PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES ET GRAVITATION

UNIVERSCW:^-»

GHAPÏtlLE I

4 . Objet de la physique. — Le mot physique vient d'un mot grec qui signiûe nature, parce que les anciens comprenaient sous le nom de physique, l'étude de la nature entière; faisant entrer dans le domaine de cette science, la mécanique, Y astronomie, la chimie, la botanique, la zoologie, la médecine, V astrologie même, et la divination soit par les astres, soit par l'observation de la physionomie.

De nos .jours, la physique est bien plus limitée. En effet, laissant de côté les sciences et les arts que nous venons d'énumérer, elle a simplement pour objet V étude des 'phénomènes qui se manifestent dans les corps terrestres inorganiques, sans modification de leur substance.

Nous disons les corps terrestres, parce que les phénomènes que

présentent les corps célestes sont du domaine de l'astronomie ; et corps inorganiques^ parce que les phénomènes qu'on observe dans les corps organiques, comme les plantes el les animaux, sont du ressort de la botanique et de la zoologie. Enfin, la restriction que la physique ne traite que des phénomènes qui n'entraînent point de changement dans la composition des corps est nécessaire, car il est une autre science, la chimie, qui, elle aussi, s'occupe des phénomènes que nous offrent les corps terrestres, mais seulement quand la substance de ces corps est modifiée par la séparation de leurs éléments, ou par l'addition d'éléments nouveaux.

Par exemple, lorsque, par le refroidissement, l'eau passe à l'état de glace , et qu'ensuite , en la chauffant, cette glace se transforme de nouveau en eau, on retrouve exactement le même liquide qu'auparavant; non- seulement toutes ses propriétés sont les mômes, mais la substance qui le compose est identiquement ce qu'elle était. Le passage de l'eau à l'état de glace et le retour de celle-ci à l'état liquide, sont donc des phénomènes physiques. De même, lorsqu'un objet fragile, un vase de porcelaine, vient à tomber, il se brise, mais chaque fragment conserve rigoureusement la même composition. La chute du vase et sa rupture contre le sol sont donc encore des phénomènes physiques.

Au contraire, lorsque du bois brûle, sa substance est profondément modifiée. Le bois, qui est formé de différentes espèces de matières , est décomposé : une partie de ses éléments se dégage dans l'atmosphère sous forme de fumée, tandis que l'autre donne lieu à un résidu composé de condre et de charbon. En un mot, la substance qui constitue le bois est disparue et remplacée par d'autres tout à fait différentes. La combustion du bois est donc un phénomène chimique.

2. Matière, corps, masse, densité. — On nomme matière tout ce qui peut affecter un ou plusieurs de nos sens, c'est-à-dire tout ce dont nous pouvons reconnaître l'existence par la vue, l'ouïe, lo tact, le goût ou l'odorat.

Tout objet matériel est un corps : une pierre, un arbre, un njeuble, l'eau, l'air, sont des corps.

La masse d'un corps est la quantité de matière contenue dans ce corps. A voluijie égal, les différentes substances contiennent, en

général, des quantités de matière très -différentes. Par exemple, il sera démontré bientôt que, sous le môme volume, le plomb contient à peu près onze fois plus de matière que l'eau, et l'or dixneuf fois plus. Ce qu'on exprime en disant que la masse du plomb égale onze fois celle de l'eau, et la masse de l'or dix-neuf fois celle du même liquide. On indique qu'un corps a plus de masse qu'un autre, à Yolume égal, en disant qu'il est plus dense, en sorte que la densité d'un corps, par rapport à un autre, est un nombre qui exprime combien le premier corps contient de matière comparati- .vementau second.

3. Corp* shnples et oorps composés. — En présence des corps si nombreux et si variés que nous présente la nature, il est curieux de rechercher si chacun d'eux est formé d'une substance propre, ou si un petit nombre de substances élémentaires, en se groupant entre elles, peuvent donner naissance à l'eau, à l'air, aux roches, aux plantes, aux animaux; enfin, à tous les corps qui se présentent à notre observation. Les philosophes de l'antiquité n'admettaient, dans la nature, que quatre éléments : la terre , Veau^ Y air et le feu; ce n'est que dans les temps modernes, depuis un siècle environ, que les chimistes et les physiciens sont parvenus à décomposer et à recomposer tous les corps qui sont formés de plusieurs substances, et à y trouver soixante-deux éléments, qu'on désigne sous le nom de corps simples, pour exprimer qu'ils ne contiennent chacun qu'une seule espèce de matière; tels sont tous les métaux, V oxygène, V hydrogène, V azote, le soufre, le charbon ou carbone^ \e phosphore, le chlore, etc.; tous les autres corps de la nature sont composés, c'est-à-dire formés par la combinaison de deux, de trois, de quatre corps simples au plus, car chaque corps composé ne renferme jamais qu'un petit nombre de corps simples. Par exemple, l'eau est composée de deux corps simples : l'oxygène et l'hydrogène; le bois de trois: le carbone, l'oxygène et l'hydrogène; les chaires des animaux de quatre : le carbone, l'oxygène, l'hydrogène et l'azote.

