THERMOMÈTRE
de l’air extérieur par une bulle de mercure a (fig. 129). On reconnaît qu il suffit de chauffer ce ballon avec la main, pour voir l'index se mettre en mouvement, d’une manière rapide, vers l’ouverture du tube, et indiquer ainsi l'augmentation de volume de la masse gazeuse. Du reste, comme dans les expériences précédentes, l’index reprend sa place primitive quand la source de chaleur est éloignée.
210. Température. — Ajoutons aux faits précédents qui prouvent que le phénomène de dilatation dû à l’influence de la chaleur est général, cet autre fait qu'indique l’observation : lorsque dans une enceinte sont placés, à une petite distance les uns des autres, plusieurs corps inégalement chauds (et nous les jugeons tels par la sensation qu’ils produisent quand nous les touchons successivement, quoique ce moyen d'appréciation soit très-grossier), les corps les plus chauds se contractent, en même temps qu’ils se refroidissent, les corps les moins chauds se dilatent, en même temps qu'ils s'échauffent; il arrive un moment où chaque corps prend un volume définitif qui, ne changeant plus, prouve que son état calorifique demeure invariable. C’est cet état d'équilibre qui constitue la température finale de l’enceinte. Mesurez le volume actuel de l’un des corps et portcz-Ie dans une seconde enceinte; si, au moment de l’équilibre, il y acquiert le même volume définitif que tout à l’heure, vous direz que ta température de la seconde enceinte est égale à la température de la première.
217. Thermomètre. Son principe. — Placez le même corps dans une série d'enceintes successives dont la température, fi* pour chacune, puisse être reproduite à volonté; notez chaque fois le volume final du mips, et vous aurez un appareil propre à vous renseigner par la grandeur de son volume sur la température inconnue d'une enceinte nouvelle; vous aurez construit un thermomètre. Ce n’est pas là, à coup sûr, le seul moyen de mesurer les températures; tout phénomène, produit par la chaleur dans les corps et susceptible d'évaluation numérique, pourrait, à la rigueur, être utilisé dans le même but ; mais c’est le plus commode et, par suite, le plus fréquemment employé.
218. Choix de la aulmUmee thermométrique. — Oïl a recours de préférence aux liquides, pour la construction des thermomètres usuels. Voici les motifs de ce choix ; les solides ont une dilatation faible, mais cet inconvénient est minime; on peut toujours, par des dispositions mécaniques très-simples, rendre appréciables à l’œil les moindres variations de longueur d'un fil on d’une barre métallique. Les solides ont même un avantage sur les liquides, c'est une plus grande promptitude
CHALEUR
dans leurs indications ; il leur faul moins de chaleur pour éprouver la même variation de température. (Voir le chapitre : Des chaleurs spécifiques.) L'inconvénient réel que présente leur emploi, c'est que leur constitution moléculaire peinant varier aisément, le thermomètre qu'ils fournissent n'est pas toujours comparable à lui-même. La substance qui le forme ne reprend pas toujours exactement le même volume quand elle revient à la même température.
219. Les gaz constituent la substance thermométrique par excellence. Leur grande dilatabilité rend négligeable l’influence perturbatrice due à la variation de volume de l’enveloppe solide qui les renferme.— La dilatation de l'air pour la même variation de température est égale à environ I 40 fois celle du verre. — D'un autre cAté, les actions moléculaires étant chez eux très-faibles, leur variation de volume dépend, à peu prés uniquement, des quantités de chaleur introduites dans leur masse, et les indications des thermomètres qu'ils fournissenl doivent beaucoup se rapprocher de celles du thermomètre normal dans lequel, à des additions égales de chaleur, correspondraient rigoureusement des changements égaux dans le volume. Mais, connue le volume d'un gaz dépend, à la fois, de la pression et de la température, l'emploi des thermomètres à gaz exigerait qu’on consultât chaque fois le baromètre, et qu’on s’entourât des plus grandes précautions, pour éliminer les causes d’erreur tenant à la grande sensibilité de l’appareil. Il faut donc laisser le thermomètre à air aux physiciens, pour les expériences de grande précision, et recourir définitivement aux liquides, pour la construction des thermomètres le plus fréquemment employés.
