C. S. DES SOLIDES ET DES LIQUIDES

588. Il y a trois méthodes pour parvenir à connaître le calorique spécifique des corps solides et liquides. La première est fondée sur ce que la glace à 0° ne peut recevoir la plus petite quantité de calorique sans se fondre : si donc on plonge dans de la glace à 0° un corps chauffé à une température connue, ce corps abandonnera alors tout le calorique qu'il avait absorbé précédemment pour s'élever à cette température , et tout ce calorique

sera employé à fondre de la glace. Eu faisant cette expérience comparativement sur plusieurs corps écliauffés à la même température, on trouve que les quantités de glace fondue diffèrent pour chacun d'eux , ce qui prouve qu'ils n'avaient pas absorbé la même quantité de calorique pour s'élever à la même température. Les quantités de calorique qu'ils avaient absorbé sont évidemment entre elles comme les diverses quantités de glace fondue. Ces dernières représenteront donc exactement les capacités pour le calorique, ou les caloriques spécifiques des différents corps qui ont été employés.

L'expérience dont nous venons d'expliquer le but se fait de la manière suivante : on prend une cuvette déglace à 0°, qu'on peut recouvrir d'un couvercle de glace, et dont on dessèche parfaitement les parois intérieures : puis on y place le corps échauffé, on pose le couvercle , et on laisse au corps le temps de se refroidir : on le retire alors en le desséchant avec un linge dont on connaît d'avance le poids, on recueille l'eau qui provient de la fonte de la glace, et l'on dessèche très-exactement les parois intérieures de la cuvette avec le linge : on pèse l'eau obtenue et le linge imbibé , et , en retranchant de ce poids celui du linge sec , on connaît le poids de la quantité de glace fondue.

Répétant la même expérience sur plusieurs corps égaux en poids et en température (a) , les quantités de glace fondue par chacun

(a) Il n'est pas nécessaire de prendre les corps sur lesquels on opère , toujours à la même température et sous le même poids ; car, étant connue la quantité de glace qu'ils fondent à une certaine température. Il est facile d'en conclure celle qu'ils fondraient s'ils se trouvaient à une autre température et sous un poids diflerent. Supposons , par exemple , qu'un corps ayant un poids de 4 kilogrammes et une température de 20° fonde 1 kilog. de glace . il est évident que 1 kllog. de ce corps n'aurait fondu que / i de kUog. de glace. Pour savoir maintenant quelle quantité de glace aurait été fondue par un kllog. de ce corps à une température déterminée, de SJ^S par exemple, il suffit d'évaluer la quantité de glace qui aurait été fondue si le corps n'avait eu qu'un degré de température (quantité qui sera évidemment connue en prenant le -j^ de celle fondue pour les 20°) et de la multiplier par 37%5. Ce que nous venons de dire ne peut s'appliquer qu'à des températures qui ne sont pas très-élevées ; si on l'appliquait à des températures fort hautes, on obtiendrait des résultats erronés, vu que le calorique spécifique des corps augmente avec l'élévation de la température.

d'eux expriment leur calorique spécifique , en prenant toutefois pour unité celui de l'un d'entre eux ; ainsi, si l'un fond 1 kilogramme de glace, et qu'un autre en fonde deux, et si nous prenons pour unité le calorique spécifique du premier, celui du second sera exprimé par 2.

Comme les chaleurs spécifiques sont rapportées à celle de l'eau, il faut diviser la quantité de glace fondue par chaque corps pour 1° et l'''^- par celle qu'aurait fondue l'eau sous les mêmes condilioDS. Or, celle-ci pour 1° et pour 1^- fait fondre Vts'^' ^^ glace à 0° ou 0^''-,0153; par conséquent, en divisant par ce nombre la glace fondue par chaque corps pour 1° et l***^-, on aura la chaleur spécifique de celui-ci.

