étendu et de neige.

356. La vaporisation produit aussi du froid. Pottr rendre Froid prooe fait très sensible , il faut opérer sur de pelâtes masses de ya^rieatioD. liquide» et augm^ter par quelque moyen énergique la rapidité de leur passage à Fétat gazeux. Par exemple , si d^s Feapace où la yapeur se forme, on place une substance qui l'absorbe à mesure, on aura un abaissement progressif de la température du liqpide. Leslie a produit ce résultat eu plaçant sous le récij^ient de la macbine pneumatique une petite capsule couTerte d'une couche d'eau , et un yk. i83. rase contenait de l'adde sullorique concentré, assez éloigné de la capsule pour que la chaleur développée par la oombinaison de l'eau et de l'acide ne lui fût pas communi* (piée^ Dans cette expérience l'eau se congèle, mais l'éva^ poiBtion continùaut toujours, le froid peut descendre au point de congeler le mercure.

WoUàston a imaginé un appareil dans lequel l'eati se congèle aussi par suite d'une vaporisation rapide. Pour le former on introduit de l'eau dans un large tube fermé des Fie. .184. deux côtés, à l'esbeption d'une petite ouverture par k'^ quelle on chasse l'air en faisant bouillir le liquidé, et que ' \ea ferme lorsqu'il n'y a plus que de la vapeur. Ou place ensuite ce tube verticdement , et l'on entoure sa partie su*^ périeure d'im mélange réfrigérant, la vapeur s'y liquéfie et se congèle S|fr les parois*, l'eàu qui occupe la partie inférifure , foutnissant constamment de nouvelles vapeurs , se refroidit an point de se congeler.

Si l'on met de petits matras de verre pleins d'eau , dans

5o6 COURS DE PBTSIQUB.

un vase rempli d'ëther j liquide dont on accélère la vaporisation sous le récipient de la machine pneumatique , le froid produit transforme en glace Teau des matras. En employant , ^ liquides plus volatiles encore que Féther , tels qpie Tacide sulfureux , on parvient facilement à congeler le mercure. Le froid produit par la vaporisation a été utilisé dans la construction de plusieurs appareUs destinés à faire connaître la proportion d^eau en vapeur que contient l'atmoflphère, et qui seront décrits dans les leçons suivantes. En exposant les lois de Tévaporation à Vair libre (vingt-quatrième leçon) y nous aurons Toccasion d'étudier de non* veaux faits relatifs à l'abaissement de température qu elle peut occasioner.

Chaleur ^^7* ^^ chaleur dégagée ou absorbée lors des variations *d^cimbi-* ï^rusT*®* ^^ ^^ densité des gaz , et le froid produit par h

naisons. vaporisation, s'expliquent facilement par le passage delà chaleur de l'état latent à l'jétat sensible, ou réciproquement ', mais on ne connaît encore aucune explication satisfaisante du fait de la chaleur produite dans les combinaisoM chimiques. Lorsque deux masses m, ni! ^ de substances différentes, ayant des chaleurs spécificpies c et c^, forment en se combinant un corps de masse m -(- m' , dont la capacité mesurée directement est y , s'il y a de la chaleur dégagée durant la combinaison , il semble qu'elle pourrait être attribuée à ce que la chaleur absolue du composé est inférieure à la somme des chaleurs absolues que contenaioit les composans. C'est-à-dire qu en désignant par t^ t', et r, les températures primitives des masses m, ^/, et celle de

leur combinaison , on, devrait avoir • ^ *

/?2ci-f-/w'c'«'>(m-|-/n')yT. Mais cette ini^alité ne se vérifie pas, ou bien la.faible différence qui existe entre ses

YIHGT^DBUXIÈME LEÇON. Soj

deux membres est évidemment insuffisante pour expliquer l'effet produit 9 h quelque point que Ton suppose abaisse le zéro absolu des températures.

£n général on trouve un excès considérable dans la cha* leur produite par une combinaison, dont il paraît impossible de trouver la cause , même en tenant compte des chaleurs latentes correspondant aux changemens de densité ou d'état (pie paraissent éprouver les composans , et qui souvent sont inverses de ce qu us devraient être pour fournir de la chaleulr sensible. Par exemple, la combustion d'un kilogramme de carbone , ou sa combinaison avec Toxigène , donne lieu au dégagement de 7914 tmités de chaleur*, cependant le volume du gaz acide carbonique formé est le même que celui de Foxigène employé , à la même température , et le carbone paraît avoir passé de l'état solide à Tétat gazeux , passage qui devrait absorber uhe grande quantité de chaleur latente.

Pour se rendre compte des phénomènes de ce genre, en partant de Fhypothèse de la matérialité du calorique , il faudrait admettre que dans la chaleur absolue que possède un atome d'un corps simple, la portion qui varie suivant sa position dans un groupé d'atomes sei^lables (§ 35o), diminue dans une grande proportion lorsque cet atome se combine avec une autre substance. Il semble au premier abord que la chaleujr produite par la percussion , par le frottement, et par les combinaisons chimique^, s'expliquerait plus complètement dans Fhypothèse des ondula-» tîoQS, sans adopter de nouveaux prîndpes. On conçoit en effet que des forces mécaniques , et celles quj président aux * combinaisons, doivent imprimer aux molécules des mouvemens vibratoires dont la force vive , étant en rapport

5oS ooirns tm puitstm^tm.

ayec les efforts cfui les produisent, peut être trài coin* «lërable.