IV. Etude de l'appareil digestif dans la série animale

I. Anatomie de l'appareil digestif prophemeni DIT. Bouche. — La bouche est la partie supérieure

DIGESTION

du tube digestif. C'est un entonnoir ouvert en avant, au dehors, par sa partie évasée entre les lèvres, et eu arrière, dans le pharynx, par sa partie rétrccie, le gosier; elle est située au-dessous des fosses nasales, dont elle est séparée par le paUns, et en arrière des os inférieurs de la face. Elle comprend une poi'tie osseuse , que nous pouvons appeler le squelette buccal, soutenant des parties molles, musculeuses, qui en forment les parois et sont elles-mêmes recouvertes à l'extérieur par la peau, et dans l'intérieur par la muqueuse qui a pris naissance sur les muscles des lèvres. Enfin, en arrière des lèvres, implantés dans les os. nous trouvons une double rangée horizontale et superposée d'organes très durs, disposée chacune en arcade convexe antérieurement : ce sont les dents (V. Dents).

1. Squelette de la bouche. — Il est formé par les os maxillaires et les os palatins. Il y a deux os maxillaires supérieurs et un os maxillaire inférieur. Les deux premiers forment deux pièces parfaitement symétriques, articulées l'une et l'autre en avant, et représentant ensemble un fer à cheval convexe en avant, fixé à la base de la face, et sur le bord libre duquel sont ouverts, chez l'adulte seize culs-de-sacs appelés alvéoles : dans chaque alvéole est implantée une dent. Les deux os palatins forment un plancher horizontal comblant la concavité du maxillaire supérieur, et séparant les fosses nasales de la bouche. Le maxillaire inférieur a la forme d'un fer à cheval situé parallèlement audessous des maxillaires supérieurs; à chacune de ses extrémités postérieures s'élève une branche osseuse, montante, se dressant en arrière des maxillaires supérieurs et allant s'appuyer à la base du crâne, en avant du trou de l'oreille. C'est sur ce double point de contact que la mâchoire inférieure est mobile, grâce à l'action des muscles insérés à sa surface et sur les côtés du crâne. Le bord supérieur de ce dernier os est creusé de seize alvéoles dentaires correspondant aux alvéoles de la mâchoire supérieure.

'2. Parties charnues de la bouche. — Les muscles buccaux sont des ligaments contractiles allant extérieurement d'une mâchoire à l'autre, sur la surface profonde desquels s'étend la muqueuse labiale, et dont la surface externe est recouverte par la peau. C'est dans un espace inter-musculaire horizontal, appelé lèvres, situé en avant des arcades dentaires, que la muqueuse prend naissance. Elle se réfléchit sur les mâchoires pour former les gencives, s'enfonce dans les alvéoles en contournant les racines dentaires, recouvre le palais jusqu'à son bord postérieur ; à ce niveau, elle se détache des os palatins et tombe librement au fond de la bouche comme un rideau membraneux qu'on nomme voile du palais, séparant la bouche du pharynx. Le bord inférieur de ce voile est taillé en forme de voûte présentant à sa partie moyenne une clef de voûte charnue, la luette. A droite et à gauche, le voile du palais est adhérent aux parois buccales, et on observe dans cette région, symétriquement à gauche et à droite, un petit corps d'aspect spongieux, de nature glandulaire, qu'on nomme amygdales. — Enfin, la langue est un organe musculaire remplissant la concavité du maxillaire inférieur, libre en haut et en avant, attaché en bas et en avant à la mâchoire inférieure, en arrière à l'os hyoide, petit os situé au-dessus du bord supérieur et antérieur du larynx. Ce dernier organe, ainsi que nous le verrons dans une leçon ultérieure, est placé en avant du pharynx et s'ouvre en haut dans celui-ci. Par sa racine laryngienne, la langue s'attache â l'os hyoïde, de même qu'un petit appareil cartilagineux (c'est-à-dire, de consistance domiosseuse) dressé verticalement, Yépiylotte, recouvert comme elle par la muqueuse.

[{é;;iu?is bucca'ci. — La partie de la bouche si-

tuée entre les muscles externes (formant les joues et les lèvres) et les mâchoires, se nomme le vestibule. La région située en arrière des dents, en avant du pharynx, au-dessus de la langue et audessous du palais, s'appelle la ttouche proprement dite. Nous savons que le palais est^la cloison horizontale séparant les fosses nasales de la bouche. On appelle plancher de la bouche l'espace intermaxillaire inférieur; isthme du r/osier, l'ouverture postérieure de la bouche dans le pharynx : on y trouve, en haut, le bord inférieur du voile du palais et la luette ; latéralement, les amygdales dans les piliers du voile palatin ; en bas, la racine de la langue et l'épiglotte.

