CAPILLARITÉ

i24. Le fait fondamental de la capillarité, c'est qu'un tube capillaire, c'est-à-dire, à très petit diamètre, étant plongé dans l'eau, celle-ci s'élève dans l'intérieur du tube.

(a) Le principe d'Archimède s'appliquanl aux gaz comme aux liquides le corps plonge' dans l'air y est prive d'une partie de son poids égale au poids du même volume d'air ; donc il fdudrait le peser dans le vide pour avoir un résultat parfaitement exact, mais on peut négliger cette différence infiniment petite , puisqu'on n'opère jamais ainsi sur les corps de grand volume.

Par capillarité on entend la propriété qu'ont les liquides de s'élever ou de s'abaisser autour des solides qui y sont plongés.

Quand le corps solide immergé est susceptible d'être mouillé par le liquide , celui-ci se dispose autour du solide en formant une surface concave (f. 124); c'est ce qui arrive ponr une lame de Terre sèche plongée dans l'eau. CeJte élévation du liquide sur la surface des corps solides est un effet de l'attraction moléculaire plus grande entre les molécules du corps solide et du corps liquide, que l'attraction qu'ont entre elles les molécules liquides. Celle-ci se trouvent ainsi forcées de se porter sur la surface solide.

Quand le solide immergé n'est pas susceptible d'être mouillé par le liquide, comme une lame de verre sècbe plongée dans du mercure , la surface du liquide prend une forme convexe (f. 123). Cet effet est dû à ce que l'effet de l'affinité des molécules du liquide pour celles du solide est moindre que celui de l'attraction qui s'exerce entre les molécules liquides; puisque celles-ci sont plus attirées les unes vers les autres qu'elles ne le sont vers le solide, il s'ensuit qu'elles devront, auprès de celui-ci , se disposer de manière à être le plus rapprochées possible les unes des autres, c'està-dire , décrire une surface convexe.

Enfin i! est des cas où il n'y a ni élévation ni abaissement des liquides autour des corps solides qui y sont plongés (f. 126); c'est ce qui a lieu pour une lame d'acier, polie et sèche, plongée dans l'eau : cette égalité de niveau résulte de ce que l'effet de l'attraction des molécules du solide pour celles du liquide est égal à celui de l'attraction des molécules liquides entre elles.

123. Comme le solide présente au liquide une double surface ab et ac (f. 127), l'attraclion qu'il exerce sur le liquide a un effet double. Ainsi, pour que le liquide resie disposé perpendiculairement à la surface solide , il faut que l'attraction que les molécules solides exercent sur les molécules liquides, soit égale à la moitié de l'action que celles-ci exeiçent entre elles-mêmes. Pour que le liquide s'élève ou s'abaisse le long de la surface solide, il faut que l'aflracfion des molécules du solide pour celles du liquide, soit plus grande ou plus petite que la moitié de l'attraction que les molécules liquides exercent entre elles.

On mesure la courbure que décrit le liquide au moyen d'une

lunette fixée liorizontalemenl sur un pied vertical le long duquel on peut la faire glisser, et sur l'objectif de laquelle sont tendus deux fils horizontaux et parallèles , l'un fixe et l'autre mobile : on dispose ces deux fils de manière que chacun d'eux coïncide avec Tune des deux limites de la courbure que l'on veut mesurer.

126. ÉLÉVATION OU ABAISSEMENT ENTRE DEUX LAMES OU DANS UN TUBE. Les phénomènes capillaires ne se bornent pas simplement à ce que les liquides se disposent ainsi en surface concave ou convexe sur la surface des corps solides qui y sont plongés , disposition dépendant complètement des attractions moléculaires exercées entre les molécules liquides d'une part et les molécules solides et liquides d'autre part. Non-seulement les liquides prennent des surfaces courbes autour des solides qui y son* plongés , mais encore ils peuvent s'élever ou s'abaisser considérablement au-dessus ou au-dessous du niveau extérieur, entre deux surfaces suffisamment rapprochées , ou dans un tube d'un assez petit diamètre.

Si Ton plonge dans l'eau deux lames de verre, a (f. 128) le liquide se disposera sur chacune d'elles comme il a été indiqué; si Ton rapproche les lames de manière à ce que les deux courbes concaves intérieures de la surface liquide viennent à se toucher, aussitôt le liquide s'élèvera entre les deux lames , b , au-dessus du niveau extérieur.

Les deux lames de verre étant plongées dans le mercure (f. 129) celui-ci décrira autour d'elles des surfaces convexes j rapprochant les deux lames assez pour faire correspondre les deux surfaces convexes intérieures du liquide, celui-ci s'abaissera aussitôt audessous du niveau extérieur. Dans des tubes étroits , cet effet est bien plus prononcé encore; il doit en être ainsi puisqu'un tube peut être considéré comme un assemblage d'une multitude de lames parallèles et disposées en cercle.

127. Il nous reste assavoir pourquoi dans un tube, ou entre deux lames, la surface concave du liquide s'élève au-dessus de ce niveau. Cela est dû à ce qu'une surface concave d'un liquide est moins attirée vers l'intérieur de celui-ci qu'une surface plane, et celle-ci moins qu'une surface convexe. Il doit évidemment en être ainsi, car dans une surface concave (f. 130) nous pouvons

mener la ligne horizontale mn , et isoler ainsi le ménisque amcnh. Ce ménisque attire nécessairement le liquide qui se trouve audessous de lui, en z, et tend à le soulever plus que dans le cas d'une surface plane. Dans le cas de la surface convexe nous voyons au contraire, en menant la ligne horizontale nm, qu'il se fait entre elle et la courhe ach un ménisque vide amcnb (f. 131) et que par conséquent l'absence de ce ménisque liquide fait que la partie inférieure i est moins soulevée qu'elle ne le serait si la surface était plane. La surface convexe devra doue s'abaisser au-dessous de la surface plane, tandis qu'au contraire la surface concave s'élèvera au-dessus de celle-ci. Il est aisé de confirmer ce raisonnement par l'expérience.

