ACTIONS MOLÉCULAIRES

isr.

1072. Vérlflratlon de la loi de darta. — La méthode (<\'périmpntalr adnplêp par fiay-Lussar et M. E. Desaiiis, pour le ras des liquides qui inouillent les parois du tube, peut être ramenée à un exposé très-simple: elleconsiste, 1“ à mesurer, par un procédé direct, le diamètre du tube dans la ré^fion où la surface libre du liquide soulevé doit parvenir ; 2" à évaluer, à l'aide du calbétomètre, la hauteur au-des.sus du niveau dans le vase, de la colonne suspendue dans le tube, après en avoir mouillé les parois intérieures par l’aspiration préalable du liquide au-dessus du point où il doit parvenir.

I07Ô. DlCnrall^ i|ol«e preoonteat, tpioail le liquide ne mouille pu«

Ira parole du inbe capillaire. — La théorie indique que la même loi doit être vraie dans le cas des liquides qui ne mouillent pas les parois et qui par suite se dépriment dans les tubes capillaires. L’abaissement de la colonne d’un même liquide, au-dessous de son niveau extérieur, doit varier en rai.sou inverse des diamètres des tubes. Seulement, comme dans ces nouvelles condilions, la nature des parois exerce une influeiice sensible sur la grandeur de la dépression obsenée, il arrive que, même en se servant de tubes de diamètres différents, fabriqués avec les mêmes matières, la vérification expérimentale de In loi de Jurin ne se fait plus d’une manière aussi nette. Ce n’est pas qu’il y ait plus de complication dans l’exécution de l’expérience : ainsi on peut introduire le liquide qui ne mouille pas le verre, le mercure, par exemple, dans des vases communiquants, dont l’iui, très-large, n’occasionne aucune dépression sensible, et dont l’autre soit constitué par le tube capillaire sur lequel on veut expérimenter. La différence des hauteurs du mercure dans les deux V8.SCS, estimée an cathétométre, donne la valeur de la dépression. .Mais il se présente une difficulté fondamentale. Quand le liquide mouille le tube capillaire, il dépose contre la paroi intérieure une pellicule liquide trésmina>qni demeure adhérente et ne se déLicbe nullement au momeni où la colonne s’abaisse au-dessous de son niveau primitif dans le tube II se forme donc, dans l’intériour du tube capillaire mouillé, comme nu second cylindre concentrique an premier, et l’ascension de la colonne se fait dans IoIuIh' central dont la surface intérieure offre, en tous ses points, une nature cbimiqiie et une structure physique absolument identiques; l’on comprend alors très-bien que la nature propre des parois des tubes capillaires soit sans induence et que la bauteur du liquide soulevé ne dépende <pie •le leur diamètre. Au contraire, quand le liquide ne mouille |>as la pai’oi, ••'est entre le solide et la colonne liquide que l’action capillaire se produit , et roiiuue la surface intérieure du tube ii’offre jamais dans tous si>s

IKIi

ACOI^STinlK.

piiiiils, une hnningénùito parlhiU' de iiatiiri' rl do .st'nicturo; Roiiitno, d’au- Iro pari, il oxisto toujours, à la siirfaoo iiilcrne do oe niùnio tidio, iino ooiiclic d'air adliiTonto (|iii no saurait ôlrc dissoute ]>ar le liquide, on voit do suite qu’il y a là des influences perturbatrices qui rendent bien difficile la vérification de la loi de Jurin. Un s'explique, en niénic temps, pourquoi les dépressions d’une colonne incrcuriclle dans un tube vide d’air coinnifl celui du bai-omètre (lôO) ne sont pas égales à celles qui se produiraient dans un tube identique, où l’air aurait un libre accès.

'2'’ boi. — Entre deux lames parallèles et peu distantes l’une de l’autre, que l'on plonge dans un liquide qui les mouille, la colonne soulevée demeure suspendue à une hauteur qui est la moitié de celle que l’on observe dans un tube dont le iliamétre est égal à la distance des deux laines, fette loi, dont l'exactitude avait été contestée par quelques pbysicieiis à la suite de vérilic^itions mal exécutées, a été démontrée vraie d'une nianiére irréfutable par les expériences deM. E. Desains.