389. MM. Lavoisier etLaplaceont inventé un instrument destiné à remplacer la cuvette de glace dont nous venons de parler. Cet instrument qui porte le nom de calorimètre (f. 296) renferme un vase c en fer-blanc et criblé de trous; bb' est un vase plus grand qui enveloppe de toutes parts le précédent, et qui comme celui-ci est muni d'un couvercle. Enfin un troisième yase] dd' enveloppe celui Lb' ^ et porte dans sa partie inférieure un canal à robinet n , tandis que le conduit m appartient au vase bb' . Pour se servir de cet instrument on remplit de glace pilée à 0° , les deux capacités bb' et dd' , on place le corps échauOé dans la cavité c , et l'on couvre de glace les couvercles des trois capacités. Le corps placé en c se refroidit , et fait fondre une partie de la glace de la capacité bb' qui l'enveloppe de toutes parts ; on laisse couler cette glace fondue par le robinet m, et on la recueille avec soin. La capacité extérieure dd' n'est destinée qu'à empêcher l'air de produire par sa température quelqu'eflfet sur la glace qui se trouve en bb' ; oo' est un petit tamis destiné à empêcher qu'il ne tombe des fragments de glace dans le canal m. Le défaut du calorimètre, c'est la différence d'humidité dont peut être imprégnée la glace de la capacité moyenne j avant et après Texpérience.

390. La seconde méthode employée pour trouver le calorique spécifique des corps est celle des mélanges. Elle consiste à mêler un corps à une température connue avec un autre corps dont la température est ëgalemebt connue et qui doit servir d'unité , et à observer soigneusement la température du mélange. Un exemple fera comprendre aisément l'emploi de celte méthode. En mêlant

«u kilogramme d'eau à 10° avec un kilogramme de mercure à 72°, par exemple, on oblienl un mélange à 12°j ainsi la température de l'eau s'est élevée de 2° , tandis que celle du mercure s'est abaissée de 60° : donc la quantité de calorique qui tenait le mercure élevé de 60° , n'a pu élever l'eau que de 2° , ce qui indique que le calorique spécifique du mercure est à celui de l'eau " 2 I 60 ofl X 1 I 50. La capacité pour le calorique de l'eau est donc 50 fois plus grande que celle du mercure.

Le vase dans lequel on fait le mélange d'eau et du corps étudié, doit être en métal mince et porté par trois pointes déliées, afin qu'il y ail le moins possible de perte de chaleur. Pour la même raison , il faut faire eu sorte que la température du mélange dépasse peu celle de l'air environnant. Si la substance étudiée exerce quelqu'action chimique sur l'eau, il faut la renfermer dans un petit vase métallique à parois minces et à très-grande surface, et plonger le vase entièrement, de manière que l'équilibre de température s'établisse très-prompteraent. C'est pour satisfaire à celte dernière condition qu'on met les corps solides sous forme d'anueaux plats et très-minces. On chauffe ordinairement les corps soumis à l'expérience par le moyen de l'eau bouillante.

591. La troisième méthode est celle du refroidissement : elle est fondée sur ce principe que deux mêmes surfaces également rayonnantes perdent dans le même temps une même quantité de calorique," lorsqu'elles sont à la même température. Si donc on prend des volumes égaux de deux ou plusieurs corps, qu'on les échauffe à une même température (après leur avoir donné la même surface par l'application de couches de vernis), et qu'on les laisse refroidir ensemble, suspendus librement dans l'air, la durée du temps employé par chacun d'eux pour se refroidir également, fera connaître son calorique spécifique. En effet , pour un certain intervalle de température la quantité de calorique abandonné par un corps est nécessairement proportionnelle à sa masse et à son calorique spécifique. Donc, si m et m' désignent les masses des deux corps, c et c' leurs caloriques spécifiques , et que / — /' représente l'abaissement de température, il est évident que les quantités de chaleur perdues seront représentées par les expressions mc(t — /') et m' c' (t — ■ /O puisque toutes choses sontégalts d'ailleurs pour les deux corps j il est évident aussi que les quantités totales de ea-

lorique perdues seront entre elles comme les temps employés , et que ceux-ci étant représentés par T et T' on peut poser mc{t—t')\m'c'{t—t')\\ T\ T onmc\m< c'W T; T'. Dans cette proportion on peut remplacer m etm' j qui expriment les masses des deux corps , par leurs densités connues (puisque les corps sont pris sous un même volume leurs masses sont entre elles comme les densités d et d') et poser la proportion de \ d' c' \\ 3** T'.

La valeur de c' est seule inconnue, car il est inutile de dire qu'il faut que c soit connu d'avance ou qu'il soit pris pour unité. Quand les corps étudiés sont liquides ou en poudre , on les place dans un vase d'argent à parois minces et d'un petit volume.