En effet, versant de l'eau dans un tube de verre (f. 152) formé de deux branches recourbées a et b , on voit que les deux surfaces concaves décrites par le liquide se tiennent à la même hauteur. Si maintenant l'on enduit de suif la branche a du tube , et qu'on y verse de nouveau de l'eau (f. 133), la surface du liquide sera convexe dans a, et dans la branche b elle sera concave comme auparavant : dans ce cas la surface convexe se tiendra beaucoup plus bas que la surface concave, ce qui ne peut provenir que d'une attraction plus grande exercée sur elle par la masse intérieure du liquide. En donnant de légers coups sur la branche a, où se trouve la surface convexe, celle-ci prend peu-à-peu la forme plane, (f. 134) et aussitôt on voit qu'elle s'élève au-dessus du point où se tenait la surface convexe , mais sans parvenir au niveau de la surface concave, ce qui prouve que le liquide intérieur l'attire plus que celle-ci , et moins que la surface convexe, comme nous avions dû le prévoir par le raisonnement.

Ainsi chaque fois qu'entre deux surfaces assez rapprochées , ou que dans un lube assez étroit il se formera une surface concave, le liquide s'élèvera au-dessus du niveau extérieur , et chaque fois qu'il s'y formera une surface convexe le liquide s'abaissera audessous du niveau.

Dans un tube les élévations ou les abaissements du liquide sont en raison inverse des diamètres : ainsi prenant des tubes dont les diamètres soient entre eux comme les nombres 1 , Vj , '/s > V* » etc. , les élévations ou abaissements seront entre eux comme les nombres 1, 2, 3, 4, etc. Entre deux Inmcs les élévations ou

abaissements sont entre eux en raison inverse des dislances des deux lames, c'est-à-dire, que pour les distances de 1 , 2 , 3 , etc., les élévations ou abaissements seront entre eux comme les nombres 1 , '/j, '/s 5 ^^^' ^^ liquide s'élève ou s'abaisse moitié moins que dans un tube, entre deux lames dont la distance est égale au diamètre de ce tube. Ou mesure comme il suit , ces élévations ou abaissements des liquides dans les tubes ou entre des lames. Le tube ab (f. 135) est plongé dans le liquide que renferme un vase m , posé sur un pied à vis , ce qui permet de placer celui-ci bien horizontalement. On détermine la position de chacun des deux niveaux au moyen d''une lunette posée aussi sur un pied à vis. Cette lunette porte sur sou objectif un fd horizontal que l'on fait coïncider avec Tun des niveaux ; puis on fait descendre ou monter la lunette vis-à-vis de l'autre niveau , en observant au moyen d'un micromètre la longueur qu'elle parcourt sur la tige verticale pq. On détermine le diamètre des tubes de petite dimension, en les pesant vides, puis pleins de mercure. On a ainsi le poids et par suite le volume des liquides; on connait ainsi le volume des tubes, ce qui permet d'en déterminer le diamètre. 128. Lorsque le liquide s'abaisse entre deux corps , ceux-ci sont poussés l'un vers l'autre par leurs parties supérieures; en effet, les deux lames b (f. 129) supporteront sur leurs fiices extérieures une pression latérale plus considérable que celle supportée intérieurement, et par conséquent elles devront se rapprocher. Ea plaçant sur le mercure deux boules creuses de verre (f. 156 a), les boules se rapprocheront par suite de rarrangement de la surface du liquide qui est plus basse entre les deux boules qu'à l'extérieur. ift-

Lorsque le liquide s'élève entre deux corps , comme dans les deux lames 6 (f. 128), il les attire l'un vers l'autre, de manière à les faire loucher par leurs parties supérieures : c'est ainsi que deux boules creuses de verre (f. 156 6) placées sur l'eau seront attirées l'une vers l'autre.

Si deux corps sont placés sur un liquide qui ne puisse mouiller que l'un d'eux, comme deux boules creuses de verre, dont une est enduite de suif, placées sur l'eau (f. 157), le liquide se disposera comme il est indiqué dans la figure, et les deux boules ne pourront se rapprocher l'une de l'autre.

Lorsqu'on place sur un liquide un petit corps dont la densité dépasse très-peu celle du liquide , ce corps pourra surnager si le liquide forme autour de lui une surface convexe. En eflfet, il déplacera alors (f. 158) un volume de liquide plus considérable que le sien propre , et pourra perdre ainsi tout son poids.

C'est par capillarité que la sève s'élève dans les plantes , que l'huile alimente la mèche d'une lampe, que Thumidité s'élève au pied des murailles , qu'un morceau de sucre dont quelques points touchent l'eau , s'imbibe immédiatement jusqu'à son sommet, etc. Enfin , c'est en partie par capillarité que le sang s'élève dans les veines.

129. ENDOSMOSE. Lorsque deux liquides qui peuvent se mêler et qui ont des actions capillaires différentes , sont séparés par une cloison mince et perméable à chacun d'eux , ils traversent simultanément la paroi, mais l'un avec plus de force que l'autre. Il résulte de là que le niveau de l'un de ces liquides s'élève , taudis que celui de l'autre s'abaisse. On dit alors qu'il y a endosmose pour celui-ci , et exosmose pour le premier. Pour observer ces résultats, on se sert de l'endosmomètre (f. 139), dans lequel a est la membrane qui sépare les deux liquides.