Phanpix. — Le pharynx est une gouttière située en arrière de la bouche et en avant d* la colonne vertébrale ; elle est ouverte :

Î' en avant dans les fosses nasales.

latéralement dans l'oreille moyenne par l'intermédiaire d'ua petit conduit, la trompe d'Eustache.

-"• Dans sa région moyenne et en avant, dans la boucbc, par

l'isthme du gosier.

3° Inférieure- J en avant dans le larjTix. meut et. . . (en arrière dans l'œsophage.

On peut considérer le pharynx comme une sorte de carrefour où se croisent les deux appareils respiratoire (ouvert au dehors par les fosses nasales) et digestif (ouvert extérieurement entre les lèvres). — La surface du pliarynx et celle de la trompe d'Eustache sont tapissées par le prolongement de la muqueuse buccale.

Œsophage. — C'est un conduit vertical et médian s'étendant du pharynx à l'estomac, appliqué en avant de la colonne vertébrale et en arrière du conduit respiratoire (la trachée-artère), aux dépens duquel il se dilate lorsqu'il est traversé par des substances alimentaires.

Estomac. — C'est une dilatation du tube digestif située immédiatement au-dessous du diaphragme, ayant la forme d'une poire couchée horizontalement et transversalement sur son grand axe. présentant sa grosse extrémité {grosse tubérosité ou gros cul-de-sac) à gauche ; sa pointe {petite tubérosité ou petit cul-de-sac] est à droite et relevée. L'œsophage s'ouvre dans la grosse tubérosité, et sa communication avec l'estomac se nomme cardia (mot grec signifiant cœur), parce que cette région n'est séparée de la pointe du cœur que par l'épaisseur du diaphragme. De la petite tubérosité part l'intestin grêle, et la communication entre l'estomac et la suite du tube digestif se nomme pylore (en grec : porte). Enfin, le bord supérieur de l'estomac se nomme petite courbure et le bord inférieur grande courbure.

Au point de vue de la structure, l'estomac a ses parois constituées par trois tuniques superposées : 1° la tunique interne ou muqueuse, dans l'épaisseur de laquelle sont des replis glandulaires, les /'o/licules gastriques, formés chacun par la réunion de petits tubes en cul-de-sac ouverts h. la surface de la muqueuse par un seul orifice ; — 2° la tunique moyenne on musculeuse, qui est formée de filaments musculaires se contractant indépendamment de la \o\onié {fibres 7nusculaires organiques) et disposés surdeux couches principales, l'une dans laquelle les fibres sont longitudinales, l'autre dans laquelle les fibres sont transversales. Au pylore et au cardia, les dernières sont très serrées et disposées en anneau ; cet anneau musculaire est semblable à ceux qui resserrent, quand ils sont e!i contraction, l'anus et le col de la vessie. Ces, muscles annulaires se nomment des sphincters ; '— 3° la tunique e.xterne, ])rolongement de la membrane correspondante étendue tout autour de l'intestin; elle est de nature dite séreuse; nous parlerons plus loin de sa disposition.

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Intestin grêle. — Nous avons décrit plus haut Tensemble de cette partie du tube alimentaire. On la divise en plusieurs régions, dont les noms sont, en s'éloignant de l'estomac et en allant vers le gros intestin : le duodénum (en latin : douzaine, parce que sa longueur est d'environ douze travers de doigts) ; le jej-num (en latin : à jeun, parce que l'absorption y est si intense que cette partie est toujours vide) ; et l'iléon (en grec : qui décrit des circonvolutions). — Les parois de l'intestin grêle possèdent les mêmes tuniques que celles de l'estomac, placées dans le même ordre. La muqueuse présente des replis en profondeur, les glandes intestinales, et des replis en saillie, savoir : 1" les valvules conniventes, sortes de rides transversales en relief qui augmentent l'étendue de la muqueuse en surface sans qu'elle occupe un plus grand espace ; 2° les viilosités, qui sont de petits soulèvements filiformes de la muqueuse coiffant l'extrémité des vaisseaux chylifères (vaisseaux absorbants ; V. Absorption).