220. Choix h faire parmi le* liquide*. — Parmi les liquides, c'est le mercure qui satisfait le mieux aux conditions exigées.
1° Il est très-facile de l’obtenir chimiquement pur et d’avoir par suite, dans tous les instruments destinés à mesurer les températures, une substance identique à elle-même. Il suffit, pour arriver à ce degré de pureté, de distiller d’abord le mercure, pour le débarrasser des métaux plus fixes que lui, puis de le laisser plusieurs jours en contact avec une dissolution de nitrate acide de mercure, qui s’empare des métaux plus oxydables. On lave ensuite avec soin à l’eau distillée, et on fait disparaître, en chauffant, les dernières traces d'Immidité.
2" Sa dilatation est suffisamment régulière; car le thermomètre à mercure marche sensiblement d’accord avec le thermomètre à air, dans une assez grande étendue de l’échelle des températures.
ô“ Sa capacité calorifique est très-faible, c’est-à-dire qu’il lui faut,
THKRNOMËTRR.
sous le même poids, moins de chaleur qu'au* autres liquides, pour que sa température s’élève de la même quantité. Le thermomètre à mercure pourra donc se mettre rapidement en équilibre île température avec le milieu dans lequel il sera plongé.
Le seul défaut du mercure, c’est la petitesse de sa dilatation, qui est sept fois plus grande seulement que celle du verre ; mais on obvie à cet inconvénient en donnant une forme convenable A l’appareil thermométrique.
L’alcool et le sulfure de carbone ont été aussi employés comme substances thermométriques; mais ces liquides sont surtout destinés à la mesure des basses températures.
221. HCserioIr rl lobe du thermomètre À mercure. — Oll choisit
un tube capillaire de cristal, dont la capacité intérieure soit cylindrique. On peut savoir si cette condition est réalisée, en mesurant dans les différentes régions du tube la longueur d’une même bulle de mercure qu’on y fait circuler. Cette bulle offrira partout une longueur égale si la section est la même en ( tous les points. Ce tube étant bien débarrassé, par des lavages préalables, de toutes les poussières minérales et organiques que l'air a pu y déposer, on souffle à l’une de ses extrémités, dans la masse même du cristal, un réservoir cylindrique ou sphérique a, et à l’autre bout, une olive terminée en pointe b (fiy. 130).
La masse mercurielle qui doit se dilater sera logée principalement dans le réservoir; la partie provenant de sa dilatation le sera dans le tube capillaire. Par ce moyen, malgré la faible dilatabilité du mercure, la portion de liquide qui représente l’accroisse- j inent de volume se trouvant contenue dans un vase de section très-petite, est rendue manifeste à l’œil de l’observateur par une variation notable de la longueur de In colonne liquide dans : le tube.
222. C onstruction — Pour remplir l'instrument, on commence par chauffer, avec une lanqie à alcool, le réservoir et l’olive; l’air qui s’v trouve se dilate et s’échappe en partie par ' la pointe effilée. On plonge alors celte dernière dans une cuvette de mercure (fig. 131); l’air se refroidit, se contracte, et la pression atmosphérique fait monter le mercure dans l’ampoule. Fia- i:>a Quand celle-ci est en partie pleine de liquide, on redresse le thermomètre1 et on laisse le réservoir se refroidir; la pression de l'air fait alors tomber, goutte à goutte, une portion du mercure de l’olive dans le réser-
15# CHALEUR
voir. On peut ainsi, apiès deux ou trois opérations du même genre, remplir le réservoir aux deux tiers environ. Parvenu à ce point, on
dépose le thermomètre sur une grille ‘de fer inclinée de 30“ sur l'horizon (fig. 132), et, à l’aide de charbons allumés, qui doivent entourer l’instrument sans le toucher, on produit l'ébullition du mercure, à la fois dans le réservoir, dans le tube capillaire et dans l’olive ; on la maintient quelques instants, pour que la vapeur mercurielle chasse l'air et en prenne la place ; puis on redresse brusquement le thermomètre. Cette fois, à la suite de la condensation de la vapeur de mercure, le réservoir et le tube se remplissent complètement. On s’assure, par un examen
Fig. 152.
