‹ Dictionnaire de chimie et de minéralogieChapitre 55 sur 354 · CAL SOS · texte numérisé non relu

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trécissemont de la cavité du tube, et (pii, d'après les expérienc(!S de La|ilaco et F.avoisier, doit s'élever, pour chaque degré du Ihcrmomètre centigrade, h j^fj-, du voliimo (lue le mercure occupe h zéro, mais ce|)endant II" demeure pas toujours la même, et peut être ('-.limée, terme moyen, h j^

A -|- .'100", la dilalaliori du verre est déjà si considérable, ([u'clle ne permet plus de comj)ler sur des résultats exacis. I)'a[)rès Dulong et Petit, le merciu'e se dilate, pour chaque degré du thermom(''tro centigrade, à -\- 1()()» (I't^,, h + 200° d'^„ et à 4- ;{00" d'^, de 1 espace qu il occupe h zéro. Par consiWpient à -f .'JOO" réels, c'est- à -dire mesurés au moyen du thermomètre à air, un thcrmonuHre à mercure, fabriqué avec une matière dont la dilalation suivrait celle ilu mercure, devrait marquer -f ^li-.lS; tandis qu'un thermomètre ordinaire n(^ manque pas plus de 4- 307°,C'i., h cause (le la dilatation beaucoup moins considérable du verre.

Si l'on em[)loyait les cor[)s suivants fiour mesurer les temi)ératures, les thermomètres h la confection (lesquels on les ferait servir marqueraient, d'après les expériences de Dulong et Petit, h \- 300° du thermomètre k air, le nombre de degrés inscrits à la suite de chaque corps, savoir :

Fer 532°,2 Verre 522»,1

Argent 329°, 3 Cuivre .... 320°,0

Zinc 328»,5 Platine. . . . 5I7°,9

Antimoine . . . 524'',8 Mercure . . . 314°, 15.

Nous nous servons fréquemment aussi, pour apprécier la lempéi'ature d'un corps, de l'impression qu'elle fait sur nos sens. Mais c'est un moyen infidèle, jiarce que le résultat dépend de notre propre chaleur, et qu'en conséijuenceil est sujet comme elle à varier. Ainsi un corps que nous tnjuvons chaud quand nous le tenons h la main nous semble froid (juand nous l'approchons de notre joue, parce que le visage est plus chaud que la main. Nous appelons chauds, en effet, les coifis qui nous communiquent de la clialeur, et froids ceux qui nous en soustraient. Le froid n'est donc autre chose qu'un défaut de chaleur.

Quand il s'agit d'évaluer de hautes températures, auxquelles le mercure entrerait ea ébullition, on se sert d'autres instruments, appelés pyromêlres.

On ne saurait dire si la température a des limites au delà desquelles elle ne puisse plus s'élever ou s'abaisser. Ona beaucoup écritsur l'absence absolue de la chaleur. Dalton, Clément et Desormes, Herapath etplusieurs autres ont essayé de déterminer, d'a[>rès des ex|)ériences connues, à quel nombre de degrés au-dessous du zéro actuel du thermomètre correspondrait ce zéro absolu. Mais la différence des résultats auxquels on est arrivé, en suivant des voies diverses, montre qu'on est toujours parti de suppositions inexactes. Clément, Desormes et Herapath ont fixé le zéro absolu à — 2()6 |-° de l'échelle centigrade. Le fait qui leur a servi de base est l'observation recueillie par Gay^

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Lussar, qu'à cliaque degré du tlicrmomètro l'ail- augiuetitc ou duuinuc de 0,0375 de sou volume, mesuré au point de coiiiiélatiou de l'eau, suivant que la température hausse ou baisse ; de sorte, par conséquent, qu'à -f 266 î"", il devrait occuper un espace doulile de celui qu'il remplit à zéro, et qu'à — 266 it" son volume serait réduit à zéro. Mais, comme nous ne connaissons i)oint la nature du calorique, il faut renoncer, quant à présent, à résoudre ce problème.

