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ci-dessus, ni songer à se servir du siphon pour vérifier le principe de Torricelli, attendu que nous avons ici, non pas un orifice en mince paroi, mais un tube long par rapport à son diamètre» et sur les parois duquel se produisent des frottements d'autant plus grands que le liquide va plus vite. Ce cas de Técoulement en mince paroi est en quelque sorte un phénomène théorique, très difficilement réalisable, exprès imaginé pour éliminer du raisonnement les questions , de frottement sur lesquelles on a peu de renseignements précis. Grâce à cette suppression, on est arrivé à une formule simple, mais cette formule, en revanche, est quasi sans emploi quand il s'agit d'étudier les lois de la circulation de l'eau dans les canaux, les rivières, les fentes du sol, les masses sableuses ou autres qui sont perméables à Teau. Cette question étant de celles que la météorologie doit envisager à propos de la pénétration des pluies, nous n'en dirons que ce qui est le mieux connu, et est destiné à nous être le plus utile.

38. Phénomènes d'adhésion moléculaire. — Lorsqu'on plonge un solide dans un liquide, il se produit en général entre eux une adhérence. Le solide ressort couvert d'une couche liquide qu'il semble, au premier abord, très facile d'en détacher, mais qui, en réalité, lui est fortement adhérente, résiste quand on la secoue même énergiquement, et ne peut, en réalité, en être détachée que par deux moyens : en la laissant s'évaporer, c'est-à-dire en mettant enjeu cette force énorme qui fait qu'un liquide émet des vapeurs, quelle que soit la pression qu'on exerce sur lui, ou en essuyant, c'est-à-dire en mettant en jeu une force d'adhérence plus grande, celle du linge ou du papier buvard. Cette force d'adhésion e§t en effet variable pour un même liquide avec les divers solides, et pour un même solide avec les divers liquides. M. Chevreul a montré que du kaohn imbibé d'huile et plongé dans l'eau s'imbibe d'eau et laisse remonter l'huile, tandis que de la terre à foulon imbibée d'eau happe l'huile.

L'adhérence des solides pour l'eau est en général telle, que lorsqu'un solide a été mouillé, il est tapissé d'une cou-

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che liquide très adhérente. Lorsqu'un tube sert à la circulation de l'eau, il n'y a pas, en réalité, frottement du liquide sur le solide» mais du liquide sur la couche collée à sa paroi, et qui se trouve, par suite, douée à la fois des propriétés des solides, eu égard à son immobilité, et de celle des liquides, eu égard aux frottements qu'exercent sur elle les couches mobiles, et qui seraient certainement plus grands s'il y avait frottement entre liquide et solide.

39. Viscosité des liquides et des gaas. — Nous avons admis, en hydrostatique, que les frottements d'un liquide sur lui-même étaient nuls. En réalité, il n'en est pas ainsi, et les liquides sont plus ou moins visqueux. Tout mouvenient provoqué dans leur intérieur et encore plus à leur surface, n'est pas borné aux molécules directement intéressées par la force agissante, mais s'étend par voie de communication latérale à des régions qui semblaient ne pas devoir y prendre part; tout effort exercé en un certain point se diffuse comme chez les solides (§ 11) jusqu'à une certaine distance. On le montre par les expériences suivantes. .

A la surface de l'eau parfaitement tranquille d'une large éprouvette à pied; on fait tomber quelques fragments imperceptibles de carmin d'indigo ou d'une autre matière colorante soluble dans l'eau. Chacune de ces parcelles, retenue quelque temps à la surface par un phénomène de capillarité, y donne naissance à une fine gouttelette colorée, un peu plus lourde que l'eau, qui, au lieu de tomber au fond du vase en droite ligne, en laissant derrière elle une traînée à peine colorée, s'y développe en couronnes élégantes animées d'un mouvement tourbillonnaire, et qui vont en s'élargissant de plus en plus. Chacune d'elles reste en outre unie à son point de départ par une surface conique ondulée, qui forme en quelque sorte l'enveloppe des positions et des développements graduels de la couronne, et l'ensemble constitue une coupe renversée du plus bel effet. Avec une goutte d'une solution faiblement concentrée de fluorescéine qu'on fait arriver doucement à la surface de l'eau, on voit tout de suite, si celle-

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ci est bien tranquille, se dérouler un anneau fluorescent qui descend en s'élargissant et en donnant lui-même naissance à une végétation d'anneuux secondaires. On voit qu'il y a eu ici communication latérale de mouvement, tout à fait analogue aux phénomènes que détermine la pénétration d'un objet dans du sirop de sucre, et qui se traduisent par les ondes qu'on y remarque. Il y a donc dans les liquides une certaine viscosité, plus faible dans Téther que dans Teau, dans l'eau que dans l'huile, toujours très petite, et c'est pour cela que les mouvements lourbillonnaires persistent, mais toujours sensible, et c'est pour cela qu'ils prennent naissance.