Gros intestin. — Avant d'en décrire les diverses divisions, nous devons nous arrêter sur la région où l'intestin grêle se jette dans le gros intestin, dans la partie inférieure, antérieure et droite de la cavité abdominale. Cette région se nomme iléocœcale. L'intestin grêle y rencontre le gros intestin latéralement et par la gauche de sa paroi ; audessous de ce confluent celui-ci se termine en un cul-de-sac, le cœcum, puis il remonte verticalement. La muqueuse de l'iléon se prolonge dans le cœcum on un repli en forme de lèvre horizontale, faisant fonction de soupape à deux valves, qui s'ouvrent du colon dans le cœcum ; on appelle cette soupape valvule iléo-cœcale, ou barrière des apothicaires, parce que les liquides introduits par l'anus pour laver les intestins ne peuvent, à cause de la disposition de cet appareil se fermant sous leur pression, pénétrer dans l'intestin grêle. La région ascendante du gros intestin se nomme colon ascendant. A la hauteur de la grande courbure de l'estomac ce tube devient horizontal et se dirige de droite à gauche, pour former le colo?i transv^rse ; puis, parvenu au côté gauche de la cavité abdominale , il redescend verticalement, constituant le colon descendant. Par une double inflexion, qui se nomme l'S iliaque, le gros intestin est alors projeté en arrière de la masse intestinale générale, devient vertical, descend suivant l'axe médian du corps sous la dénomination de rectum, et se termine en s'ouNTant au dehors dans un espace intermusculaire recouvert par la muqueuse qui s'y modifie en peau, et qui est l'anus. Un sphincter formé de couches musculaires dont les unes obéissent à la volonté, dont les autres en sont indépendantes, ferme l'orifice anal ou lui permet de s'ouvrir.

Les parois du gros intestin sont constituées par la couche muqueuse, recouverte de la musculeuse que recouvre elle-même la séreuse.

La séreuse intestinale, qu'on appelle le péritoine (du grec péri, autour, et teinô, étendre), a la disposition de loutes les séreuses recouvrant les viscères (cœur, poumons, cerveau). Le péritoine est constitué dans son ensemble par deux sacs membraneux emboîtés l'un dans l'autre et en continuité par leur bord, de sorte que le sac interne est le prolongement du sac externe. Le premier se moule exactement sur les anses intestinales et sur la surface extérieure de l'estomac : c'est le feuillet viscéral; le sac externe est libre : c'est le feuillet pariétal. Entre ces deux feuillets est un liquide dit sérosité, sécrété par les deux surfaces en contact, et qui rend facile le glissement des deux feuillets l'un sur l'autre pendant les mouvements des viscères abdominaux. De nombreux vaisseaux circulent dans le péritoine. '

II. Annexks de l'appareil digestif. — Ces annexes, à part les dents, étudiées dans un article spé-

cial, sont glandulaires ; ce sont : les glandes salivaires, le foie, le pancréas. — Toutes les glandes digestives annexes ont la même forme : ce sont des glandes dites en grappe composée, c'est-à-dire des appareils affectant la disposition de grappes creuses, dont les éléments ne sont visibles qu'à la loupe, et qui s'ouvriraient par leur pédoncule à la surface de la muqueuse dont elles ne sont que des replis profonds. C'est autour des grains que vient circuler, dans un très riche réseau vasculaire, le sang dont les glandes retirent les éléments divers des sucs digestifs. Toutes ces glandes déversent donc leur produit sur la muqueuse digestive, à l'exception cependant de la glande hépatique ', glande faisant partie du foie et sécrétant la bile), qui emmagasine le liquide qu'elle élabore dans une poche, la vésicule biliaire ou du fiel, d'où il ne sort que suivant les besoins par un canal qui vient l'y chercher, le cholédoque, débouchant dans le duodénum.

1° Glandes salivaires. — Elles sont au nombre de trois paires, les parotides, les sublinguales et les sous-maxillaires. La première est entre l'oreille et la mâchoire inférieure ; son canal [canal de Sténon) va s'ouvrir dans le vestibule sous les joues. Les noms des autres indiquent leur situation, de chaque côté et au-dessous de la langue.

2° Pancréas. — Situé derrière l'estomac et ayant la longueur de son grand axe, le pancréas communique par son canal avec le duodénum au même point que le cholédoque.

3° Foie. — 11 est formé de deux glandes, la glande hépatique et la glawle ghjcogène, ayant chacune une mission bien différente, et dont les éléments, quoique distincts, sont enchevêtrés.

