XXV" M. — MESURE DE LA CHALEUR DE FUSIOX DE LA GLACE
Excès RerroMls>emeDt
de temppralure. par seconde.
lO CjOC-ioS
9 ïQi
3 jo
Ce Tableau nous permettra d'évaluer la perle par refroidissomenl subie pendant la durée de l'expérience.
2« On pèse le calorimètre rempli d'eau avec le thermomèlre, et l'on note l'heure de celle pesée ainsi que la température de l'air.
Poids gtaG'^Sg à 3''5o'"45".
Tempéralure de l'air i r, 8.
3" Le calorimètre est porté dans son enceinte protectrice.
On retire alors le fragment de glace de la neige, dans laquelle il est conservé, on l'essuie soigneusement entre plusieurs doubles de papier Joseph et on l'introduit dans le calorimètre à 3*»52"o*, en évitant toute projection de liquide.
A partir de ce moment, on relève de nouveau les températures de minute en minute, sans cesser d'agiter.
lO ■ Il
17 lo
h ni s o
Le refroidissement par seconde devient dès lors constant.
En tenant compte de l'inexactitude du zéro, les températures initiale et finale sont donc de 2i®,7i et i2°,i7 : l'expérience a duré quatre minutes.
4° Il reste à peser le calorimètre, pour connaître le poids de la glace introduite dans Tappareil.
Poids •243^'', 453 à 4"7'"ii*.
Môme température de l'air que ci-dessus.
L'expérience est terminée.
Voici dos lors la suite des calculs à faire :
Poids en eau du calorimètre M 226,880 ^-(2,166 -T- 1,470)
— (23,075 -+- 43,822) - i6oÇ'",6iç> Poids de la glace ^iS, 4 53 — 226,880 rr-. i6b%573
On ajoute os%o2 pour la perte de poids par évaporation.
Le poids P de glace sera donc pris égal à lôR^ogS.
La température finale, trouvée égale à 12^,17, sera additionnée de o°,ioi4 pour compenser la perte par refroidissement pendant les quatre minutes de durée de l'opération calorimétrique :
0 = 12,17 -*- o> ïo4 = «2**, 274.
Il vient donc
Résultats.
La moyenne de dix-neuf expériences concordantes a fait assigner à r la valeur de 79,01.
XWr M. — HESLRE des chaleurs de combinaison. 123
Le chiiïre le plus élevé de la série fut 79,46; le plus faible
En tenant compte de ce qu'une portion de la tige de leur thermomètre était hors du liquide, de la Provostaye el Desains furent amenés à faire une nouvelle correction sur cette moyenne, et ils adoptèrent pour la chaleur de fusion de la glace le nombre 79,25, qui est devenu classique.
Il est intéressant de comparer à ce résultat les valeurs in- <liquées par les plu? célèbres expérimentateurs :
rai
Black 80
Laplace et Lavoisier 75
1 "* méthode ( neige ; 79 , ^4
° } 1" méthode (glace) 79, 06
Person 80
Hess 80 , 3o
Bunsen 80 ,o3
Lavoisier et Laplace opéraient avec de l'eau presque bouillante, dont la chaleur spécifique moyenne de 100" à zéro élail notablement supérieure à i : Jamin a introduit dans les calculs la valeur exacte de cette chaleur spécifique et il a corrigé \c résultat obtenu par ces savants ; il doit être pris égal à 79,37.
On admet généralement que la chaleur de fusion de la glace est égale à 80 calories.
XXVP MANIPULATION.
MESURE DES CHALEURS DE COMBINAISON PAR LE CALORIMI^nRI-: DE M. BERTHELOT.
Théorie.
Les méthodes calorimétriques employées par M. Berthelot (') procèdent de la méthode des mélanges décrite ci-dessus.
(*) Les détails do celte inanîpulalion sont empruntds à un Mrnioire de
124 CIIAP. I. — GlIALF.tR.
Deux liquides, exerçant l'un sur l'autre une réaction par contact direct, sont mêlés dans un môme calorimètre, à volumes égaux. Soit P le poids du premier liquide, P' le poids du second, C et C leurs chaleurs spécifiques, t et t' leurs températures : leur mélange détermine une température 6; quelle est la quantité de chaleur dégagée par la réaction ?
Tel est le problème.
