THERMOCHIMIE

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dons .» Ceci soft 'lu sans aller Jusqu'à pré comme certains critiques, qne Molière ait roula faire outrage sus plus nobles sffectloni el sus plus rs de 1.1 ramllle, puisque, en définitive. tous 1rs pères ne ressemble H son ni

unis |i I into. Ion.)

1111 RMOClllMIB. — Chimie, préliminai

phénomènes chimiques.

I lude 'l" cette chaleur n est pas seul*

a point il" me de son epplication h i ln« dustrie et aux machines; elle fournit soi > lui qui permet de i>r' . I la nature

ns chimiques elles-m dont la connaissance était purement empirique • Los | travaux de thermochim

exécutés par La| les appareils et les méthod manquaient de précision. En 1119 parurent les

Les quantités de chaleur d ms les réac- travaux de Dolong et Petit, qui Dt la

Uonschimi iH accompli par les relstion théoi

affinités, c'est a-dire p;ir les forces moléculaires ciflques des principaux corps simples; puis plu-

qui déterminent les combinaisons et les décompo- si.-urs mémo

itions : de même (|uc les quantités de chaleur I8«4), et les beaux travaux de Regnault soi

disparues dans une machine fournissent la me sure des travaux sensibles accomplis par cette machine.

In môme principe général, celui de l'équivalence des forces naturelles et de leur réduction à la chaleur, prise comme mesure commune à toutes ces forces, préside donc à la mécanique physique et à la mécanique chimique.

ainsi que cette dernière science se trouve reposer sur la thermochimie.

Pour mieux concevoir l'origine de la chaleur l e et son importance, examinons de plus pies la constitution des corps, telle que les notions scientifiques actuelles permettent de la concevoir.

Un corps solide, liquide, ou gazeux peut être regardé comme formé de molécules distinctes, exécutant un certain nombre de mouvements, d'amplitude et de vitesse variables suivant la température. Ces mouvements sont de trois sortes : mouvements de vibration, de rotation et de translation, spécialement sensibles pour les molécules gazeuses. Lorsque deux corps simples se combinent directement pour former un composé unique, il en résulte en général une certaine perte de force vive, et une certaine modification dans l'arrangement primitif des molécules. De là suit une perte d'énergie, qui se traduit par un dégagement de chaleur. L'inverse a lieu dans la plupart des décompositions; c'est pourquoi l'énergie nécessaire à celles-ci doit être fournie par une source extérieure, telle que réchauffement du système ou son électrisation.

Précisons par quelques exemples. Soient le chlore et l'hydrogène ; ces deux ;az s'unissent à volumes égaux pour former de l'acide chlorhydri

chaleurs spécifl |ues di - i les trois

travaux effectués avec la plus grande précision.

cherches d I mann et

d' Andrews el de M. Thomson multiplièrent lesdéter-

initiations numériques; mais - M. Berthelot qu est dm- la d< couverte des lois qui rattachent la

on des phénomèmee chimiques à ls naissance de la cil

i changer profondément le caractère de

gnement de ls chimie l prit ' ; - de la thermochimie peuvei • ramenés a trois lois fondamentales que nous

Kirnerons à énoncer, le Cadre

ne nous permettant pas de les développer.

I Principe DH havux moléculaires. — La quantité de chaleur dégagée '/ans une ri quelconque mesure lu somme des travaux chimiques et physiques accomplis dau

Ce principe est fondé sur la concordance constante de ses conséquences avec les résultats observés.

II fournit la mesure des affinités chimiques. 2* I'kincipl de l'équivalence calorifique des

transformations cb iniques, w tri ment dit : principe de l'fctat initial et de l'état final. — si un système de corps simples ou composé*, pris dans des conditions déterminées, éprouve des changements physiques ou chimiques capables de l'amener à un nouvel état, sans donner lieu à aucun effet mécanique extérieur au système, la quantité de chnleur dégagée ou absorbée }<ar l'effet de ces changements dépend uniquement de l'état initial et de l'état fi-/al du système ; elle est la même, qnell-s que soient la nature et lasuite des états intermédiaires.

Les deux principes précédents servent à définir

que, corps également gazeux, et occupant un la grandeur relative des affinités. Le principe suivolume égal à la somme des deux composants. | vant permet de prévoir les phénomènes chinii-

La chaleur dégagée est due d'ailleurs entièrement au travail chimique accompli dans la combinaison : car celle-ci n'est accompagnée par aucun changement d'état physique, susceptible de produire de la chaleur.