attentif, qu’il ne reste plus trace de bulles d’air; s'il en était autrement, il faudrait recourir de nouveau à l'ébullition du mercure. I.e thermomètre s'étant refroidi, ou détache l'ampoule par un trait de lime; on chauffe convenablement le réservoir, pour faire sortir tout l’excédant du mercure, et dès que le tube se trouve l'empli par le liquide dilaté, à la température la plus haute qu'il est destiné à mesurer, on ferme son extrémité à la lampe d’èmailleur. De cette façon, le mercure, en se contractant, laissera le vide au-dessus de lui dans le tube capillaire.
223. Graduation du thermomètre. — On choisit comme températures fixes servant de point de repère pour la graduation du thermomètre, celle de la glace fondante et celle de la vapeur d’eau bouillante, sous la pression de ftra,760. L’instrument est d'abord plongé dans la glace grossièrement concassée et contenue dans un vase qui est percé de trous m, pour que l’eau provenant de la fusion puisse s’écouler libre-
TIIEKMOMÉTRE. tôî
nient l/i g. 155). Au point où le niveau du mercure demeure sial ionnaire, on marque 0. '
On porte ensuite le thermomètre dans l'appareil ligure ci-contre (fig. 154). C’est un large cylindre a, de cuivre ou de fer-ldanc, contenant de l'eau distillée qui forme une couche de 0IU,04 ou 0'",0ù au-dessus du fond. Le cylindre est surmonté d'un manchon central, dans lequel s'élèvera d'abord la vapeur d’eau, puis d’une enveloppe où celte même vapeur circulera dans le sens indiqué par les flèches, avant de s’échapper à l’extérieur par les tubes < et d. De cette manière, le thermomètre plongé dans {la vapeur en prendra la vraie température; le refroidis-
hg. 133. Fig. 131
sement que pourrait occasionner l’air extérieur se trouve empêché par le courant de vapeur qui passe entre le manchon central et son enveloppe. Au point où la colonne mercurielle demeure stationnaire, ou marque 100: et on divise l’intervalle, compris entre 0 et 100, en 100 paities d’égale capacité qui correspondent à des longueurs égales, si le tube est cylindrique, ('.es divisions, appelées degrés, sont ensuite prolongées au-dessous de 0 et au-dessus de 100. Pour abréger le langage et la lecture, les degrés, comptés au-dessous de 0, sont affectés du signe - ; ainsi — 5" veut dire 5" au-dessius de zéro.
CIULEUR.
On adapte quelquefois, à l’une des tubulures c ou d, un manomètre à air libre contenant une petite colonne d’eau, et qui indique si la pression de la vapeur est égale à la pression extérieure. Mais quand les tubes par lesquels la vapeur s’échappe ont une large section, cette égalité a toujouis lieu, et le manomètre est dès lors inutile.
224. Toutefois, on ne doit marquer 100 au point où le mercure s’arrête dans la vapeur d’eau bouillante que si le baromètre indique une pression de l’air extérieur, égale à 0ra,7t». Eu est-il autrement? Une correction devient nécessaire ; on l’effectue en partant de ce principe : que dans le cas où la hauteur barométrique diffère peu de 0“,76, il y a, pour 20n,m,7 de variation dans la pression, 1‘ de différence dans la température. Il est donc facile de marquer le degré voulu sur la tige du thermomètre, au point d’affleurement du mercure; mais, la correction ainsi faite, n’est qu'approchée. Nous apprendrons plus tard à l’effectuer avec toute la rigueur désirable.
225. l'niié de tempérainre. — Far le mode de graduation adopté, on voit que l’unité, choisie pour mesurer les températures, unité qu’on nomme le degré centigrade, doit être définie de la manière suivante ; Cest l'accroissement de température capable de faire dilater, dans le verre, une niasse mercurielle, de la UK)'"0 partie de l'augmentation apparente de volume qu'elle subit quand an lu fait passer de la température de la glace fondante à la température de la vapeur de l’eau bouillante, sous la pression de 0”',76.