Appelons fx le poids réduit en eau du calorimètre et de ses accessoires, et supposons que le premier liquide y soit renfermé à la température t : le second y est versé directement au moment de Texpérience. Admettons aussi, par extension de la loi de Wœstyne, que la capacité calorifique C| de la combinaison soit donnée par la relation
(P t-P')0, PC --PC.
Nous pourrons écrire que la quantité Q est égale à Texcès de la chaleur possédée par la combinaison sur celle que possédaient les éléments avant le mélange :
Q i[(P--P')C,-+-/Jl]v--(PC +-;jl)^-P'C'/'.
M. Berlhelot supprime la correction du refroidissement en opérant sur .^oos*^ de liquide au moins, dans des conditions telles que l'expérience ne dure pas plus de deux minutes, et que l'excès de température finale sur celle du milieu ambiant ne dépasse pas 2*>.
Les perles de chaleur sont négligeables dans une expérience dirigée de la sorte.
Le calorimètre de M. Berthelot (y/ir. 3;) est en platine : il est pourvu d'un couvercle C, agrafé à baïonneile sur les bords du vase cylindrique G et percT"de trous pour le passage de Tagitaleur, du thermomètre et des tubes abducteurs destinés
M. Borthulol sur les licehrrches cnloriiuètriqurs ( Annales de Chimie et de Phjrsique, \* sério, t. X\IX, p. {}\\ 1870). Quelques inilications sur le mode opératoire ont dlé trouvées d'aill'jurs dans le Traite pratique de Caioriméirie chimiquey du inéiuc auteur.
XXYl*' M. — MESURE DES CHALEURS DE COMBINAISON.
aux liquides. Dans les expériences où Téquilibre de température est presque instantané, on peut supprimer le couvercle ainsi que l'agitateur a et employer le thermomètre lui-même pour remuer le liquide.
Ce calorimètre, qui a une capacité de eS^*^, pèse 638' sans
Fig. 37.
les accessoires, 976'' avec les accessoires; réduit en eau, il vaut 28'" à 38' (*). M. Berthelot renferme dans une enceinte argentée E, placée elle-même dans une enceinte d'eau A revêtue de feutre.
Le calorimètre est posé sur trois pointes de liège, Gxées
(') La valeur en eau s'ohticnt en multipliant le poids du platine paro,o33^ , c'est le chiffre adopté par M. Berthelot.
Fig. 38.
sur un petit triangle de bois; le vase cylindrique de lailon argenté porte aussi sur de minces rondelles de liège. Un disque de carton recouvert d'étain et percé de trous convenables sert de couvercle à la caisse extérieure.
L'eau devra être placée dans Tenceinte à double paroi du calorimètre plusieurs jours à l'avance, au lieu même qu'elle occupera pendant les expériences, afin que tout le système se mette en équilibre régulier avec le milieu ambiant. Le tout est disposé dans une grande chambre, aussi bien abritée que possible contre Faction du Soleil, et dans laquelle on place également à l'avance dans des enceintes métalliques {fig^ 38) toutes les liqueurs et tous les instruments qui doivent jouer un rôle dans Texpérience, de manière que leur température soit bien uniforme. Les fioles F sont en verre très mince, afin que leurs parois se mettent rapidement en équilibre de température avec le liquide intérieur:
le col en est court et le trait de jauge se trouve placé à sa naissance,afin que le liquide soit contenu en totalité dans la panse. Au lieu de peser les liquides, M. Berlhelot les jauge dans (les fioles, burettes, pipettes ou autres vases de mesure; mais il est indispensable de vérifier soi-même la capacité des unilés par une pesée préalable. A cet effet, on place un flacon sur le plateau de la balance et, après l'avoir taré, on y fait couler le contenu de la pipette ou de la fiole que l'on veut contrôler. On appuie le bec pour faire écouler la dernière f^outte, on souffle avec la bouche et, le flacon étant bouché, on pèse l'eau qu'il contient. Il suffit de connaître la température et la densité du liquide pour calculer aisément son volume: la perte de poids produite par la poussée de l'air est ^^® TôW environ. Les divergences entre plusieurs essais consécutifs faits par M. Berthelot ne surpassent pas qs^oj pour
XXVl^ M. — MESURE DES CHALEURS DE COMBINAISON. I27
des pipeltes de 5o'^^ En général, tous les jaugeages peuvent (Hre effectués au millième et souvent au demi-millième près.