Or, la combinaison des deux gaz, à équivalents égaux, c'est-à-dire dans la proportion d'un gramme

d'hydrogène par 35,5 grammes de chlore, dégage plus de chaleur.

que, c'est-à-dire les actions réciproques des corps, dès que l'on sait les conditions propres de l'existence de chacun d'eux, envisagé isolément.

3° Principe du travail maximum. — Tout chayigement chimique accompli S'ins l'intervention d'une énergie étrange/ e tend vers ia production du corps ou du système de corps qw dégage le

22,OiO calories, quantité de chaleur susceptible de porter do 0° à 1° 22 000 grammes d'eau. En multipliant ce chiffre par l'équivalent mécanique de la chaleur, c'est-à-dire par 4J5, ce qui fait 9 350 00;i, on aie nombre de kilogrammes susceptible d'être élevé à 1 mètre de hauteur, par suite du travail chimique produit par la combinaison à équivalents égaux du chlore et de l'hydrogène, ce dernier pris sous le poids d'un gramme.

C'est précisément en vertu d'un travail chimique analogue développé par la combinaison du charbon avec l'oxygène de l'air que marchent les

Considérons, par exemple, les combinaisons des corps halogènes, chlore, brome, iode, et de l'hydrogène ; et le déplacement réciproque de ceséléments. Ils s'unissent à l'hydrogène avec des dégagements de chaleur bien différents. En effet, 1 gramme d'hydrogène combiné au chlore pour former de l'acide chlorhydrique gazeux, dégage- -r- 22,000e*1, tandis que l'union du même poids d'hydrogène avec le brome gazeux pour former du gaz bromhydrique dégage -4- 13.500e", la moitié environ ; enfin l'union de l'hydrogène et de l'iode gazeux absorbe 0,800e*1. Il résulte de ces.

THERMOCIIIMIE — 2187

THERMOMETRE

chiffres que le chlore doit décomposer le gaz iodhydrique en dégageant 22,8Û0cal : c'est en effet ce que Inexpérience vérifie aussitôt. Le brome doit également décomposer l'acide iodhydrique : ce que l'expérience vérifie également. Enfin le chlore doit décomposer et décompose en effet le gaz bromhydriqneen dégageant 22,000 — 13,500=8,500 calories.

Toutes ces conséquences sont vérifiées par des expériences depuis longtemps classiques, mais dont la théorie n'avait pas été donnée avant les découvertes de la tliermocliimie.

Des applications analogues peuvent être faites dans tous les déplacements réciproques des corps simples, métalloïdes ou métaux, qui peuvent s'effectuer en chimie.

Considérons un exemple de déplacement d'une base par une autre.

La potasse, en se combinant à l'acide chlorhydriqne, dégage une quantité de chaleur supérieure à celle qui correspond à la combinaison de l'oxyde de mercure avec le môme acide. La différence est égale à 4,3u0 calories pour les deux corps dissous ; et on vérifie que la potasse déplace en effet l'oxyde de mercuro précisément avec ce (h ment de chaleur, dans une dissolution de chlorure de mercure. Ici l'oxyde de mercure est précipité; mais un déplacement analogue, d'une hase soluhle par un iluble, également prévu par la

thorium himie, s'opère même dans les dissolutions, sans aucune séparation par volatilité ou insolubilité; par exemple, lorsqu'on traite une solution étendue de chlorhydrate d'ammoniaque par la soude, tout l'ammoniaque est déplacé avec dégagement de chaleur, et la soude demeure entièrement unie à l'acide chlorhydrique.

L'ensemble de ces notions nouvelles a été développé par M. Berthelot dans un ouvrage intitulé : Essai de mécanique chimique fondée sur tu thermochimie, ouvrage dont nous allons reproduire la conclusion en la résumant :

a C'est ainsi que le principe du travail maximum se vérifie par l'étu le des phénomènes fondamentaux de la chimie. Le tableau général des actions chimiques des corps se trouve ramené par là à une règle unique de statique moléculaire. La chimie des espèces, des séries et des constructions symboliques, qui a formé jusqu'ici presque toute la science, est rejet ée sur le second plan par la chimie plus générale des forces et des mécanismes : c'est en effet celle-ci qui doit domiuer celle-là, car elle lui fournit les règles et la mesure de ses actions.