4. Composition intime des oorps, molécules, atomes, forces moléculaires. — De nombreuses propriétés des corps font voir qu'ils ne sont point formés d'une matière continue et compacte, comme ils le paraissent, en général, mais qu'ils sont des agglomérations

4 IfOTIONS FABLIMINAIRES.

de parties matérielles excessivement p^etites, qu'on nomme atomes: Ceux-ci, en se groupant entre eux, forment des parcelles matérielles encore extrêmement petites qu'on appelle molécules; et, enfin, les molécules, en s' unissant entre elles, donnent naissance aux différents corps qui existent dans la nature. Vu leurs petites dimensioQg, les atomes et les molécules sont complètement invisibles et impalpables. Les poussières les plus ténues qu'on voie en suspension dans l'atmosphère, sont bien loin d'être de simples molécules , car elles en contiennent encore un nombre C/Onsidérable.

Or, les mêmes propriétés qui ont conduit les physiciens à admettre l'existence des atomes et des molécules, leur ont fait reconnaître que ces petites parties des /Corps ne se touchent pas, mais sont simplement juxtaposées , en conservant entre elles des intervalles extrêmement petits, que nous étudierons bientôt sous le nom àQ pores (iO).

Mais alors, dira-t-on, comment se fait-il que les corps ne tombent pas d'eux-mêmes en poussière? Qu'est-ce qui leur donne la solidité, la dureté? Enfin, quel est le lien invisible qui unit les atomes et les molécules? Ce lien est une attraction réciproque que les parties constituantes des corps exercent les unes sur les autres, et en vertu de laquelle elles tendent toujours à se rapprocher, de la même manière que l'aimant attire le fer.

Cette force attractive, qu'on désigne sous le nom d'attraction moléculaire, n'est pas la seule force qui agisse sur les petites parties dont les corps sont composés, sinon ces parties seraient immédiat>ement en contact, ce qui n'a jamais lieu. Elles obéissent encore à une force de répulsion, en vertu de laquelle elles tendent sans cesse à s'écarter, et qui a pour cause la chaleur. L'expérience montre, en efiet, que toutes les fois qu'on chauffe un corps, son volume augmente, ce qui indique que les molécules s'écartent, et qu'au contraire, lorsqu'on le refroidit, son volume diminue, ce qui prouve que les molécules se rapprochent.

En résumé, on peut donc dire que tous les corps sont formés de parties excessivement petites qui ne se touchent pas, mais sont maintenues à des distances infiniment petites les unes des autres par l'action combinée de deux principes opposés : l'un attractif,

* ^-frOTIONS PaâtlMIMAlAES.. 5

Tautre 'f(^>u]sif. C'est-à-dire que dans le monde physique conxime dans le monde moral, dans la matière brute comme dans les ètfes sensibles, tout n'est qu'attraction et répulsion, rapprochement et éloignement, sympathie et antipathie. De ces deux principes, l'attraction et la répulsion, toujours aux prises, tantôt vainqueurs, tantôt vaincus, résultent les trois états des corps que nous allons considérer.

5. Dîven étati des corps. — Quand on compare entre eux les différents corps qui se rencontrent dans la nature, ils présentent des caractères qui permettent de les diviser en trois classes bien distinctes : les solides, les liquides et les gaz,

4* On nomme solides tous les corps qui possèdent une dureté plus ou moins grande, et conservent par eux-mêmes la forme qui leur est naturelle, ou celle que l'art leur a donnée. Tels sont les bois, les pierres, les métaux, du moins dans les conditions ordinaires de température. Dans ces corps, l'attraction moléculaire est généralement très- grande, ce qui est cause de la résistance qu'on rencontre lorsqu'on veut les séparer en plusieurs parties, ou modifier leur forme.

2° Les liquides sont des corps qui ne présentent aucune dureté et ne possèdent aucune forme propre, mais prennent immédiatement celle des vases dans lesquels on les verse: tels sont l'eau, le vin, le lait. Dans les liquides, l'attraction moléculaire est sensiblement en équilibre avec la force répulsive de la chaleur, ce qui est démontré par la facilité avec laquelle leurs molécules peuvent glisser les unes sur les autres, et par le peu de résistance qu'on rencontre lorsqu'on y plonge un corps.

3* Les gaz , qu'on désigne aussi sous le nom de fluides aéri-formes, à cause de l'analogie qu'ils ont avec l'air, sont des corps extrêmement substils et légers ; tels sont l'oxygène , l'hydrogène, Tazote, l'acide carbonique, le chlore; l'air, au milieu duquel nous vivons, est un mélange d'oxygène et d'azote. Sauf un petit nombre, qui sont colores, les gaz sont invisibles. C'est ce qui fait qu'un vase de verre plein d'air, nous paraît ne rien contenir. Il en est de même s'il est plein d'hydrogène, d'acide carbonique ou de tout autre gaz incolore. Dans les gaz, la force répulsive que la chaleur exerce entre les molécules l'emporte sur l'attraction mo-

léculaire (4), d'où il résulte que ces corps tendent toujours à augmenter de volume. Cette propriété sera étudiée bientôt sous les noms ^q force élastique^ de tension^ d'expansibilité des gaz. Un grand nombre de corps peuvent successivement passer par les trois états qu'on vient de considérer. Par exemple, l'eau, par un froid intense, est solide; à la température ordinaire, elle est liquide ; chauffée davantage, elle se transforme en un fluide aériforme qu'on nomme vapeur, et qui est tout à fait analogue aux gaz. Le soufre, la plupart des métaux, présentent les mêmes phénomènes.