Dès qu'un corps solide est échauffé jusqu'à un certain degré, la cohésion diminue tellement en lui que ses molécules deviennent mobiles, susceptibles de changer de situation les unes par rapport aux autres, et séparablesau moindre effort. 11 se liquéfie, et ce passage de l'éiat solide à l'élat liquide est appelé fusion. Les corps fondus présentent loujours une surface horizontale, c'esl-àdire concentrique à celle de la terre et calquée sur l'arrondissement du globe. On est dans l'usage de leur donner le noiu deliquides, pour les distinguer des fluides, dénomiiiariou qui s'applique également aux corps aérilbrmes. La température nécessaire pour produire cet état varie suivant le corps, de manière qu'il en est qui entrent en fusion à la température moyenne ordinaire de l'air, ou avant de rougir ; d'autres qui exigent pour cela un degré de chaleur plus élevé ; quelques-uns entin que nous ne parvenons jtas à fondie, même au plus haut degré de chaleur qu'il soit eu notre pouvoir de produire. Ainsi, par exemple, le mercure devient liquide à — 35% l'eau à zéro, la cire à + 65", létaiu à + 228% le plomb à + 312% le cuivre à -)- 2530' et le fer à -|- 12000%etc., en supposant toujours qu'on puisse admettre ces dernières données, qui sont fournies par des expériences pyrométriques.

Si l'on continue'^à élever la température d'un corps fondu, la cohésion de ses molécules diminue encore, et il prend la forme d'air ou de gaz. C'est à cela que tient le phénomène de VébuUition, qui consiste en ce que de petites bulles du gaz produit traversent la portion du corps qui n'est encore que liquide, et viennent crever à la surface. J/ébullition n'est donc autre chose que le mouvement occasionné par l'ascension du gaz dans lequel un corps fondu s'est transformé. Tout liquide susceptible de prendrela firme gazeuse bout, quand il est exposé à l'air libre et sous lapressiiin ordinaire de l'atmosphère, à une température donnée, qui varie pour chacun : par exemple, i'éther à -(- '^'o', l'alcool à -j- 78", l'eau à \ 100", l'acide sulfurique à -\- 326°, le mercure à -|; 356 ■^, etc. Ces liquides ne peuvent plus s'échauil'er au delà du degré auquel ils entrent en ébullition; car tout le calorique qu'on y ajoute alors s'unit à une |)Oitioude leur masse, et lui fait prendre la forme de gaz.

La température à laquelle un corps bout dans ratmosi)hère varie en raison du degré de pression que cette dernière exerce, c'està-dire d'après l'élévation du baromètre. La hauteur du liquide qui bout apporte aussi,

toules choses égales d'ailleurs, des variations à cet égard ; la raison en est fort simple. Quand un liquide bout, il se forme au fond uu vase de petites bulles qui doivent soulever à la fois et le liquide placé au-dessus d'elles, et l'air dont la pression s'exerce sur ce liquide, puisque l'un et l'autre tendent, par leur pesanteur, à les comprimer, c'est-àdire â les empêcher de quitter l'état liquide. Or, il est clair que quand la pression de l'at mos|ihère ou la hauteur de la colonne du liquide augmente, la force qui produit ces bulles, c'est-à-dire la température, doit s'élever aussi.