II en est de même dans les gaz. La formation des anneaux liquides que nous venons de signaler a tout à fait son équivalent dans la production des couronnes par les bulles d'hydrogène phosphore s'enflammant dans l'air, ou des couronnes de vapeur que, pendant les temps calmes, on voit sortir par la cheminée d'une machine à vapeur. On peut éteindre une bougie en la plaçant derrière une bouteille sur laquelle on souffle, et cela par suite d'un entraînement latéral d'air dû à. un phénomène de viscosité. Rien ne met mieux en évidence cette viscosité que les spires et les volutes capricieuses de la fumée d'une cigarette dans un air tranquiUe, dans lequel elle s'élire et se contourne à la façon d'un gaz pâteux.

Il se fait des adhérences de même nature entre les solides et les gaz. Le verre se couvre à l'air d'une couche gazeuse invisible, mais fortement adhérente, qui ne disparait pas de la surface d'un ballon de verre quand on le remplit d'eau, qui ne s'élimine que peu à peu avec la vapeur quand le hquide est porté à l'ébuUition, et qu'on ne détache qu'en allant décaper la surface du verre avec un acide puissant, comme l'acide sulfurique. Avec les corps poreux, ces phénomènes de teinture superficielle deviennent des phénomènes d'imprégnation gazeuse que nous retrouverons bientôt.

Avec les gaz, on retrouve encore des phénomènes analogues. Qu'on fasse arriver doucement à Ja surface d'un fragment de drap tenu horizontal, un peu de fumée de ciga-. rette, on la verra s'étaler à la surface malgré sa tendance à

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s'élever, et s'y immobiliser quelque temps, grâce à Tadhérence du gaz pour le solide et pour lui-même. C'est par suite de cette espèce de solidarité qui s'établit entre les corps pelucheux et les gaz, que les plumes, les édredons, la laine, les tissus même peu serrés sont une protection si puissante contre les pertes de chaleur. Ils servent de réseau à un matelas d*air qu'ils maintiennent presque immobile, et une partie de l'effet refroidissant des toiles métalliques doit être attribué à des phénomènes de même nature.

40. Imprégnation des solides par les liquides et les gaz. — Grâce à ce double phénomène de l'adhérence du liquide pour lui-même et pour le solide, on peut tenir un liquide suspendu, et soustrait en apparence aux lois de la pesanteur, en imbibant avec ce liquide un corps poreux, tel qu'une éponge, ou, mieux encore, une masse de terre ou de sable siliceux. En mettant dans un entonnoir du sable siliceux, qu'on peut prendre assez gros, on peut verser du liquide dans l'entonnoir, même en quantité assez grande, en ayant soin seulement de laisser au sable le temps de bien s'humecter, sans qu'il coule rien par la partie inférieure. On arrive ainsi à un équilibre très stable, correspondant à la dose maximum d'eau que le sable peut retenir. Si alors on verse, à la partie supérieure de la masse, de l'eau goutte à goutte, on voit, pour chaque goutte introduite, une goutte égale se détacher instantanément de la partie inférieure. Au point de vue de la transmission des pressions, la masse se comporte comme si elle était liquide, mais le liquide qu'elle contient est comme solidifié vis-à-vis de la pesanteur.

41. Changement de composition sur la surface de contact d^un liquide et d'u n solide. — C'est ici que vient se placer un autre phénomène qui a son importance. Employons, au lieu d'eau, pour humecter le sable, dans l'expérience de tout à l'heure, une solution titrée, par exemple à 1 p. 100, d'une substance organique ou minérale quelconque, et comme il s'agit d'observer des actions de parois, multiplions-les

en prenant du sable fin ou même un corps poreux réduit en poudre, par exemple de la poudre de charbon. Quand la masse sera saturée de la solution, versons-en quelques gouttes de plus à sa surface. Nous verrons couler au bas de Tentonnoir une quantité de liquide égale, mais, presque toujours, la composition centésimale du liquide ainsi recueilli ne sera pas la même que celle de la liqueur initiale. Tantôt la concentration sera plus grande, parce que Tadhésion du solide pour le dissolvant sera plus forte que pour la substance dissoute ; le plus souvent elle sera plus faible, parce que le solide aura retenu la substance en solution en plus grande proportion que l'eau, et la couche liquide adhérente à sa surface sera par conséquent plus concentrée que la liqueur qui aura servi à Thumectation.

