EXPANSION

[Sect. xxiv.]

relatives, à l'aide du thermomètre et du pyromètre. Le degré d’expansion des solides varie au moment «le leur passage de l’état solide à l’état liquide, et celui des lûjuides commence à u'cire plus égal dès qu’ils sont prêts à passer à l’état aéri forme. Les lois générales de l’expansion ne sont pas toutefois sans exceptions; «luelques liquide., ont un maximum de densité correspondant à une certaine température, et ils se dilatent, soit que cette température augmente ou diminue. L’eau, par exemple, se dilate si elle est échauffée au-dessus, ou refroidie au-dessous de /to'“ du thermomètre de Fahrenheit (-4. !t° 44 du thermomètre centigrade). La solidification de quch|ues liquides, et principalement leur cristallisation, est toujours accompagnée d’une augmentation de volume. L’eau se dilate ra paiement lorsqu’elle se convertit en glace, et avec une force suffisante pour fendre les substances les plus dures. La formation de la glace est donc un agent puissant dans la désagrégation et la décomposition des roches , et c’est sans contredit l’une des causes les plus efficaces des ehan gemens locaux qui s’opèrent dans la structure de la croûte du globe, — changemens dont les terribles éboulemens des montagnesde la Suisse nous fournissent la preuve.

La dilatation des corps par la chaleur, et leur contraction par le froid, occasionnent dans la marche des. horloges et des montres des irrégularités telles, «(u'elles ne pourraient servir aux usages astronomiques ou nautiques, sans l’application ingénieuse «{u’on a faite des lois de la dilatation inégale des corps, pour remédier à cet inconvénient. Les oscillations d’un pendule sont exactement les mêmes que si toute sa masse était réunie en une seule particule, située en un certain point de sa longueur, que l’on appelle centre d’oscillation. Si la distance «le ce point au point de suspension du pendule était invariable, la marche de d’horloge serait également invariable. La difficulté consiste

,278 expansion. [Sect. xxiv. J

à neutraliser les effets de la température , qui augmente ou diminue sans cesse la longueur du pendule. De tous les moyens imaginés à ce sujet , le compensateur de Graham est le plus simple. Cet horloger célébré employait un tube de verre contenant du mercure. Quand le tube se dilate par suite des effets de la chaleur, le mercure se dilatant beaucoup plus encore, sa surface s’élève un peu plus que l’extrémité du pendule ne s’abaisse , et le centre d’oscillation demeure stationnaire, llarrison inventa un pendule qui consiste en sept tringles d’acier et de laiton, disposées de telle sorte que les tringles de laiton élèvent le poids fixé à l’extrémité du pendule d’une quantité égale à celle dont les tringles d’acier l’abaissent. Le plus ordinairement on ne met que cinq tringles : trois en acier, et deux eu alliage de cuivre et de zinc. Lest d après le meme • principe que l’on parvient à neutraliser les effets de la température dans les chronomètres. Ces instrumeus sont portés aujourd’hui à un tel degré de perfection, que lorsque pendant deux jours de suite un chronomètre avance ou retarde d’une seconde en vingt-quatre heures, il est considéré comme hors d'état de servir. L’exactitude des opérations d'arpentage dépend de celle des règles de compensation employées pour la mesure des bases. Ainsi, 1 on voit que l applicalion judicieuse des lois de la dilatation inégale de la matière a uue iulluenee immédiate sur notre manière de compter le temps; sur notre estimation des mouvemens des corps dans lescieux,et de leur chute sur la terre; sur la détermination de la figure du globe, et sur notre système de poids et mesures; sur notre commerce à l’étranger, et sur la mesure des terres dans notre propre pays.