La glande hépatique seule intéresse la digestion, parce que c'est elle qui élabore la bile ; nous en connaissons déjà la structure intime, mais il nous reste à parler de l'ensemble du foie.

C'est la plus volumineuse des glandes du corps. De couleur brun-sombre, il recouvre le duodénum sur lequel il retombe pour le séparer du diaphragme. Entre cette partie du tube digestif et le foie est située la vésicul" du fiel, dont le fond dépasse un peu le bord inférieur de celui-ci. Nous verrons ailleurs que la deuxième glande entrant dans la composition du foie est chargée de préparer les éléments du sucre nécessaire à l'économie.

III. Physiologie de la digestion. — 1. Phéno- 7nè?ies méca?iiques. — Les phénomènes mécaniques de la digestion ont pour but : 1° la division des substances alimentaires, division indispensable pour que les sucs digestifs les pénètrent dans toutes leurs parties ; 2° la progression de ces substances dans le tube digestif; 3° l'expulsion des matières fécales formées de tout ce qui n'a pu être absorbé pendant le travail dige.stif.

Ces phénomènes sont les suivants : La préhensio?i, acte par lequel la substance alimentaire est saisie et portée du dehors à la bouche. — La mastication, ou la division de la substance alimentaire sous les dents, qui les coupent, les déchirent, ou les écrasent, grâce au balancement de la mâchoire inférieure. — h' insalivation, ou l'épanchement de la salive pendant la mastication, c'est-à-dire d'un liquide qui, humectant les corps hachés par les dents, en facilitent le passage dans le gosier; la salive est également utile pour la gustation, et à cause de l'action chimique qu'elle exerce sur certains aliments. — La déglutition, acte par lequel les substances alimentaires vont de la bouche à l'estomac. Pour cela, l'épiglotte s'abaisse sur le larynx, qui, du reste, va au-devant de cette soupape en se soulevant en même temps que le pharynx qui, lui, se dirige vers la substance alimentaire ; pendant ce mouvement, le voile du palais oblitère en se relevant la communication entre les fosses nasales et la bouche ; de sorte que le tube digestif est la seule voie ouverte, — Les

DIGESTION

DIGESTlOiN

mouvements sfonuicrnix ont pour but de diviser de nouveau la substance alimentaire, afin que ie suc gastrique, s'épancliant des glandes de l'estomac, ])uisse le pénétrer et agir sur certains aliments pour les rendre absorbables. — Les mouvements intestinaux appelés vermiculaires font progresser les substances dans le tube digestif en les éloignant toujours de l'estomac ; en même temps les sucs digestifs qui s'épanchent des glandes digèrent certains aliments, l'absorption se produit, et les résidus constituant les matières fécales s'accumulent dans le rectum, jusqu'à ce qu'ils soient expulsés par le dernier acte mécanique, la défécation.

2. P/iéno/nènes ehimiques. — Les phénomènes chimiques de la digestion sont ceux qui font subir aux alhnents les transformations nécessaires pour que ceux-ci soient absorbés par la muqueuse digestive.

Pour qu'un phénomène chimique se produise il faut qu'il y ait au moins deux corps en présence, et comme résultat de cette présence, naissance d'un ou de plusieurs composés nouveaux. Nous avons donc, dans la chimie digestive, à étudier les éléments en présence, c'est-à-dire les sucs digestifs et les aliments, et l'action des sucs digestifs sur les aliments.

Les sucs digestifs sont : la salive, le suc gastrique, le suc pancréatique, la bile et le suc intestinnl. "Toutes ces humeurs, produites par les glandes que nous avons étudiées déjà, contiennent : une proportion d'eau supérieure à 90 p. 100, à l'exception de la bile qui n'en contient que S5 ; des sels en dissolution, et des principes actifs de nature toute particulière et n'exerçant leur action que sur des substances déterminées. Le principe actif de la salive est la ptyaline, celui du suc gastrique la pt^psine, celui du suc pancréatique la pancréatijie. La composition exacte du suc intestinal est encore peu connue ; quant à la bile, elle a plutôt une action mécanique qu'une action chimique proprement dite.

Et maintenant, qu'est-ce qu'un aliment ?