1074. c;oBpreMlMlité dp« Hoiideo. — Nous avons énoncé (8) ce lait général, que tous les corps étaient c.oinpi'essibles, mais nous ne l’avons véritablement démontré que dans le cas des gaz. La compre.ssibilité des solides s’établit par des expériences indirectes ; le fer, quand il a été martelé, ou laminé, ou écroui, augmente de densité ; donc il éprouve une diminution de volume. Il en est de même des autres métaux ; l'or et l’argent, quand on les polit au brunissoir, acquiérent à leur surface une densité supérieure àxellc des couches sous-jacentes.

1075. CampreiMibiiiié d«t liquidmi. — Quant aiix liquides, leur compressibilité a été plus difficile à reconnaître et à mesurer, fendant longtemps, ou les a même supposés dépourvus de cette propriété, et on b>s imractéi-isait par ces mots; fluides itncompressibles. Dans les dernières années du dix-septième siècle, les académiciens de Florence tentèrent quelques expériences qui ne furent pas Irés-heiireuses. De l’eau fut renfermée dans une sphère imeuse d’argent qu’on ferma ensuite hemiéliquemenl ; puis, cette sphère fut soumise à une compression des plus énergiques dans le but d’y produire une déformation. Si ce résultat avait été obtenu, un aurait pu en ennclure avec certitude la compressibilité de l’eau, attendu que le volume d’une sphère est nécessaireinent diminué toutes les fois que sa forme est altérée. Mais, tout en observant une déformation du vase sphéi'ique, on reconnut, en même temps, que le liquide suintait goutte à goutte à travers quelques gerçures qui s’étaient pix)dniles dans l'é|)aisseur de la |>aroi, et la question de la compressibilité des liquides ne fut nullement avanci'e par cette tentative.

ACTIONS mfiClil.AlHKS.

l’Iiis lard, Canton ol Perkins rialilirent, d’uno manièro |>i‘roniploire, le fnit de In diminution devcduine que l'eau subit quand on la comprime; mais leurs procédés ne imrmettaieiit pas de mesurer avec (>\actitude le roefticient numéri(|ue qu'on a nommé coefficient de compressibilité et qu'on peut définir ainsi : Lu diminulim <L’ viilume qurprourt’ rutiil^ dr viihittu' d’un liquide noux une pression éfiale à une atmosphère. C'est (Ersted, qui, en 1825, donna le premier une méthode un peu précise pour évaluer le coefficient qui nous occupe.

1076. Appareil d'iErnted. — (Krsted introduit le liquide, sur lequel il doit opérer, dans une fiole cylindrique P {fig. .MOI surmontée d'un liibt' T de diamètre étroit ; ce petit appareil porte le nom de piétométre; le tube est divisé en parties d'égale rapacité, et l'on a mesuré à l'avance le volume du réservoir et celui d'une division. Une bulle de mercure servant d'index et destinée à isoler du milieu ambiant le liquide qu'on veut corn- j primer, est placée à la pai^ |, I 'I tie supérieure du tube et i q eiac.lement au-dessus de i l'eau. Il vaut encore mieux, en .suivant l'indication donnée par M. Despretz, recourber le tube comme l'indique In figure ; de cette façon, l'air logé dans j la (Muirbure fait fonction ^ d'index, et les gouttelettes ' d'eau qui pourraient être

l.iucées dans le piézométre et anginenter le volume de liquide qui s'y trouve, sont facilement arrêtées par un tampon de papier buvaril placé vei-s la partie supérieure de l'olive b.

I,e piézométre ainsi préparé est plongé dans un réservoir plein d'eau C [fig. .Ml) identique pour la forme à celui que nous avons déjà décrit 1 112) en parlant «res expériences de M. Itespi'clz sur la compressibilité

188 ACOUSTIQUK.

(les gaz. [,a pression exercée par le piston P se Iransiuel, par rintermi'- (liaire du lirpiirte qui remplit le vase, jusqu’au liquide du piézomt'-Ire ; ou même temps l’eau s’élève dans le petit manomètre M à air comprimé (ici) fixée à la plaucliette nu'Iallique qui porte le piézométre et il devient facile de déduire de la réduction subie par le volume de l’air dans le tube M, la valeur en atmosphères, de la pression transmise an liquide du piézométre. De plus, la position finale de l’index de mercure en I donne la mesure de la diminution totale de volume éprouvée par ce même liquide.