226. Comparabilité de» thermomètres à mereure . — Il est très* important de savoir si les différents thermomètres à mercure construits, comme nous venons de l’indiquer, seront comparables entre eux ; c'està-dire si, placés dans un même bain, ils marqueront tous le même nombre de degrés. Il en est évidemment ainsi pour les points fixes 0“ et 100"; quant aux autres, la question est plus complexe. Qu'on lasse abstraction de la dilatation de l’enveloppe, la comparabilité est certaine; il suffit en effet de remarquer que, si le volume du réservoir d'un thermomètre A est triple, par exemple, de celui d’un autre thermomètre B, la dilatation totale de la niasse mercurielle contenue dans A pour une variation de température de 0° à \ 00°, sera aussi t rois fois plus grande que dans B, et le degré centigrade y correspondra à une capacité triple dans le tube. Si maintenant les deux thermomètres sont portés l’nn et l’autre à la température de 20®, par exemple, l'accroissement de volume du mercure dans cet intervalle de 20° sera trois fois plus grand dans le premier thermomètre que dans le second : mais, comme le degré y correspond en même temps
ÏHKIINOXÊIKt. 151»
à une capacité triple, le nombre de degrés marqué par chaque appareil sera le même. Nous verrons d'ailleurs plus loin que la comparabilité existe encore, malgré la dilatation de l’enveloppe, pourvu que les verres employés à la construction des enveloppes des divers thermomètres aient le même coefficient de dilatation.
227. Différente» éebriie» thermoniétrique». — La graduation précédemment indiquée est dite graduation centigrade. Rèaumur inscrivait KO" là où nous mettons 100“, et divisait l’intervalle en 80 parties égales, de sorte
que 1 00 degrés centigrades en valent 80 Réaumur, ou 1“ centigrade ^ J de degré Réaumur. Il faudra doue multiplier le nombre de degrés centi-
grades par g pour avoir le nombre correspondant de degrés Réaumur, et
réciproquement l’indication Réaumur par ^ pour avoir l'indication centigrade équivalente. — Le thermomètre employé en Angleterre, auquel on a donné le nom de Fahrenheit, porte 52° au niveau du mercure dans la glace fondante et 212° au point où arrive la colonne mercurielle dans la vapeur d’eau bouillante, de sorte que 1 00" cen-
tigrades valent 180° Fahrenheit, ou 1° centigrade ja=5 de degré Fahrenheit. Pour passer de l’échelle centigrade à l’échelle Fahrenheit et réciproquement, le calcul sera fait de la manière suivante : au-dessus
de 0°, on multipliera le nombre de degrés centigrades par g. et on ajoutera 52. Pour exécuter l'opération inverse, on retranchera 52, et on multipliera le reste par En général, pour effectuer ce genre de Iraiisformalion, il suffira de traduire eu nombres l’égalité Nc=(.\f — o2)g, dans
laquelle Nc représente l’indication centigrade, et N, l’indication Fahrenheit; niais il faudra avoir soin d’affecter N, et Nfdu signe -t- ou du signe — , suivant que les degrés seront comptés au-dessus ou au-dessous du zéro de l’échelle des températures.
228. Sensibilité de» thermomètre». — Oll peut distinguer doux Milles de sensibilité ; l’une consiste dans la promptitude des indications; pour l’obtenir, il faut donner an réservoir une surface extérieure aussi étendue que possible et employer eu même temps une faible masse de mercure. L’autre dépend du déplacement de l'extrémité de la colonne liquide dans la tige. Il est clair qu'on pourra évaluer, avec précision, une fraction de degré d'autant plus faible, que ce déplacement sera plus grand, pour une même variation de température. Pour réaliser cette
CIIALfcliH.
autre espèce de sensibilité, il faudrait augmenter la masse du mercure dans le réservoir, et la première espèce de sensibilité en souffrirait; on peut, toutefois, satisfaire aux deux conditions, en rendant aussi petit que possible le diamètre intérieur du tube capillaire. Au reste, la sensibilité de l'instrument devra être réglée selon l’usage auquel on le destine.