On appelle aliment un corps capable d'être absorbé, soit immédiatement, soit après avoir subi certaines transformations dues à l'action des liquides digestifs. Il est rare que l'aliment soit introduit dans le corps sous sa forme simple; il fait le plus souvent partie composante d'une substance plus ou moins complexe qu'on appelle substance ali- 7ne7itaire. L'eau, le sel marin et un grand nombre de sels, le fer, etc., sont des aliments à'origine minérale contenus dans un grand nombre de substances alimentaires. Les aliments d'origine organique, c'est-à-dire qui proviennent des tissus des corps vivants, se divisent en trois classes : 1° les féculents, ex. : l'amidon (dans les farines) et les sucres, ex. : le sucre de lait (dans le lait), le sucre de raisin (dans les fruits sucrés, le miel et les boissons formentées) ; — 2° les azotés, ex. : le gluten (qui accompagne l'amidon dans les farines), l'albumine (contenue dans le blanc d'œuf et dans le sang) ; — 3° les graisses, ex. : l'huile et la graisse. — L'organisme réclame des corps de chacune de ces trois classes : aussi, l'alimentation doit-elle être variée. Le rôle de chaque aliment dans la profondeur des tissus, les proportions qu'il en faut absorber pour que les pertes matérielles incessantes de tous les tissus soient réparées, les qualités relatives des substances alimentaires, sont des questions fort intéressantes, mais qui sont plutôt du domaine de l'hygiène. Ce dont nous avons à parler ici, au point de vue de la physiologie digestive, ce sont des transformations qu'ont à subir, pour être absorbés, les aliments de chaque catégorie. Tous ceux qxii ne sont pas déjà solubles, à r(!Xception des graisses, le deviennent dans les sucs digostifs. Les fécules deviennent solubles en se transformant en sucre de raisin sous l'influence do la ptyaline

et de la pnncréatine. Les aliments azotés deviennent solubles quand ils ont subi l'action de la pepsine. Les graisses, en présence de la pnncréatine et sans doute des sels de la bile, sont réduin.'S en une sorte de poussière liquide, formée d'une multitude de petites gouttelettes en suspension dans le liquide actif, et sont alors capables d'être absorbées à cet état de division extrême. Ce mélange intime des graisses avec certains liquides se nomme émulsion ; le lait est une émulsion naturelle.

3. Phénomènes instinctifs. — Ce sont ceux qui avertissent l'homme et l'animal qu'ils doivent manger ou boire ; c'est par conséquent la faim et la soif.

Tout le monde connaît la sensation particulière de la faim ; d'abord agréable quand on peut l'appeler appétit, puis de plus en plus pénible si elle se prolonge. Des expériences très précises ont prouvé que ce sentiment ne résidait pas dans l'estomac seulement, mais que c'était plutôt le résultat d'un besoin de réparation ressenti par l'organisme tout entier. La soif est, de même, lasensation particulière invitant à introduire l'eau dans le tube digestif, parce que tout l'organisme en a besoin. Si la muqueuse buccale est particulièrement desséchée, c'est qu'elle est sans cesse soumise à l'action de l'air qui pénètre dans l'appareil respiratoire ou s'en échappe.

IV. Digestion dans la série animale. — Nous serons très bref sur ce sujet, parce que, si l'appareil digestif présente quelque particularité dans un groupe, c'est en faisant l'étude de celui-ci que nous le signalerons. Nous allons seulement indiquer d'une façon très générale comment il se modifie depuis les types inférieurs jusqu'à l'homme.

Chez les animaux les plus simples, les protozoaires, il n'y a pas de cavité viscérale ; le corps est formé par une substance homogène transparente, molle, que peuvent pénétrer les substances alimentaires ; elles sont digérées dans l'intérieur de cet organisme simple qu'elles traversent, puis sont rejetées à l'état de matières fécales par un point différent de celui par lequel elles ont pénétré. En s'élevant dans la série animale jusqu'aux polypes (corail, hydre d'eau douce), on trouve le corps creuse d'un cul-de-sac tapissé par un repli interne du tégument extérieur ; c'est l'esquisse d'une cavité viscérale, à laquelle est dévolue la fonction d'absorber les aliments comme celle de respirer. Enfin paraît, dans le groupe des rayonnes, le tube digestif ouvert à ses deux extrémités par la bouche et l'anus, devenant de plus en plus complexe quand on s'élève dans le règne animal et servi par un plus grand nombre d'annexés. Chez les invertébrés, les glandes salivaires apparaissent dans l'embranchement des annelés : les insectes, par exemple, en sont pourvus ; la plupart des mollusques en ont également. Le foie n'existe comme organe distinct que chez les mollusques assez élevés; il existe aussi chez les crustacés ; dans d'autres classes, il est représenté par des organes différents, mais auxquels on attribue la fonction hépatique (insectes, arachnides). Chez les vertébrés, l'appareil de la digestion est plus ou moins semblable à celui de l'homme ; il présente plus de complication chez les oiseaux et certains mammifères herbivores, les ruminants. Les annexes sont aussi les mômes que chez l'homme, mais les dents n'existent jamais chez les oiseaux, peuvent manquer aux reptiles (tortues) ; les glandes salivaires font toujours défaut chez les poissons, et la vésicule biliaire chez quelques animaux : le cheval et le pigeon sont dans ce cas. Au point de vue de la longueur et de la complexité, nous indiquerons une loi absolue : c'est que le tube digestif est d'autant plus court et moins compliqué, que l'animal est plus carnassic:-.

