SOLIDIFICATION

dessous de 0° l’enu continue à se dilater comme elle le l'ait de ¥ à 0° ; mais le moindre mouvement vibratoire, l’introduction de la plus petite aiguiHe de glace dans la liqueur, suffisent pourumener la congélation partielle de la masse liquide, et tout remonte à 0?. Le phosphore qui fond à 44°, 2 peut être facilement amené à la température ordinaire sans se solidifier. Pour rendre cette surfusion manifeste, il suffit de jeter le phosphore dans l’eau à 60°; il tombe au fond du vase et devient liquide: si l’on renouvelle ensuite cette eau avec précaution et qu’on lui substitue de l’eau de plus eu plus froide,- on peut amener le phosphore à une température même inférieure à la température ordinaire, sans qu’il cesse d’être liquide. M. Ed. Dessins, à qui l’on doit, sur ce sujet, de très-curieuses expériences, a pu faire descendre le phosphore liquide à une température tellement basse, qu’au moment de sa solidification brusque, la chaleur latente qu’il restitue est insuffisante, pour le ramener à sa température de fusion.

• 356. II. Quand un liquide qui mouille est contenu dans un tube capillaire. — M. Sorby a constaté, en faisant usage de tubes de verre de ~ de millimètre de diamètre, que l’eau peut être conservée à l’état liquide jusqu’à — 17°; passé ce degré, la congélation a lieu, saus qu’il soit nécessaire de recourir à une agitation préalable. Ce résultat explique la résistance qu’oppô- ’ sent à l’action du froid certaines plantes dont les tissus sont traversés par des canaux très-étroits. Les liquides que ces canaux renferment, ne se omgèlent pas, quoiqu’ils descendent au-dessous de zéro.

357. III. Quand certaines dissolutions salines sursaturées sont soustraites <i l'action de l'air. — Dans un tube de verre effilé (fi;/. 176) par un bout, introduisez une solution chaude et concentrée de sulfate de soude dans l’eau ; fuites bouillir la dissolution pour cfiasser l’air du tube cl le remplacer par de la vapeur d’eau ; fermez la pointe effilée avec le dard du chalumeau et laissez refroidir la liqueur. Cette dissolution, quoique revenue à la température ordinaire, quoique renfermant plus de sulfate de soude quelle n’en peut dissoudre à la température acluelle, ne laissera rien dé-

Fig. ils.

poses. Mais, sil’on vient a briser la pointe effilée. l'air extérieur ruulre eu sifflent, et la liqueur se prend en masse, eu dégageant de la chaleur. On voit les aiguilles cristallines sc former d'abord à la surface libre du liquide, et de là. s'étendre de plus en plus en rayonnant, jusqu’au point d'envahir In dissolution tout entière.

338. Deuxième loi de u oolidUcatlou. — Pendant nulle la durée de la solidification d’un corps, la tcnqicralure ue change pas. Cela lient au dégagement de la chaleur latente. Nous ne donnerons qu'une seule preuve à l’appui de celte explication. C’est le lait cité plus liant de l’eau qui. demeurée liquide à — 20”. remonte subitement à 0”, eu se congelant partiellement. Or, aucune source étrangère n’a fourni la chaleur nécessaire pour élever, de 20 degrés, la température de la masse d’eau sur laquelle on expérimentait ; il faut donc admettre que e'est l'eau plie-même qui l’a fournie en se congelant ; la chaleur latente redevient alors chaleur sensible. Nous prouverons d’ailleurs, au chapitre de la Calorimélrie, que, pour un même corps, la chaleur latente dégagée pendant la solidification est exactement égale à la chaleur latente absorbée pendant la fusion.

3u0. Cm» particulier qiir présente l’eau an moment de m solididen* . tien. — En général, un liquide, en ne solidifiant, se contracte. — Mais il y a des exceptions, et les observations déjà faites à propos de la deuxième loi delà fusion concernent aussi la solidification. Nous n'y reviendrons pas; nous ajouterons seulement quelques détails sur le phénomène d'expansion présenté par la glace 'au moment de sa formation. Le |K>ids spécifique de la glace à 0” étant 0,918. taudis que celui de l’eau liquide est 0.999873. on s’explique que. pendant l’hiver, les glaçons flottent à la surface des rivières. En outre, la force d’expansion de la glace étant très-grande au moment de sa formation, on voit pourquoi les vases qui contiennent l’eau se brisent au moment des gelées, pourquoi les jeunes pousses des plantes ont leurs tissus déchirés, dans toutes les directions, quanti le thermomètre descend au-dessous de 0". pendant -les nuits froides du commencement du printemps.