592. En opérant diaprés les méthodes que nous venons de faire connaître on a trouvé pour capacités de calorique :

De l'eau 1,0000

Plomb 0,0282

Bismuth 0,0288

Or 0,0298

Platine 0,0314

Mercure 0,0330

Étain 0,0475

Antimoine 0,0507

Argent 0,0557

Zinc 0,0927

Cuivre 0,0949

Fer 0,1105

Soufre • . . . 0,1880

Acide sulfurique 0^3346

Huile de térébenthine 0,4720

Huile d'olive 0,4906

Alcool 0,6450

Il est facile de conclure qu'il faut d'autant plus de chaleur pour élever la température d'un corps qu'il a plus de capacité pour le calorique. On voit aussi pourquoi un morceau de fer rouge jeté dans l'eau froide en échauffe très-peu la température ; si au contraire on met ce morceau de fer froid dans l'eau chaude, sa température s'élève beaucoup sans que l'eau perde plus que quelques degrés.

- 593. A mesure que la température s'élève davantage, les corps

( 281 ) solides et liquides absorbent une plus grande quantité de calorique pour s'élever d'un même nombre de degrés. En effet, mettant par exemple dans le calorimètre de Lavoisier un kilogramme de fer à 50° , puis un kilogramme de fer à 100° , on trouve que la quantité de glace fondue dans le second cas est plus du double de celle fondue par le kilog. de fer à 50°. Cela prouve évidemment qu'en passant de 50° à 100° le kilogramme de fer avait absorbé plus de calorique qu'il n'en avait absorbé en passant de 0° à 50°. La capacité des corps pour le calorique augmente donc avec la température. Cependant la chaleur spécifique de l'eau est constante de 0° à 100°. La chaleur spécifique de la glace est d'environ les 0,9 de celle de l'eau, comme on a pu s'en assurer, par exemple, en plongeant dans de l'alcool refroidi à 0° un vase contenant de la glace à — 20° , et en observant la température qui en est résultée. Etant p le poids de l'alcool, c son calorique spécifique et / le nombre de degrés dont il a baissé, et étant p' le poids de la glace , c' son calorique spécifique et /' le nombre de degrés qu'elle a gagnés, on aura pet = p'c't' ; car le premier membre de cette équation représente la chaleur cédée à la glace, et le second celle qu'elle a reçue ; or, dans ces deux valeurs , c seule est inconnue.

394. MM. Dulong et Petit ont découvert que la capacité pour le calorique d'un corps simple, multipliée par le poids de l'atome de ce corps ^celui de l'oxigène étant représenté par 1) donne toujours un produit qui est d'à peu près 0,375. Les poids atomiques des corps simples sont'donc en raison inverse des capacités calorifiques de ceux-ci ; appelant les premiers p et /)' et les secondes Cet C, on a ainsi p\ p' W C \ C. D'ailleurs, comme les capacités calorifiques des corps sont prises sous un même poids , il est évident que dans ces poids les nombres d'atomes n et n' sont en raison inverse de leurs poids relatifs p el p' „ et qu'on a n' \ n y, p \ p'. Représentant par c et c' les capacités calorifiques des atomes , on trouve entre celles-ci et les capacités calorifiques des corps eux-mêmes la proportion C \ C \\ en \ c'n' . Cette proportion, comparée à la première, données \ p' W c'n' \ en, et celle-ci, comparée à la seconde, donne n' \ n \\ en' * en j d'où il résulte c = c'. Nous trouvons donc ainsi que les atomes

des corps simples possèdent des chaleurs spécifiques égales.

( 282 ) 595. On peut avoir recours à la méthode des mélanges pour déterminer la température d'un foyer. Pour cela on place dans celui-ci une masse de platine dont on connaît le poids p' et la capacité calorifique c' , afin qu'elle en prenne la température ; on la plonge ensuite dans de l'eau dont on connaît le poids p , le calorique spécifique c et la température : par le contact , la masse de platine et l'eau prennent une température commune qu'on observe avec soin ; soit t le nombre de degrés connus que l'eau aura gagnés , et t' le nombre de degrés inconnus que le platine aura perdus : on aura pet = p'c't' , formule dans laquelle t' seule est inconnue; ajoutant la valeur de i' à la température que le platine possède actuellement , on saura quelle était celle qu'il possédait au sortir du foyer. Dans cette évaluation il faut avoir soin de prendre pour c' une valeur correspondante à la température observée.