IÜ77. C'aleni de iVx^rience. — (In aurait donc ainsi les deux éléments nécessaires pour estimer le coefficient de compn'ssibililé, si une cause d’erreur n’intervenait pas dans cette expérience. Le va.se de verre, qui forme le piézométre, n'est-il pas soumis, lui aûssi, à la même compression qiu- le liquide, et dés lors le changement de volume, qu'il éprouve, ne doit-il pas rendre fautive l’estimation directe, que l’on a dû faire, du volume final du liquide? En un mot, le volume apparent du liquide représente-t-il exacteinent son volume réel? On démontre, par le raisonnement, que la variation de la capacité intérieure du piézomélre (îsI égale au changement de volume, que subirait un noyau solide de la même substance, qui remplirait exacteinent cette capacité, et qui serait soumis par tous les points de sa surface à la même pression. Si donc on appelle V le volume du piézométre jusqu’au point occupé primitivement par l'index et par suite le volume initial et réel du liquide qui y est contenu; si V' représente le volume apparent de la même masse liquide quand la compression exerci'e a atteint le degré voulu; enfin, si l’on désigne par K' et K les coefficients de compressibilité imbi(|ue du verre et de l’eau, c’est-à-dire la diminution de runitê de volume de chacune de ces substances pour une augmentation d’une atmosphère dans la pression exercée sur elle ; par !• la pression finale exprimée en atmosphères ; le volume réel du liquide comprimé sera V (l-KP). Le volume réel de la portion du vase (pii contient le liquide au moiuent où la compression voulue est exercée sera V' ( I — K'P) ; on aura donc l’égalité V (1 — KP) = V' (1 — K'P), d’où l’on pourra déduire K, si toutefois K' est connu à l’avance.

1078. PrrfectIoiineiBient de l«i méthode. — Mais la valeur de K’ Il a

été établie par aucune expérience c,ertaine. Aussi, après que la méthode d’Œrsted eut été reprise et perfi'ctionnée par MM. Colladon et Stiirni, M. Hegnault a dû encore revenir sur la question ; et c’est eu faisant, sur le piézométre lui-m(*‘nie, la détermination du coefticient de compri’ssi-

ACTIONS MüLÉClLAIRES.

liilité (le la iiialiére (]ui Ibriiie ce pièzoïnèlre, (ju’il a pu ubteiiir de> li'siillals (luiiiériques plus exacts que ceux de ses devanciers.

Voici les iinmbi'es qui se déduisent de ses expériences et de celles de 'I. Grossi ((ui s’est servi du même appareil que lui :

CUCFFIDIESTS UK CONPRESSIIIILITÉ UES I.IQUIDES.

tau à 0*

.... TtO miliionitMiR*

Eau à 11" « .

AS

Alcool à T"

Éther à 0"

lit

Jlerciu c 3 1)“

1070. Choc de» eorpu. — La diiiiiiiuliuii du vrdume, au lieu d'ètre (trovoquée dans les corps par l’emploi d’une l'orce étrangère agissant d’une manière cunliuue, peut encore être déterminée par une action mécanique, (|ui ne persiste ()ue pendant un temps très-court, et le corps roinprimé, quand il est élastique, reprend alors, presque aussit(>l el de lui-ménie, son volume primitif. Ce nouveau cas se ]n-ésenle dans le choc ■les corps. 11 est utile de rappeler ici succinctement les luis i|ui concernent le choc des corps, quoique la question se rattache plutèt à la mécanique qu’à la physique; car nous allons trouver en acoustique une application fréquente de ces lois.

Ieir.sqiie deux corps, animés de vitesses différentes, se rencontrent, il y a choc. Si les deux corps sont mous et ductiles, des houles d’argile nu de cire par exemple, ils se déforment d'une manière permanente au moment du choc, el, restent accolés l’un à l'autre; ils ne forment plus ■lu'iin système unique animé d’une certaine vitesse (pii dépend des masses el des vitesses primitivi?s (h's deux mobiles. Si les deux corps sont parfaitement élastiques, la déformation qu’ils subissent au momeiit du choc, ii’esl que momentanée : ils reprennent d’eux-méines leur volume initial et cheminent ensuite chacun isolément avec une vitesse piopre qui peut être très-différente de la vitesse [Hissédée par le mobile avant le choc.