Olisert'ations. — Nous recommandons, sur le sujet de la digestion, la lecture de l'IIistuire dune

DILATATION

bouchée de pain, de Jean Macé (librairie Hetzel). — Il est facile d'ouvrir le corps de rats, de lapins, de poules, de pigeons pour étudier le tube digestif des mammifères et des oiseaux : pour cela, il faut inciser longitudinalement la paroi abdominale, saisir une anse quelconque de l'intestin, et le dérouler, en n'exerçant pas de trop fortes tractions, et en le séparant, avec la pointe d'un petit couteau, des parties environnantes ; on pourra faire ainsi sortir tous les viscères abdominaux jusqu'au diaphragme chez les mammifères, et jusqu'en haut chez les oiseaux. Si l'on veut étudier la bouche d'un lapin, on pourra scier la tête en deux, verticalement et longitudinalement, par sa partie moyenne. La coupe montrera la cavité crâni(!nne en haut, audessous les fosses nasales, au-dessous enfin la bouche et le pharynx. Il est évident que ces petites dissections, toutes simples qu'elles soient, doivent être effectuées par des mains prudentes et pratiquées sur des animaux frais, les coupures déterminées par les instruments ayant servi à couper de la chair pouvant être très dangereuses surtout si la pièce n'est pas récemment morte.

[G. Philippon.] DILATATION. — Physique, XV.— La dilatation est l'augmentation de volume que prennent les corps sous l'influence de la chaleur. Tous les corps, qu'ils soient solides, liquides ou gazeux, augmentent de dimensions, se dilatent, en un mot, quand ils gagnent de la chaleur ; ils se contractent quand ils en perdent. Quelques substances paraissent faire exception à cette loi générale : telle est l'argQe desséchée qui se contracte quand on la met dans le feu; mais c'est qu'elle subit un changement dans sa nature chimique, puisque le volume ne reprend pas sa valeur primitive après le refroidissement.

On montre facilement la dilatation et la contraction que les corps éprouvent quand leur température s'élève ou s'abaisse.

Une tige métallique s'alloncre quand on la chauffe et ne peut plus tenir entre deux obstacles fixes où elle entrait d'abord. Si l'une de ses extrémités est fixée et que l'autre appuie contre la petite branche d'un levier coudé dont la grande branche est une aiguille se mouvant sur un cadran, l'aiguille rend visible la dilatation de la tige chauffée. Une boule métallique qui passe aisément dans un anneau, quand elle est froide, n'y peut plus passer lorsqu'elle est chaude, et elle ne reprend ses premières dimensions qu'en perdant la chaleur qu'on lui avait donnée. Voilà pour les solides.

Si Ion chauffe un ballon surmonté d'un tube fin et plein d'eau colorée, on voit la colonne liquide s'élever. Enfin, quand on prend à la main un ballon auquel on a soudé un tube en S contenant un liquide dans sa coudure inférieure, on voit l'index liquide se déplacer comme sous une pression de l'intérieur : c'est le gaz qui, en se dilatant, occupe un volume plus grand que celui qu'il occupait.

1. Dilatation des solides. — Si dans un corps solide l'une des dimensions est très grande par rapport aux autres, comme cela a lieu dans une corde métallique ou dans une longue barre de fer, l'allongement dans le sens de la longueur est très grand par rapport à celui des autres dimensions; on néglige ces derniers pour ne s'occuper que du premier, et on nomme dilatation linéaire laccroissement de longueur que subit une barre en s'échauffant, tandis qu'on nomme dilatation cubique l'augmentation de volume de la même substance. a) Dilatation linéaire. — L'expérience a montré que lorsqu'il s'agit de corps homogènes, comme les métaux, la dilatation est sensiblement uniforme pour des températures qui ne dépassent pas 100", c'est-à-dire que si une barre s'allonge d'un millimètre, par exemple, pour un échauffement de 30°, elle s'allongera de 2 millimètres pour 60°. Il 2e Paiitie

suffit dès lors de connaître pour chaque substance la dilatation produite pour 1°.