22!). Thermomètre a alcool. — Le thermomètre à mercure est souvent remplacé, pour les observations usuelles, par le thermomètre à alcool. Comme ce dernier liquide se dilate plus que le mercure, il n'est pas nécessaire de choisir des tubes aussi lins pour former l'enveloppe du thermomètre. Néanmoins, afin de distinguer plus facilement l’extrémité de la colonne liquide dans la tige, on colore l'alcool en rouge avec de l'orseille.
Le remplissage de l’appareil s’effectue avec facilité, sans qu’il soit nécessaire d'adapter au tube une ampoule, connue on 1e fait dans le cas du thermomètre à mercure. Il suffit de chauffer le réservoir pendant quelques instants; une portion de l’air s'échappe, et si l'on plonge, en ce moment, l'extrémité ouverte du tube dans l’alcool, le liquide monte et s'introduit dans le réservoir. Qu’on fasse bouillir alors l’alcool qui a pénétré, de manière à expulser l’air, et qu'on renverse brusquement le thermomètre dans une cuvette en partie pleine dn même liquide, la vapeur se condense et l’instrument se remplit complètement. S’il reste une huile d’air, on l’expulse facilement en attachant le thermomètre à une ficelle et en le faisant tourner rapidement comme une fronde, le réservoir en dehors. La construction s’achève ensuite comme pour le thermomètre à mercure; mais on ne doit pas graduer l'instrument, en prenant deux points fixes seulement. La loi de la dilatation de l’alcool cl de celle du mercure différant beaucoup l’une de l’autre, les thermomètres obtenus avec ces deux liquides ne sont pas comparables. Les thermomètres à alcool ne sont même pas, le plus souvent, comparables entre eux; car il est bien difficile qu'ils soient tous construits avec un liquide au même degré de pureté. Il faut les graduer par comparaison avec un bon thermomètre à mercure servant d'étalon.
2ü0. iil»t»rlqur du thermomètre. — La découverte du thermomètre date du commencement du dix-septième siècle ; elle est attribuée par les uns à llrebbel, physicien et mécanicien hollandais; par les autres, à Galilée. Amenions, lléaumur, Delisle, Heine, en ont perfectionné la construction et la graduation.
231 . Variation» de» point» Hxc* — Un remarque dans les thermomètres les mieux construits un déplacement des points fixes, tantèl brus-
TIItltlIUNKflIK.
IM
que, tantôt lenl et régulier, l/écart a toujours lieu dans le inènte sens, il correspond à une élévation du zéro sur la lige et, dans certains eus, il dépasse 'i°\ ou ne peut l'expliquer que par la diminution de capacité du réservoir. Celui-ci, après avoir été soufflé à la lampe dans la niasse du tube, s’est refroidi brusquement. Les parois ont acquis par suite une sorte de trempe qui maintient, pendant un certain temps, les molécules vitreuses dans une position forcée. Il en résulte, plus tard, mt travail moléculaire qui diminue la capacité du réservoir en ramenant lentement l’enveloppe à son volume normal.
25‘2. On fait aisément la correction, qui est tout à fait nécessaire lorsqu’on se sert des thermomètres destinés aux expériences île précision. Ces instruments, au lieu des degrés ordinaires, portent des divisions arbitraires d’égale capacité. Le degré centigrade >e trouve alors exprimé par un nombre connu de ces divisions arbitraires, déterminé par l'immersion successive du thermomètre dans la glace fondante et dans l'eau bouillante. Un note les numéros il et n! des divisions auxquelles le mercure affleure dans chaque cas, et
f| > — fi j ....
le quotient —y— donne le nombre de divisions arbitraires, qui équivaut à un degré centigrade: ici t représente la température d'ébullition de l’eau au moment où l’on a opéré. Avant d’entreprendre avec ce thermomètre une série de mesures, on commence chaque fois par déterminer au juste la position du zéro; l’erreur qui lient à la variation du point lixese trouve, en partie du moins, éliminée.