Les thermomètres doivent être très sensibles : Baudin en construit d'excellents, qui prennent, en moins de quinze secondes, la température du liquide au sein duquel on les agile : ces instruments embrassent seulement un intervalle (le 10 degrés divisés en cinquantièmes. Avec un peu d'habitude, on partage aisément à Tœil ces divisions en quatre parties, ce qui fournit le -^ de degré : en observant avec une lunette, on évaluerait le millième.
Ces thermomètres doivent aussi marcher parfaitement (Faccord, ou du moins doit-on déterminer préalablement les différences de leurs indications dans la portion de l'échelle qui sera utilisée.
Les liquides employés sont des solutions renfermant par litre un demi-équivalent d'acide, de base ou de sel; l'équivalent est pris strictement dans sa définition chimique. Il représente le poids moléculaire pour les corps monovalents et leurs dérivés (acide chlorhydrique, chlorure de potassium, acide acétique, alcool, etc.), et le demi-poids moléculaire pour les bivalents (acide sulfurique, sulfates de potasse ou de magnésie, acide oxalique, etc.).
Manuel opératoire.
1° Les liquides destinés à réagir l'un sur l'autre sont contenus dans de grands flacons, lesquels sont restés dans la même pièce pendant plusieurs jours, à côté l'un de l'autre, sur une table qui ne reçoit jamais directement les rayons du Soleil. On en remplit deux fioles jaugées de 3oo«.
2<» Le contenu de Tune des fioles est versé doucement dans le calorimètre et Ton y plonge un thermomètre; la seconde fiole est déposée sur un valet de paille dans l'enceinte métallique représentée par la ^g. 38. On y introduit un thermomètre et Ton agite vivement. Les températures sont lues à plusieurs reprises et inscrites sur le registre des expériences : elles ne diffèrent généralement que de rl^o ourSo ^^ degré.
3" A l'aide d'une pince en bois, on saisit le col de la fiole et l'on en verse le contenu dans le calorimètre; il se met en
128 CBAP. I. — CHALEUR.
équilibre au bout de vingt secondes et demeure stationnaire pendant deux minutes au moins et souvent davantage. Cette température est notée avec soin.
Quand on verse le liquide d'une fiole dans le calorimètre: il faut prendre la précaution de relever un instant la fiole, après ravoir vidée; le liquide mouillant les parois se rassemble ainsi au fond et on le fera couler aisément en donnant quelques secousses à la fiole.
Résultats.
Prenons pour exemple la recherche de la chaleur dégagée dans la neutralisation de Tacide tartrique par la soude.
^ , . \ Soude : a"' contenant 3I*^ soit i*"
Solutions < » . , ,,» . . ^
{ Acide tarlnque : r" contenant 75^', soit 1*^
Ces deux liqueurs sont équivalentes à volumes égaux et se saturent Tune Taulre : opérons sur 3oo«^ de chacune d'elles, soit -fg de la solution préparée.
Température de la soude dans le calorimètre ^ 20^,48
w de l'acide tartrique dans la fiole 21 "5 48
Une observation préliminaire montre que, en cinq minutes, les thermomètres immergés dans les deux liquides ne varient pas sensiblement.
Après mélange, le maximum de température est atteint en dix secondes.
Température maximum 24", io5
Densité de la solution de soude i ,o23
Chaleur spécifique 0,970
Poids des 3oo" réduits en eau agS*""
Poids du calorimètre et du thermomètre réduits en eau. 5«'",6
Poids total en eau avant le mélange 3o3p',6
Densité do la solution d'acide tartrique ' 3O17
Chaleur spécifique 0,977
Poids des 300*=*= réduits en eau •i98«% 3
Poids total en eau après le mélange 6oi«',9
Tempérât, initiale moyenne — r -^ ^^— -^ = 2o°,q-5
XXTIl* M. -— CONDUCTIBILITÉ d'uNB BARRE. 129
Élévation de température A6 == 24*», io5 — 2o'*,975 3°, i3o
Chaleur spécifique du tarlrate de soude 0,98
Chal.dég. 3oo(i ,023 -+- 1 ,017) 0,98.3, i3 -h 5,6.3, i3 = 1893"^
Pour 31^^ de soude = ^'^^ = 1 2620*»'
Voici, pour quelques sels, les résuUats obtenus par MH. Berthelot et Thomsen :
Aotdes (i éqnlTalent = a litres ) .
Bases,
NaO
KO
ZnO
CuO
AgO
H Cl.
AzO^.HO.