On appelle coefficient de dilatation liiwaire d'une substance l'allongement que subit l'unité de longueur (c'est-à-dire le mètre) pour chaque degré dont on la chauffe.

La recherche des coefficients de dilatation ne manque pas de difficulté, parce que l'allongement est toujours très faible, même sur une barre de plusieurs mètres chauffée d'un assez grand nombre de degrés. La mesure directe ne pourrait pas donner la précision nécessaire ; il faut avoir recours à des moyens détournés pour obtenir des résultats exacts. A'ous ne pouvons pas décrire avec détail les opérations faites par d'habiles physiciens dans ce genre de recherches; nous nous bornerons à en exposer le principe.

Une barre de 4 mètres a l'une de ses extrémités fixée à un obstacle solide, et elle repose sur des galets dans une auge. L'autre bout appuie contre un levier vertical supportant une lunette horizontale. L'auge est d'abord remplie d'eau que l'on amène à 0° par de la glace. On note alors la division d'une mire éloignée qui est visible dans la lunette. On chauffe l'eau de la caisse, et à chaque observation on en prend exactement la température. L'extrémité libre de la barre, en s'allongeant, fait incliner le levier et la lunette, on voit alors par celle-ci une autre division de la mire. Un calcul simple permet de trouver l'allongement de la barre d'après la distance des deux divisions vues sur la mire, la distance à laquelle elle est placée et la longueur du levier.

Voici, en millionièmes de mètre, les coefficients trouvés pour les principaux métaux.

Acier non trempé 10

— trempé 12

Fer en fil 12.2

— forgé 1-2.3

Platine 9

Or 15

Cuivre 17

Laiton 18

.\.rgc>nt 19

Étàin 22

Plomb 28

Zinc 29

Fopite 11

Verre ordinaire S

Pour donnera ces nombres une signification plus facile à saisir, on peut supposer une barre de 10 mètres cliauffée de 0° à lOU", c'est-à-dire portée de la température de la glace fondante à celle de l'eau bouillante : les nombres précédents exprimeront alors l'allongement en millimètres.

Ces coefficients sont d'un usage fréquent dans les calculs. Ainsi, soit à trouver cjuelle sera la longueur à 80° du'i fît de laiton qui mesure 4 mètres à 0°.

L'allongement pour 1", par mètre, est 0™,000017,

— et pour 4 mètres, 4 X 0"»,000017 X 80. La longueur à 80° est dune

4 + 4X0,000017 XSO, ou, en mettant 4 en facteur,

Pour généraliser ce résultat, si on désigne la longueur à 0° (ici 4") par l^, par k le coefficient, par t la température, par ^j la longueur cherchée, on écrira

{=l^{l + kt).

Cette quantité entre parenthèses porte le nom de binôme de dilatation : c'est l'unité plus autant de fois le coefficient qu il y a de degrés.

De cet exemple, on tire les deux règles suivantes, utiles pour la résolution des problèmes :

1" On obtient la longueur d'une barre à f, en multipliant sa longueur à 0" par le binôme.

2" On trouve la longueur à 0" d'une barre en divisant sa longueur donnée à t" par le binôme pour cette température.

DILATATION

h) Dilatation cubique. — La dilatation cubique des solides est encore bien plus difficile à déterminer que leur dilatation linéaire. IMais on peut employer cette dernière à trouver l'autre, pour les solides qui ont pu être mis en barres ou en tiges. Si l'on remarque en effet que

Une tige de 1™ h 0» devient à 1°. . \-{- k, on conclut que

Un cube de l" à 0° devient à 1». . (1 -\-kf. Or, en développant ce cube, on trouve

Les deux dernières quantités A' et Zk^ peuvent être supprimées ; ce sont des nombres décimaux où le premier chiffre significatif est le dixième ou le quinzième après la virgule. Le volume de fs à 0" est donc 1 ""3 -|- s/c à 1 " ; l'unité de volume augmente donc de 3 A par degré, c'est-à-dire que le coefficient cubique ou en volume est trois fois le coefficient linéaire.

Le coefficient cubique connu, on résout tous les problèmes de variation des volumes, d'après les deux règles citées ci-devant pour les variations de longueur; le coefficient seul change.