Voilà pourquoi les liquides bouillent à une température beaucoup plus basse dans le vide qu'à l'air libre. On peut y faire bouillir l'eau à toutes les tem]3ératures au-dessus de zéro, pourvu seulement qu'on ait soin d'entretenir la couclie inférieure plus chaude de quelques degrés que la surface. Mais si la température est aussi élevée que possible à la surface, ou répandue uniformément dans toute la masse, l'eau s'élève de sa superiicie même sous la forme de gaz, parce qu'alors il n'y a point de circonstance qui détermine la formation du gaz dans l'intérieur de la masse, et qu'en coaséquence cette formation ne renconti e aucun obstacle qui l'empêche de s'effectuer à sa surlace. On peut s'en convaincre par une expérience aussi simple que récréative. Qu'on verse de l'eau dans une bouteille de Florence jusqu'aux deux tiers, et qu'on la bouche bien avec un bouchon de liège, dans Lquel on aura soin d'ajuster d'avance un tube de verre dont la portion saillante hors de la bouteille soit tirée à la lampe; qu'on fasse alors bouillir l'eau ; qu'après un quart d'heure d'ébullition, et, sans interrompre celle-ci, on soude l'extrémité pointue du tube pour la fermer, puis qu'on retire subitement la bouteille du feu ; tout l'air a élé chassé par les vapeurs aqueuses pendant l'ébullition ; mais ces vapeurs, en se condensant lorsque la bouteille se refroidit, laissent un vide au-dessus de l'eau : par conséquent, si l'on refroidit la bouteille avec rapiuité audessus du niveau de l'eau, en l'entourant d'un corps froid, et qu'ainsi l'on condense une quantité plus considérable de vapeurs aqueuses, le vide augmente encore, et l'eau recommence à bouillir dans la bouteille ; si l'on plonge celle-ci entière, presque jusqu'au col, dans un gobelet de verre |)lein U'eau froide, toute la masse d'eau qu'elle contient entre dans une vive ébuilition,iiarce que les vapeurs aqueuses sont continuellement condensées à la partie supérieure delà bouteille | par l'eau froido qui 1 entoure, et cetle ébullilion dure tant que l'eau n'est [tas refroidie jusqu'à un certain degré, c'est-à-dire ordinaiiement près d'un quiri d'heure.

Gay-Lussaca remarqué que les liquides se convertissent plus facileiiient en gaz lorsqu'ils sont en contact avec des suifaces anguleuses et inégales, que quand les surlaces qui y touchent sont parfaitement lisses et polies. Il avait aussi observé que l'eau bout à une température plus basse d'un degré e<

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un tiers dans ilos viisos do métal que dans des Vilses de verre. Cet ellet lient h ce (iiu'l.t .surface du métal, mOmcMiuand ellcM'st |HPlie, conserve toujours des inégalités (|ue ne |iréstMile pas celle du verre, ipii est le résidtat de la fusion. Si l'on cliauUede l'eau dans un vase jusiju'au point où elle doit l'étri- pour coinmenceià Imudlir, et (ju'on y jette alors de la limaille de fer, du vciro pilé ou tout auti-e corps pulvérulent, on la voit sui-lechainp boudlir avec violence, do mainèro h sauter souvent par-dessus les bords du vase, (]uolijuo la poudre qu'on y fait, tomber l'ait .efroidio, et elle continue ensuite de bouillir à la même température connue dans un V ise métalli(pie. Il semide donc d'a[)rès cela que le ealoriquesoit transmis phisf/icilement par les surfaces raboteuses (pie i)ar les surlaces unies. Cepenilant il n'est pas possible ipieco soit là l'unlipio cause du phénomène; car quand on jette dans un li((uide tenant en dissolution un gaz qui est sur le point de s'échapper, une poudre dont la température soit la mémo que celle de ce liquide, une portion du gaz se dégage do la surface des moléiudes de la poudie.

L'ébullition n'est pas la seule manière de réiluire les corjis hl'éiatde fluide aériforme. La plupart des corps volatils laissent déjà échapper, à la tempéra ure ordinaire de l'atmosphère, une très-petite portion de leur masse, qui se dégage sous la forme de gaz, et dont la quantité augmente à mesure que la chaleur s'élève. Delà résulte que les corps perdent continuellement de leur volume, et quand il s'agit des liquides, on dit qu'ils se dessèchent. Leur ascension lente et graduelle sous forme d'air porte le nom d'évaporation. Elle a lieu plus facilement que partout ailleurs dans le vide ■' mais dans l'air elle s'opère d'autant plus lentement que cet air est ulus pe^ant, et celui dans leipiel elle se fait avec le plus de lenteur est celui qui se trouve déjà très-chargé du corps en évaporation.