360. On peut impunément luire congeler" l’eau à la partie inférieure d’une carafe ou d’une bouteille; l’expansion de la glace se fait librement, et il n’y a point de ruptui'e à craindre pour le vase; mais, si l’on commence par faire geler l’eau dans le goulot, la glace formée constitue un bouchon très; résistant qui s’oppose dès lors à l’augmentation de volume de la masse placée au-dessous, et les parois du verre sont obligées de s'ouvrir pour laisser un passage au solide dilaté. C’est ainsi, que des canons de bronze, remplis d’eau et puis hermétiquement clos, ont éclaté, avec. une sorte d'explosion, au moment de la solidification dn liquide qui s'v trouvait emprisonné.

C'est, à une expansion du même genre, que la fonte de 1er doit d'être

VALORISATION.

tout à fait propre au moulage. Au moment où elle 'devient solide,' elle s’in J * sinue d'eflc-mênie,- jusque dans lits moindres fouillilres du moule, où elle avait été coulée. •

361. Cristallisation. — Dans tout ce qui précède, nous avons étudié le " phénomène -de la solidification.quand il s'effectue d’une manière brusque. Alors, le solide qui a pris naissance est amorphe. quelquefois même il a subi nue sorte de trempe ; Jes molécules intérieures ont pris une position forcée qui ne convient pas à leurs attractions réciproques. Quand, au contraire, le refroidissement est très-lent, la plupart des corps, au momentde devenir solides, s’agrègent d’une manière régulière et constituent des corps polyédriquos brut déterminés, que l’on nomme des cristaux. Les formes géométriques qu'on obtient ainsi sont dùin grand secours pour caractériser les espèces chimiques. Il suffit, pour que la cristallisation d’un corps soit bien nette, qu'au moment de la solidification, les molécules aient pu se déposer, sans trouble, en 11'obéissant qu'à leurs attractions mutuelles. 11 faut, en outre, qu'après la formation des premiers cristaux on fasse écouler le liquide excédant, non encore solidifié, afin • que les cristaux ultérieurement formés ne viennent pas s’enchevêtrer avec les premiers et dissimuler leurs formes extérieures. C’est ainsi, que le soufrefondu* abandonné à un refroidissement lent, fournil de très-beaux cristaux aiguillés, si l’on a le soin de briser la couche supérieure, au moment oit elle se solidifie et de, faire écouler l’excédant de liquide qui baigne les cristaux.

SECTION. III

Vaporisation.

.• 363. \o«ion» générale». — Tous les liquides, à l’exception de quelques Substances qui se décomposent facilement sous l’action de la chaleur, sont susceptibles de se réduire en vapeur, quand leur température est suffisamment élevée. Le mot va/xirisation , qui exprime, dans son sens le plus général, le passage de l’état liquide à l’état gazeux, est employé, le plus souvent, pour indiquer la formation rapide des vapeurs sous l’influence d’un foyer de chaleur; — l’ébullition est un cas particulier de la vapori- » sation — tandis que le mot évaporation est plus particulièrement réservé à désigner la formation lente des vapeurs, à la surface libre d’un liquide abandonné à lui-même. 'Quelques liquides donnent des vapeurs à toutes les températures; l'eau est dans ce cas ; la glace même émet de la vapeur; l’iode, le camphre, etc., jouissent de la rnêtpe propriété; ces corps se convertissent en gaz. sans qu’ils aient besoin de passer d’abord par l’état liquide. .