« La matière multiforme dont la chimie étudie la diversité obéit aux lois d'une mécanique commune, et qui est la même pour les particules invisibli a des cristaux et des cellules que pour les organes sensibles des machines proprement dites. Au point de vue mécanique, deux données fondamentales caractérisent cette diversité en apparence indéfinie des substances chimiques, savoir : la masse des particules élémentaires, c'est-à-dire leur équivalent, et la nature do leurs mouvements. La connaissance de ces deux données doit suffire pour tout expliquer. Voilà ce qui justifie l'importance de la tliermocliimie. Le but qu'elle poursuit est d'autant plus haut que, par une telle évolution, la chimie tend à sortir de l'ordre des sciences descriptives, pour rattacher ses principes et ses problèmes à ceux des sciences purement physiques et mathématiques. Elle se rapproche ainsi de plus en plus de cette conception idéale, poursuivie depuis tant d'années par les efforts des savants et des philosophes, et dans laquelle toutes les spéculations et toutes les découvertes concourent vers l'unité de la loi universelle des mouvements et des forces naturelles. » (Essai de mécanique chimique, t. il, p. 756.) [A. Villiers.]

THERMOMÈTRE. — Physique. XIV. — Le thermomètre est un appareil destiné à constater la température des corps et ses variations; c'est un indicateur disposé de manière à rendre très sensible, et par suite très facile à observer avec rigueur, l'un des effets que la chaleur peut produire; parmi ces effets, les phénomènes de variation de volumes fournissent un moyen de comparaison à la fois général et fécond; c'est donc la dilatation que l'on observe, parce que l'on peut aisément la mesurer avec exactitude; elle sert do base aux thermomètres.

Les anciens connaissaient les phénomènes de la dilatation; ils en avaient môme profité pour produire quelques curieux effets, mais ils n'avaient pas d'appareils où ils pussent l'observer régulièrement Il faut arriver au xvic siècle pour en trouver un imaginé par Drebbel, et au milieu du xvnc, vers lGGn, pour trouver le premier thermomètre des académiciens de Florence, fondé sur la dilatabilité des liquides. L'instrument de ces savants consistait en une sphère soudée à un tube étroit et contenant de l'alcool coloré; porté d'un milieu dans un autre plus chaud, il marquait la dilatation plus grande éprouvée par le liquide que par l'enveloppe; on voyait le niveau s'élever et accuser ainsi l'augmentation de température.

Presque tous les corps sont propres à servir de thermomètres, puisque presque tous se dilatent régulièrement par la chaleur entre certaines limites. On peut donc prendre comme corps thermométrique un solide, un liquide ou un gaz.

Les solides, à cause de leur faible dilatation, présentent un avantage s'il s'agit d'évaluer de très grandes variations de température; mais ils ont l'inconvénient de n'être pas toujours assez homogènes pour que deux échantillons différents puissent être suffisamment comparables.

Les gaz conviennent très bien pour les faibles écarts de température et pour les températures élevées; commo ils se dilatent environ 150 fois plus que leur enveloppe, ils sont comparables entre eux ; mais leur manipulation est assez délicate; aussi réserve-t-on les thermomètres à gaz pour les expériences précises.

hestent les liquides ; on les emploie presque exclusivement pour les températures moyennes et pour les usages ordinaires ; ils offrent l'avantage de pouvoir être enfermés dans des vases transparents où il est facile de suivre et de mesurer les variations de leur volume.

Quel que soit le corps dont on ait fait choix, la condition fondamentale à réaliser c'est d'avoir des appareils comparables entre eux, qui, dans les mômes circonstances, donnent les mêmes indications. Les académiciens de Florence n'avaient rien trouvé de mieux que de construire tous leurs thermomètres d'après un même étalon qu'ils reproduisaient aussi fidèlement que possible ; il est à peine besoin de faire remarquer qu on ne pouvait obtenir par ce moyen qu'une grossière approximation.

L'identité absolue n'est pas indispensable pour obtenir des appareils comparables ; il suffit de les graduer d'après certaines règles fixes faciles à retenir ou à retrouver. Déjà eu 169i, Renaldi, physicien de Pavie, proposait de marquer sur tous les thermomètres les points de !a glace fondante et de l'eau bouillante et de diviser l'intervalle en un nombre convenu de parties égales : c'est ce que l'on fait aujourd'hui. La fusion de la glace, l'ébullition de l'eau sont des conditions calorifiques invariables; elles définissent des conditions d'échauffement fixes et déterminées. Entre ces limites, un même corps se dilate toujours d'une même fraction de son vohime ; la portion de la tige comprise entre ces deux points est donc pour tous les thermomètres une fraction constante du volume du