On a imaginé un instrument particulier pour montrer avec quelle facilité l'évaporalion se fait dans un espace soustrait à la pression atmosphérique. On souille aux extrémités d'un tube de verre deux boules, dont l'une soit arrondie et l'autre tirée en l^omte déliée; on remplit ce tube aux deux tiers d'eau, en chaulfanl les boules pour chasser l'air, et plongeant de suite la pointe dans leliquide, qui montée l'instant où l'air refroidi se condense; puis on incline un peu le tube, dont la pointe doit être tournée en haut ; on place une lampe à esprit-de-vin sous la boule, et on fait bouillir l'eau pendant une demi-heure à peu près, ou jusqu'à ce (}ue l'air atmosphérique soit entièrement expulsé ; il faut avoir soin d'entretenir l'ébullition avec beaucoup d'uniformité, car, si elle vient à être interrompue, on s'expose à ce cpie de l'air s'introduise par la pointe. Lors lue la coetion a diminué l'eau jusqu'au point dont il vient d'être parlé, on soude la pointe, tout en abaissant peu à peu au-dessous de la boule la lampe qu'on ilnit par

enlever quand la soudure est achevée. On fond aussitAt la pointe, aliu de l'allh^urer autant (pie possible à la circonférence do la boide. Cela fait, si on tient lo tube ()i)li([ueluent, de manièie à laisser un petit vide dans la boide inférieur!! ([u'on saisit avec la main, la surface de l'eau emprisonnée commence à s'i'^chuulfer par la chaleur des doigts, et l'on voit des bulles de gaz a(|ueux passer l'une après l'antre do la boule dans le tube. Si l'aiipareil est bien disposé et i)arfaitemenl purgé l'air, chaque bulle de va|ieur se condense avant d'avoiratteint la surface de l'eau dans lo tube, et en faisant entendre un petit bruit causé par le claquemcmt de l'eau à l'instant où la bulle disparaît. On a donné lo n(jm de pulsimètre à cet instrument, parce (ju'une plus grande vivacité du pouls s'accouipagne ordinairement d'une chaleur plus considérable de la main, et qu'à son tour celle-ci détermine une ascension plus rapide des bulles dans le tube. Si on ne laissait pas lie vide dans la boule, le phénomène n'aurait |)Oint lieu, parce qu'alors il ne se formerait pas de surface évaf)oratoire, et que la chaleur de la main ne sulhrait pas pour faire entrer leliquide en ébullition

On donne aux corps réduits à l'état aériforme le nom de gaz, pour les distinguer de l'air proprement dit, dénomination sous laquelle on désigne le mélange gazeux, qui constitue l'atmosphère de la terre. Do môme qu'un liquide, un gaz est un corps fluide ; mais ses molécules s'étendent dans toutes les directions, ce qui fait qu'elles ne prennent point une surface horizontale dans nos vases.

Au milieu de tous les changements que la chaleur produit dans la forme d'agrégation des corps, ceux-ci se combinent avec une certaine quantité de calorique, qui devient dès lors partie essentielle des fluides, c'està-dire condition sans laquelle ils ne pourraient être, et qui cesse d'être appréciable, soit au thermomètre, soit aux sens. On donne à ce calorique le nom de latent ou combiné, pour le distinguer de celui que les corps peuvent recevoir et dégager sans subir de changement dans leur forme d'agrégation , qui agit toujours sur les sens , comme sur le thermomètre, et qu'on désigne par l'épithète de libre.

Un exemple éclaircira cette proposition.

Qu'on place à peu de distance l'un de l'autre, sur un poêle chaud, deux assiettes contenant, la première une livre d'eau à la glace, et la seconde autant de neige fondante. Au bout de quelque temps on trouvera que la première assiette est déjà plus chaude, ((u'enfin môme elle tiédit, tandis que l'autre, dans laquelle la neige se fond, est encore tout aussi froide qu'auparavant , quoiqu'elle ait reçu la même quantité de calorique. Cette différence tient à ce que tout le calorique communiqué à la neige se combine avec el'e pour produire de l'eau liquide, qu'il est par conséquent engagé, et qu'il cesse de pouvoir agu- sur le thermomètre, non plus que sur le? sens. Mais une fois qua

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