tiôlj. Thermomètre h niaxlnm et A mlnimn de Beiiani. — Il est utile, dans plusieurs circonstances, de connaître la valeur du maximum et du minimum de la température, en un lieu donné et dans un intervalle de temps connu. Ou a recours fréquemment, dans ce but, au thernwmétrographe de Bellani qui inscrit, lui-mènie, les températures extrêmes. C'est un thermomètre à alcool de la forme indiquée par la ligure 135. Les variations de volume de la liqueur alcoolique contenue dans le réservoir A produisent le déplacement, dans un sens ou dans l’autre, d’une colonne de mercure 1 1' dont les extrémités chassent devant elles deux index en émail 1 et I'. Ceux-ci, par l’élasticité des lils de verre K qui les terminent, s'arrêtent, dans le tube Ihennomèlrique, au point où les amène la colonne mercurielle. L’iui II
l'.IIALKLili.
struiucut ayant été gradué |>ar comparaison avec tm bon thermomètre à mercure, il suffit de faire descendre tout d’alwrd les deux index au contact des ménisques mercuriels, et d'abandonner ensuite l'instrument à lui-même, pour que la position extrême conservée par I donne le maximum , et que celle de T donne le minimum de la température. Le mouvement des index, que l'opérateur doit remettre en place, au début de toute observation, est facilité par la présence d'un petit cylindre de fer doux dans le tube en émail qui constitue chacun d'eux ; un aimant qu’on fait glisser le long du tube eutraiue, dans le sens voulu, le petit cylindre mobile.
- ü t . Thermomètre * mnilmn dr M. Wnlferdln. — l’ar S il construc-
tion môme, le thermométrographe ne peut être employé lorsque, dans la détermination du maximum et du minimum, l'appareil est sujet à recevoir des secousses; la mobilité des index rendrait les résultats très-incertains. On se sert alors des thermomètres à «V déversement de M. Walferdin, que nous décrirons succincte- •J'iJ ment. Celui qui est destiné à la mesure du maximum est
' ! un thermomètre ordinaire (fig. loti), portant dans le haut
i un bec effilé a en communication avec une ampoule de verre m. Après avoir chauffé le réservoir r, de manière à remplir complètement la tige de mercure jusqu’à l’extrémité île la pointe a, on renverse l'instrument pour mettre le mercure de l'ampoule en contact avec le bec effilé, et on laisse le réservoir se refroidir à une température inférieure à celle ! du maximum qu'on veut évaluer; le mercure de l'ampoule rentre alors dans ce tube en aussi grande quantité qu'on désire. Un replace ensuite le thermomètre dans sa position normale, et on le fait descendre dans l'enceinte dont on veut évaluer la température, au fond d’un puits artésien, par exemple. A mesure que l'instrument descend et que la température des couches traversées s’élève, le mercure se déverse
Ide plus en plus dans l’ampoule. On le laisse au fond du /• puits, pendant quelques heures; et, avant de le remonter, ou donne une petite secousse pour détacher la dernière goutte* i‘g- i.s.. |ene qUj s01^ j,ar |a pointe «. Iteveuu à la surface du sol, le thermomètre est plongé dans un bain, dont on élève progressivement la température, jusqu'au moment où la tige se remplit de nouveau complètement de mercure, comme elle l'était au fond du puits. La température du bain, indiquée par un thermomètre ordi-
TIIEIIMOMKTRK i,;3
nam- qui s’y trouve plongé, est précisément égale à la température cherchée.
‘255. Thermomètre » mlnl.na de Walferdln. — Dans le thermométre a minima, le bec est placé à la jonction de la tige et du réservoir inférieur {fig. 137). La substance qui se dilate est l’alcool ; mais nu long index de mercure peut être introduit dans la tige à la volonté de I opérateur, et c'est cet index qui permet l'estimation du mtnimum.