Un solide mis en contact avec une substance dissoute exerce donc aussi sur elle une certaine attraction. La terre arable, en particulier, mélange de substances chimiques très diverses, exerce sur les eaux qui la pénètrent et la parcourent des phénomènes de sélection et de purification tels, que beaucoup de matières fertilisantes (potasse, ammoniaque, matériaux organiques) sont retenues dans les couches supérieures du sol, et que les eaux les plus impures à la surface, lorsqu'elles ont subi sur une certaine profondeur cette filtration capillaire, deviennent à peu près absolument exemptes de matières organiques, et ne contiennent, en fait de substances dissoutes, que celles qu'elles ont disputées victorieusement à la terre ilorures, nitrates, sels de soude), ou qu'elles ont empruntées aux parois des roches avec lesquelles elles ont été en contact.

42. Adhésion des solides pour les corps en suspension dans Teau. — Cette attraction à distance, que la paroi d'un méat capillaire exerce sur le liquide contenu dans le méat, s'exerce aussi sur les substances en suspension. C'est ce dont témoignent l'effet des filtres en papier, des filtres industriels, l'emploi très ancien du charbon pour la purification de certains liquides, etc. Il ne faudrait pas croire, en effet, que si tous ces appareils clarifient les liquides

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jette, c*est que la dimension de leurs méats capillaires est inférieure à celle des corps qu'ils arrêtent, et que ceux-ci sont en quelque sorte retenus mécaniquement comme des grains de blé sur un crible ou de la salade dans un panier. En examinant au microscope, à un faible grossissement, du papier à filtre imbibé d'eau, on voit que les filaments qui le constituent, tout en étant fortement enchevêtrés, laissent pourtant entre eux desjours^ des conduits irréguliers, dont la dimension est au moins d'une centaine de fois supérieure à celle des plus fins éléments d'un précipité de sulfate de baryte ou d'oxalate de chaux que ce papier peut retenir. Dans ces jours s'entrecroisent lâchement des filaments plus ténus, provenant des fibres du coton, mais entre ces filaments, il y a encore de larges passages ouverts aux molécules de sulfate de baryte, que celui-ci traverse en effet au début de la filtration.

Si on regarde de nouveau ce papier quand il a rempli son rôle de filtre, surtout si c'est au commencement de la filtration et s'il est peu chargé, on constate que ses filaments sont couverts d'un dépôt adhérent et encore pulvérulent, d'une véritable gaîne de sulfate de baryte ou d'oxalate de chaux, qui a été ainsi appelé à distance et séparé du liquide par un phénomène d'attraction et d'adhésion moléculaire, tout à fait analogue à celui qui fixe sur un tissu la matière colorante d'un bain de teinture. Ces manchons qui entourent les filaments grossissent peu à peu, forment des amas et finissent, en se reliant les uns aux autres, par boucher les pores du papier, mais il n'en est pas moins certain qu'à l'origine l'action dont résulte la filtration a commencé par s'exercer à distance, entre le coton du papier et le sulfate de baryte en suspension. Elle s'exerce ensuite, du reste, entre le sulfate de baryte flottant et le sulfate de baryte arrêté, et ce n'est tout à fait qu'à la fin, quand les pores commencent à se boucher, qu'on a le droit d'y voir une action mécanique analogue à celle du crible. Mais il n'y a aucune raison pour croire qu'à la fin, les choses se passent autrement qu'au commencement.

Si on augmente l'épaisseur du filtre traversé parle liquide, ou si, ce qui revient au même, on diminue suffisamment la dimension des espaces capillaires traversés par l'eau, on augmente les chances de rapprochement dont peut résulter l'attraction adhésive, et on arrive à dépouiller un liquide de tout ce qu'il renferme en suspension. C'est ainsi que le filtre Chamberland, formé d'argile poreuse cuite avec des soins particuliers, peut arrêter au passage les germes d'infusoires les plus petits que l'eau contienne, et dont quelques-uns ont une dimension certainement inférieure à 1/2 000 de millimètre. Les canaux poreux dont est percé le filtre sont au moins cent fois plus grands.

On prouve par l'expérience cette attraction d'un solide pour les corpuscules en suspension dans le liquide qui le baigne, en faisant couler dans un tube étroit, mais non capillaire, de l'eau tenant en suspension de Toxalate de chaux qu'on remplace ensuite par de Peau pure. Quand celle-ci coule limpide, on a le droit de croire que le tube est propre. Il y a pourtant, collée contre la paroi, une certaine quantité d'oxalate de chaux maintenu par adhésion. Pour l'entraîner, on n'a qu'à interrompre le courant d'eau pure par une bulle d'air qui change, comme nous le verrons bientôt, le jeu des attractions moléculaires, et ramone le tube en poussant le précipité devant elle.