363. Cm particuliers ronrrrnant la ronvrrslon des liquides en sa-

UH Al. ET H.

pear. - D'autres liquides ne donnent des vapeurs <pi'à partir d’un certain degré do température. Tel est l’acide sulfurique uoripal; on peut, à la température ordinaire, placer sous une cloche deux vases juxtaposés ronronnant l’un l’acide sulfurique, l’autre uu sel de baryte dissous dans l’eau, le chlorure de baryum par exemple, sans que le muiudre précipité se manifeste dans la dissolution saline, malgré la grande sensibilité de ce réactif. Toutefois, cette propriété pourrait bien no s’appliquer qu’à l’acide sulfurique normal additionné d’un très-léger excès d’eau qu’on avait confondu, jusque dans ces derniers temps, avec le premier hydrule de l’acide sulfurique. Le véritable acide monohydraté isolé par M. de Marigilac qui donne déjà des fumées sensibles vers 30°, se comporterait tout mûrement. Le mercure émet des vapeurs au-dessous de -(- 10°, mais ces vapeurs ne sont pas dilfusibles dans l’atmosphère, elles ne le deviennent qu’à une température plus hante. Ce phénomène a déjà été étudié (141) à propos de l’expansibililé des gaz.

3U1. Quant aux huiles fixes, huiles d’olive, de colza, d’arachide, etc. .elles donnent bien des produits gazeux, quand on les chantre ; mais ces produitsont pour- origine la décomposition de l’Imile, et non passa vaporisation. Si, à la température ordinaire, quelques-unes répandent une odeur, la cause en est due à la présence d’impuretés, de substances étrangères volatiles retenues et dissoutes par l’huile grasse.

Ilnns tous les cas, la conversion d’uu liquide en vapeur se trouve influencée par la pression de l’atmosphère environnante. Il est par suite naturel, si l’on veut découvrir sansditliculté les lois de la vaporisation, d’éliminer, tout d’abord, cette cause perturbatrice et d’étudier, en premier lieu, la formation des vapeurs dans le vide.

363. Formation «le» tapeurs duns te vide. — Le vide le plus parfait qu’on sache obtenir est le vide barométrique; c’est donc dans la chambre du baromètre qu’on devra placer le liquide volatil. A cet effet, deux moyens s’offrent à nous : ou bien, après avoir préparé le tube pour la construction du baromètre, à la façon ordinaire, on achèvera de le remplir, avec une petite colonne du liquide sur lequel on veut opérer, pour le renverser ensuite dans la cuvette : ou bien, quand le baromètre est déjà construit et in- , stalle, il faudra faire arriver sous le tube barométrique une petite éprouvette F pleine du liquide voulu (fig. 177). Cette éprouvette retournée laissera échapper ce liquide qui, toujours moins dense que le mercure, gagnera sans difficulté la partie supérieure de la colonne mercurielle et se trouvera dès lors en présence du vide.

366. Premier* loi. — Un liquide se vaporise instantanément dans le vide et fournit , dans un temps très-court, toute la vapeur qu'il peut donner , dans les circonstances de l'expérience. — Par le second procédé que nous venons d’indiquer, on fait passer dans un baromètre une petite quantité

Fig. 118

duit dans le tube ( fig . 178), avant de le renverser dans la cuvette, un liquide volatil, en quantité assez petite, mais qui doit cependant être suffisante pour qu’il en reste toujours un excès, en contact avec la vapeur, üp constate,

VALORISATION. 225

d’éther ou d’alcool. Un voit aussitôt la colonne, de mercure se déprimer par la force élastique de la vapeur qui a pris naissance et acquérir immédiatement une hauteur qui ne change plus. , . .

La différence des hauteurs du mercure, dans ce baromètre à vapeur et tkitis un baromètre ordinaire, donne évidemment la mesure de la forcé élastique de la vapeur, dans les conditions de l’expérience.

367. •rmièiae tst. — Quand, la vaj>tur xe trouve dans l’ espace-vide, en présence d'un excès du liquide générateur, elle possède une tension maxima quelle né peut dé/iasser , dans aucun cas, tant que sa température demeure constante.

— On établit ce fait important, en recourant à la cuvette profonde qui nous a déjà servi pour la vérification de la loi de Mariette (165). Au lieu d’air, on inlro-

CH Al. KV If.