La dilatation des substances cristallines s’opère sous des circonstances très différentes de celles qui déterminent la dilatation des corps non cristallisés. L’expansion occasionne dans ces derniers une augmentation proportionnelle de lan»

f r SeCt. XXIV.] PROPAGATION DE JLA CHALEUR. 279

gueuret d’épaisseur, tandis que, suivant les observations de M. M.tscheilich, les premiers se dilatent inégalement dans des directions différentes; il existe même un cas où la contraction dans un sens accompagne la dilatation dans un autre. Il faut que la structure intérieure des corps cristallisés soit d’une nature tout-ù-fait particulière, pour modifier ainsi le pouvoir expansif de la chaleur, et exercer uue influence si marquée sur la transmission du calorique et des rayons visibles du spectre.

La chaleur se propage avec plus ou moins de rapidité a travers tous les corps. L’air, étant de tous, le plus mauvais conducteur, sert à tempérer la sévérité des climats froids, en conservant la chaleur communiquée à la terre par le soleil. Les corps denses, au contraire, et particulièrement les métaux, possèdentau plus haut poiul le pouvoir de conductibilité; mais la transmission, néanmoins, nécessite toujours un certain temps. Si une barre de fer de vingt pouces de long est chautfée à 1 une de ses extrémités, le calorique inet quatre minutes à passer à l'autre extrémité. La particule métallique qui est échauffée la première, communique son calorique à la seconde, et la seconde à la troisième; de sorte que la température de la molécule intermédiaire se trouve augmentée à chaque instant, de l’excès de la température de la première sur la sienne propre, et diminuée de l’excès de sa propre température sur celle de la troisième. Cette température, toutefois, ne sera pas celle indiquée par le thermomètre; parce qu’aussitôt que la particule sera plus échauffée que l’atmosphère ambiante, le rayonnement lui fera perdre son calorique, proportionnellement à 1 excès de sa température actuelle sur celle de l’air. La vitesse de la décharge s’opère en îaison directe de la température, et en raison inverse de la longueur de la barre. Comme par suite de la rotation de la terre, et de sa révolution autour du soleil, de la com-

290 PROPAGATION DE LA CIIaLKI’H. [Sect. XXIV.]

bastion, du frottement, de la fermentation, do l’électricité, et d’une infinité d’autres causes, il se manifeste des variations perpétuelles dans la température de toutes les substances terrestres, et de l’atmosphère, la tendance à rétablir l'égalité de la température , par la transmission du calorique, doit maintenir toutes les molécules matérielles dans un état d’oscillation perpétuelle, plus ou moins rapide, selon la conductibilité des substances. Le mouvement des corps célestes autour de leurs axes et autour du soleil les exposant à des cliangemens continuels de température, l’on peut conclure de là que des causes pareilles produiront en eux aussi des effets semblables. Les révolutions des étoiles doubles montrent qu’elles ne sont point en repos; et, quoique nous ignorions totalement les cliangemens qui peuvent s’opérer dans les nébuleuses et les millions d’antres corps célestes situés à des distances infinies, il est plus que probable qu’ils ne sont pas dans un état de repos absolu. Ainsi, à en juger suivant l’étendue de nos connaissances, le mouvement semble être une loi générale delà matière.

La chaleur appliquée à la surface d’un fluide sc propage très lentement vers le bas ; les couches les plus chaudes , et par conséquent les plus légères, restant toujours à la surface. Telle est la raison pour laquelle l’eau du fond des lacs entretenus par les chaines alpines est si froide; la chaleur du soleil n’étant transmise qu’à une petite distance au dessous de la surface. Quand la chaleur est appliquée au-dessous d’un liquide, les particules s’élèvent continuellement a mesure qu’elles deviennent spécifiquement plus légères, c’est-à-dire à mesure qu elles sont échauffées; elles répandent ainsi le calorique par toute la masse, en se déplaçant perpétuellement, pour céder leur place aux particules les plus denses. Le pouvoir de conduire la chaleur varie essentiellement dans les différens liquides. A volume égal , le mercure conduit la chaleur deux fois aussi vite que I eau ,