'oici comment on procède- : on connaît toujours, à quelques degrés près, la température qu’on va mesurer; est-elle, par exemple, d’environ 12»? On introduit dans la tige, en renversant le thermomètre et en n ,,l,‘vm|t sa température, un index de mercure de longueur telle que l’instrument, replacé dans sa position primitive et ïamené a la température de l’air ambiant, 15 -, ait son index qui affleure, par la partie inférieure, à l’extrémité delà pointe. On fait descendu le thermomètre dans I enceinte à explorer; comme la température est inférieure à 15», iltombedu mercure, de la tige dansle réservoir r, et au moment de l’équilibre, l’index réduit à une moindre longueur affleure encore en a. On ramène l'instrument à la surface dusol, et dès lors l’index remonte tout entier dans la tige du thermomètre, puisque la température s’élève autour de lui. Il ne reste plus , comme pour le thermomètre à ma.xima , qu'à plonger l’appareil dans un bain qu’on refroidit progressivement, pour ramener l’index à affleurer au point A, par son extrémité inférieure. La température linale du bain est à ce moment la même que celle de l’enceinte.
250. Thermomètre différentiel de Leslie. — Il est une autre sorte de thermomètre fréquemment employé par Leslie dans ses études sur la chaleur rayonnante, et qui porte le nom de Thermomètre différentiel. Il est destiné à donner la différence des températures de deux enceintes voisines. Deux houles de 'erre de capacité égale A et 11 sont réunies l’une à l’antre par l'intermediaire d un tube de diamètre étroit, deux fois recourbé à angle droit
Mf. 157.
Kig. 15s
CHAI.hlli.
i/iij. IÔXi. Les boules sont pleines d’air; les deux brandies du lube cmtlieiuient de l'acide sulfurique coloré, qui est introduit par l'appendice m fermé ensuite à la lampe. En échauffant convenablement l une eu l'autre des deux boules, on arrive, par tâtonnement, à distribuer également entre elles la masse totale d'air; ce partage est obtenu, lorsque, les deux sphères étant portées à la même température, les niveaux du liquide se placent sur le même plan horizontal ; ou marque zéro au niveau de l’acide dans chaque branche. Les deux boules sont ensuite placées dans des bains séparés dont les températures différent de û", par exemple ; le liquide descend alors du côté de la houle la plus chaude et monte de l’autre; aux niveaux qu’il atteint on marque ô, et on divise I intervalle eu cinq parties égales, en prolongeant les divisions au-dessus et au-dessous du zéro. Ainsi gradué, l'instrument fournira, par ses indications, l’excès de la température de la boule la plus chaude sur celle de la boule la plus froide. D'ailleurs, le calcul établit que la différence des hauteurs du liquide dans les deux branches est proportionnelle à la différence de leurs températures, et que par suite la première peut servir de mesure à la seconde.
‘20 7. PjronKirc de Wedgwood. — Le thermomètre à mercure ne peut fournir de bonnes indications que jusqu’à 30(1° environ ; pourtant, ou a souvent besoin, dans l'industrie, d’évaluer des températures beaucoup plus élevées, (l’est alors qu'on se sert de pyromèlres pourvus d'une graduation empirique et qui permettent, non pas d’estimer en degrés du thermomètre à mercure on du thermomètre à air les températures demandées, mais bien de reconnailre si une enceinte est suffisamment
échauffée pour amener telle ou telle fusion, pour produire telle ou telle réaction chimique. Le pyromètre dû à l’Anglais Wedgwood est fondé su i la contraction que l’argile éprouve quand on la chauffe, contraction qui a v — pour cause un change-
ment dans la nature chimique des composés qui la constituent, (tn dé-
coupe avec un même 1 1;. i:.c moule de petits cvlin-
dres (1 formés de parties égales d argile et d'alumine calcinée ; on les sèche à la chaleur du rouge naissant et on les fait pénétrer jusqu'au trait (> entre deux règles métalliques II et 11' qui comprennent entre elles un angle très-petit 131)1. Portés dans le four dont on veut estimer la température, ils éprouvent un retrait d’autant plus grand que «vile
TIIEliNOMivTRK.
température est plus linitlc. Kn les engageant «le nouveau dans la même rainure, après leur refroidissement, ils pénètrent plus avant que tout à l’heure, la? point où ils s’arrêtent, sur la graduation arbitraire des règles, permet de reconnaître si la température voulue est atteinte.