1080. Voici les résultats principaux concernant le choc des corps élastiques ipii ont été déduits du calcul el (pie l’expérience a vériliés :

Si deux miisses égales, parfailemcnl élastiijues (deux houles d’ivoire de même diaméli'e), cheminent en .sens contraire, suivant la même ligne ilroile, avec des vitesses différentes ; au moment du choc, elles échangent leurs vitesses de telle manière que chacune revient sur ses pas en prenant la vitesse que l’autre possi’idait. Itans le cas particulier, où l’une

llHi ACorSTinUE.

dus masses sérail en repos, celle-ci prendrait donc, au luuiiieiit du diuc. la vitesse de la masse en mouveiiient, qui relomberail elle-même au repos.

1081. Le résultat, que nous venons d’énoncer, permet d’eipliquer lacilenient rexpérience suivante qu'on exécute depuis lüngtem|>s dans les cours, k une même barre transversale {fiij. λI2), sont suspenduesà

l'aide de tils de soie des billes d'ivoire de inénu' diamétie qui se juxta)Hjsent sans se compriniei mutuellenient; leui> centies se trouvent placés sur une même ligne droite liorizontale. Si l’on écarte la bille K de sa |>osilioji d'équilibre, pourla laisser ensuite ix'toniber cuniiiu' un pendule, on constate (praiieuiie des billes intermédiaires ne se déplace, d'une manière a|>parente, à l'instant où le choc se produit ; la bille \ SC met sr'ule en mouvement, en prenant un écart à peu prés égal à celui qu'on avait détermiiré dans la bille K. Mais .\ r etombe à son tour, le choc se transmet et la bille II seule se déplace, et aiitsi de suite. Les i‘ésiillats de cette expérience sont une conséquence des priitcipes que nous venons de faire connaitre I0t<ll. Lit seconde bille, étant immobile et possériant la même masse que K, a pris toute sa vite.sse quand le choc a eu lieu, et B est tombée au repos; semblablement, la troisième s'est empai'ée de la vitesse de la seconde. (|iii n’a pu s<> mettr e en mouvement ; la même connnnnicatiorr de inoiivenient s’est poursuivie jusqtt'à In bille A qui, n’étant en cmrtact avec aucune ntasse nouvelle, s'est nnte etr prenant la vitesse que B possédait au moment rni elle est tombée.

lOK'J. .Si le choc a li«'n errti’e ries masses différentes; ((ne rime d'elles. |iar (‘xein|>le, (misse étiv considérée coninre inliriiment grande

ACIIO.NS MOLÉl.l I.AlKtN ' Ifll

|)ar rapporl à l'auliv, et qu'eu iiiênie temps elle soit eu repus, lu masse en mouvement reviendra sur ses pas, à la suite du choc, en prenant une vitesse égale mais de signe contraire à celle qu’elle possédait auparavant. C’est ainsi qu’une bille d'ivoire, qu’on laisse tomber d’une certaine liauleiir sur un plan de marbre, remonte sensiblement en rebondissant, à la hauteur d’où elle est partie; elle reviendrait exactement à sou point de départ primitif, si l’ivoire et le marbi'e étaient des corps parrailernent élasti(|ues et si le mouvement de la bille s’accomplissait dans le vide.

CHAlMTItK II

PRODL'CTIOIV ET PROP Ati «T lOK DE HO%

l/iicuiistiqiu' cf>l la partie <le la physique cpii s'umipe de l’éliide du son. Klle recherche les phéiioniènes, (|ui s’amunplissent dans nn cor|i>

(|iii résonne, les actions (pii provoquent ou inodilient cette résonnancf; elle étudie le mode suivant lequel le son se transmet du corps sonore jusqu’à l'observatenr ; enfin elle rend compte des pluMioménes |ihysique> ^ qui inlUieiit sur les qualités des sons, ipialités qui servent à les dilféreiieier les uns des autres.