«pi’en enfonçant «u pii soulevant ce tube, le riiveau «lu mercure s’y maintient, à une distance invariable du niveau du mercure de la envettè. Lors«pie en enfonçant h» tube. on diminue la capacité de la chambre' barométrique, une portion «b; la vapeur repasse à l’étal liipiide et la force élastique de la vapeur qui reste ri* est pas changée; jle même, quand le tube est soulevé, une nouvelle portion de liquide se vaporise. En uti mot, la vapeur saturée ne suit nullement la loi de Mariette,

308. Troisième l«i. — Im force élastique d'une vapeur saturée croit rapidement, « mesure que la' température s’élève. — Il sortit, pour établir ce rtiit général par l’expérience, de 'chauffer, soit avec la lampes à alcool, soit à l’aide d’un manchon plein d’eau chaude', la chambre d’un baromètre quand elle est saturée de vapeur d’éther; on voit aussitôt se manifester une dépression continue de la colonne mercurielle. Si l’oti arrive à dT1. température d’ébullition d<’ l’éther, la colonne descend dans le tube jusqu’à ce que son niveau soit sur le même plan horizontal que celui «lu mercure de la cuvette.

Ce résultat n’est pas particulier à l’éther; il s'applique à tous les liquides ; et l’on peut énoncer cette loi : que. lorsqu’un liquide tout, la force élastique de sa vapeur est égale à celle de l’atmosphère environnante.

369. Distinction entre le» miienn suturées et les vapeurs non saturée». — Les principes, que nous venons d'établir par le-secours exclusif de l'expérienee, fonteoncevoir la nécessité d’une distinction radicale entre les vapeurs dites saturées, celles «pii sont en présence d’un excès du liquide générateur et les vapeurs non saturées. Pour acquérir des idées- tout à fait nettes sur ce point, faisons l'expérience suivante :

Deux baromètres identiques T et T’ supportés par la même cuvette ( Jig . 179), plongent dans le même bain M ; dans l'un d’èux T’ se trouve de l'éther en excès; de façon que le liipiide forme, dans la chambre barométrique. une couche d’une certaine épaisseur qui demeure en contact avec la vapeur. Dans le second baromètre T il n’a été introduit qu'une très-petite quantité du même liipiide. quantité tout à fait iusuflisaute pour donner à la chambre barométrique toute La vapqor qu’elle peut contenir, à la température de l'expt1rienre. — Qu’on mesure, dans ce* conditions, avec le cathétomèlre les hauteurs des colonnes iViercnrielleà dans les deux tubes; on constatera que la dépression est moindre en T qu’a» T’, moindre dans le tube, où la vapeur n'est point en contact avec un excès dp liquide qui lui a donné naissance. La vapeur non saturée possède donc une tension inférieure à celle de la vapeur saturée.

Allons plus loin. Enfonçons les deux tubes à la fois, et de la même quantité, dans la cuvette; la chambre barométriipie se rétrécit dans l’un <-t dans l'autre; mais la hauteur dp mercure dans T’ au-dessus du niveau extérieur 'dans la cuvette n’a pas changé pour cela : la force élastique de

VAJ'OHISA PO.Y 227

la vapeur suturée y est demeurée invariable*, malgré la diminution de son volume. Au contraire, La hauteur du mercure a diminué dans T ; la vapeur non saturée a augmenté de tension, quand on a rendu son volume plus petit. Au lieu d enfoncer I - et T', qu’on les soulève; la hauteur mercurielle en T' ne changera pas plus qu’auparavanl, tandis qu’elle augmentera en I . La vapeur non saturée aura acquis une tension moindre, pur suite de l'accroissement de capacité de la chambre barométrique: fie plus, si ou mesure, avec soin, aux diflércutes époques de l'expérience, les vo- Jumes et les pressions correspondantes de la • vapeur contenue dans T, on voit que la loi de Mariette se vérilie assez exactement. Kn un mot. les vapeurs non saturées se comportent comme les gaz ordinaires, et cela est vrai nonseulement quand on Tait varier leur volume, mais encore leur température.

370. (’.omplétons notre expérience : faisons passer, peu à peu, dans T une nouvelle quantité d’éther, la force élastique de la vapeur non saturée ira progressivement en croissant et tendra vers un maximum quelle ne pourra atteindre. qu’au moment, où il y aura un excès persistant de liquide dans la chambre barométrique ; la vapeur non saturée, qui était primitivement comparable à un gaz , se sera convertie en vapeur saturée. Cette dernière partie de l’expérience fait concevoir la raison de ce nuit tension tnaxima si suuveut employé, pour désigner la force élastique des vapeurs, en contact avec leur liquide générateur.