-ÔX . pyroniCIrr de Bron|(nlnr<. — Le pyroillèlrc de lil'OIlglliait esl fondé sur la dilatation d’une règle métallique d'argent A ijiij. 1 10), qu’on place dans une rainure creusée dans un bloc de porcelaine M, substance très-peu dilatable si on la compare à l’argent. La règle, qui s’allonge quand on la chauffe, agit, par l’intermédiaire d’une baguette de porcelaine IS, sur le petit liras C d'un levier qui est mobile autour d’un axe O et
Fis- 'K'-
et dont le long bras sert d'aiguille indicatrice, sur un cadran gradué. La masse de porcelaine et la règle d’argent sont placées dans le four, dont la température doit être estimée approximativement. La baguette qui transmet l’allongement du métal aboutit en dehors de l’enceinte échauffée et met en mouvement le levier CO. La position finale de l’aiguille suite cadran renseignera donc l’opérateur sur la température du four, à la condition qu’on aura obtenu à l’avance une graduation empirique de l'instrument.
Les pyromètres employés dans les expériences de physique seul fondés sur la dilatation des gaz ou des vapeurs. Nous donnerons leur construction à la fin du chapitre des dilatations.
CH A l'I T K K II
nii.\ r*rio!« »i:k <ori»k
■jô!). \»llons prrllmlnalrrs. — Tous lt*s corps augmentent de volimip ipiand ou les chauffe, et se contractent quand on les refroidit. C’est là une loi générale «le la nature, «pie nous avons vériliée dans quelques cas particuliers, à l’aide «les expériences décrites plus haut (21.%), expériences «I ni nous ont servi de point «le départ pour la construction des lliennnmètres. Mais les diverses substances prises avec les mêmes dimensions initiales se dilatent de quantités bien différentes, lorsqu'on fait varier leur température d'un même nombre de degrés. Une barre de fer de II) mètres de longueur que l'on retire de la glace fondante pour la porter dans l'eau bouillante, s'allonge de 120"", 2; taudis que, placée dans les mêmes conditions, une barre de cuivre de 10 mètres s'allonge de 17""", 2, une barre «le plomb de même longueur s'accroît de 28n"",o, etc. Chaque corps possède donc, nu point de vue de sa dilatation par In chaleur, une propriété spécifique «pii peut servira le caractériser. D'autre part, si pour la plupart îles substances solides, «ni mesure les accroissements successifs de longueur pris par l'une «Telles, lorsque, dans des limites assez élcndui's, ou fait croître sa température de quantités égales, ou trouve «pie l«*s accroissements sont aussi égaux entre eux. De O’à .%U", l'allongement de la barre de plomb «b* 10 mètres «*sl à peu près égal à 1 i""",2.%, moitié de l'allongement «pi'elle subit, «ni passant di> 0 à 100“. La même loi s’applique aux changements de volume; mais pour une même substance les nombres qui expriment la dilatation cuhupic ne sont pas égaux à ceux qui expriment In dilatation linéaire. Ainsi nue masse de plomb de 10 mètres cubes se dilate «le 12J,C- c ,7.% quand sa tiMiipérature s'élève deO" à .%0°, et elle s<> dilaterait d'une «piautilé double, triple, pour une élévation de température double, triple.
2f0, < '«tenir lent «le «iiiniaiion . — D’un côté, pour un même
DILATATION DKS CORPS
corps, l'accroissement «If volume est, dans certaines limites, proportionnel à l'accroissement île température ; de l'aulre, il esl évidemment proportionnel au volume primitif; donc, si l'on eounaissail le nombre qui exprime l'augmentation de l'unité de volume d'une substance prise à 0" quand sa température s’élève de I degré (nombre qu’on appelle coefficient de dilatation cubique de cette substance), ou aurait immédiatement le moyen de déterminer, à priori, l'accroissement total de volume que prendra le volumeVnpris à 0", quand la température s’élève d'un nombre quelconque T de degrés Eu effet, si K est le coefficient de dilatation cubique de la substance considérée, c'est-à-dire l'augmentation de l’unité de volume pour un degré; le produit V„K sera l’augmentai ion de Y„ unités de volume pour un degré, et enfin Y„KT, l’accroissement total ,t de vnlume pour T degrés.