Dmn/RdhvCoogL^

rsect.xxiv.] CHALEUR LATENTE. 281

ce qui explique pourquoi il parait si froid. Un corps chaud répand son caloriquedans l’air, au moyen d’un double mode de propagation. L air en contact avec ce corps, étant échauffé et devenant plus léger, s’élève et répand son calorique dans 1 espace, tandis quen même temps une autre portion de la chaleur du même corps se dégage en lignes droites, par l’effet du pouvoir rayonnant de la surface. Il suit de là qu une substance se refroidit plus rapidement dans l’air que dans le vide, le refroidissement n’étant dû qu’au rayonnement, dans le dernier cas. Il est probable que la terre, ajant été originairement d’une température très élevée, ne s est relroidie que par voie de rayonnement. Le milieu éthéré doit être trop rare pour pouvoir entraîner avec lui beaucoup de calorique.

Outic le degré de chaleur indiqué par le thermomètre, le calorique, sous forme imperceptible ou latente, pénètre tous les corps, dont la capacité calorifique est si variée, qu’il laut des quantités de chaleur très différentes, pour éle ver des substances différentes, à la même température sensible; il est donc évident qu’une grande partie du calorique est absorbée, ou rendue latente et insensible au thermomètre. La portion de calorique nécessaire pour élever un corps à une température donnée, est ce qu’on appelle sa chaleur spécifique; mais la chaleur latente est celte portion de calorique employée à la transformation des corps solides en liquides, et de liquides en vapeurs. Quand un solide est conv ei tien liquide, il s introduit en lui une pl us grande quantité de calorique que celle qui peut être accusée parle thermomètre; toutefois, cette augmentation de calorique ne rend pa<, le corps plus chaud, quoiqu'elle le convertisse en liquide et quelle soit la principale cause de sa fluidité. La glace reste à la température de 3a° de Fahrenheit (o° du thermomètre centigrade), jusqu à ce qu’elle ait absorbé ou se soit combinée avec (77° 7 centigrades) de calorique ; elle se

Æ)g2 CHALEUR LATENTE. [ SeCl. XXIV.’]

fond alors, mais sans élever la température de l’eau audessus de 3a° (o° du thermomètre centigrade); de ;Sorte que l’eau est uu composé de glace et de calorique. Dans la conversion d’un liquide en solide, au contraire, le liquide abandonne une certaine quantité de calorique, sans qu’il s’opère en lui pour cela la moindre diminution de température. Ainsi, à la température de 32° (o° centigrade;, l’eau doit abandonner r4o° (770 7 centigrades) de calorique, avant de. se geler. La lenteur avec laquelle l’eau se change en glace, ou la glace en eau, est une conséquence du temps nécessaire au dégagement ou à 1 absorption de i4o°

( 77° 7 centigrades) de chaleur latente. L’on éprouve sou* vent un degré de froid considérable pendant le dégel, parce que la glace, dans son passage de l’état solide à l'état liquide, absorbant et rendant laleute une partie de la chaleur sensible de l’atmosphère et des autres corps, les maintient à la température de 3a° ( o° centigrade ),. pendant quelle fond. Suivant le même principe, la vapeurest une combinaison du calorique avec un liquide. Au mojen de l'application continue de la chaleur, les liquides sont •convertis en vapeur, — fluide invisible et élastique comme l’air atmosphérique. Sous la pression ordinaire de 1 atmosphère, c’est-à-dire, quand le baromètre est à la hauteur de 3o pouces- ( 7G centimètres, ou 28 pouces français ■très approximativement ), l’eau s’échauffe de plus en plus jusqu'à ce que sa température ait atteint 2120 de Fahrenheit ( iuo° centigrades); passé ce point, elle ne manifeste plus aucune augmentation sensible de chaleur; mais quand, outre les 21 2° (ioo° centigrades) accusés par le thermomètre, elle en a absorbé 1000 ( 555“ 5 centigrades) au- , très encore, elle se trouve transformée en vapeur. Ainsi .donc, la vapeur absorbe environ 1000 degrés de chaleur ■latente ( 535° 5 centigrades) , avant que sa température ne m’élève; et la vapeur à 2120 (too° du tb. cent.) doitabaa-