La dilatation des corps par la chaleur et la différence qui existe entre leurs coefficients expliquent un très grand nombre de faits. Les tuyaux en fonte ou en tout autre métal qui servent à conduire les eaux ou le gaz ne doivent jamais être réunis invariablement les uns aux autres ni soudés, afin qu'ils ne se déforment pas par la dilatation. On ne fixe que par un de leurs côtés les lames de zinc employées pour toiture ; sans cette précaution, elles se déchireraient l'hiver et se gonfleraient l'été. On applique la force énorme de contraction développée par un solide qui se refroidit pour fixer entre elles deux barres de fer bout à bout. On taille l'une en cylindre ; on perce l'autre d'un trou un peu plus petit que ce cylindre ; on chauffe cette dernière, la cavité s'agrandit assez pour qu'on puisse y faire entrer à force l'extrémité cylindrique froide ; par le refroidissement, la cavité se rétrécit et serre avec force le cylindre qui la remplit. C'est une raison analogue qui fait appliquer à chaud le cercle en fer qui doit relier les pièces de la jante des roues; par le refroidissement, ce cercle resserre tous les joints et consolide l'ensemble.

Les changements de température ont de l'influence sur la marche des horloges réglées par les oscillations d'un pendule. Ces pendules sont ordinairement formés d'une tige métallique; ils s'allongent quand la température s'élève, et leurs oscillations deviennent plus lentes ; le contraire a lieu quand la température diminue. Une horloge avance donc ou retarde suivant qu'il fait froid ou chaud. Pour éviter ces irrégularités^ on munit les horloges de précision d'un pendule compensateur. L'un des plus communs est le pendule à grille, formé de deux métaux différents, le fer et le cuivre, et disposés de manière que la dilatation de l'un faisant descendre le centre de gravité, la dilatation de l'autre le fasse remonter d'une quantité égale, en sorte que le centre de gravité reste toujours à la même distance du point de suspension. Pour les horloges ordinaires, un pendule formé d'une règle mince en bois de sapin bien sec avec les fibres dans le sens de la longueur, et au bout une petite lentille en fer ou en cuivre, convient ass z bien, parce que le bois se dilate très-peu dans le sens des fibres.

2. Dilatation des liquides. — Les liquides étant nécessairement contenus dans des vases, leur augmentation de volume par la chaleur sera modifiée par la dilatation de l'enveloppe. Pour le montrer,

on remplit un ballon d'eau rougio ; on le ferme avec un bouchon traversé d'un long tube, le liquide coloré monte dans le tube à un niveau que l'on marque par une petite bande de papier gommé. On plonge ensuite brusquement le ballon dans de l'eau bouillante : on voit le niveau du liquide liaisser d'abord, remonter après à son premier niveau et le dépasser enfin de beaucoup. C'est que le vase s'est dilaté le premier, sa capacité s'est agrandie ; voilà pourquoi le niveau a d'abord baisse. Le liquide s'est finalement dilaté plus que le solide qui le contenait, et le résultat final, le seul apparent, est la différence entre la dilatation du liquide et celle du vase.

La dilatation du liquide, telle qu'elle serait si on pouvait le mettre dans un vase non dilatable, constitue sa dilidation absolue, tandis que nous appelons dilatation apparente l'augmentation de volume telle qu'on l'observe dans le vase, sans s'occuper du changement de capacité de ce dernier.

La dilatation absolue est, pour chaque liquide, un nombre invariable, caractéristique, comme ii arrive pour les solides, tandis que la dilatation apparente varie nécessairement avec la nature de l'enveloppe ; elle serait nulle dans un vase qui se dilaterait autant que le liquide.

Les liquides n'ont pas la régularité de dilatation des corps solides; leur accroissement en volume n'est pas uniforme même entre 0" et 100° ; il augmente à mesure que la température s'élève ; aussi ne peut-on indiquer les coefficients que pour un degré déterminé, ou le coefficient moyen entre deux limites de température. Seul, le mercure a une dilatation uniforme comme les solides, ce qui le rend précieux pour les thermomètres.

Voici, exprimés en millièmes, les coefficients de dilatation absolue de quelques liquides:

Alcool 1,049

Éther 1,513

Huile grasse 0,b3

Sulfure de carbone.. 1.14

Eau 0,43P

Chloreforme 1,107

Mercure... 0,18 ou : — -.

On donne à ces nombres une signification plas facile à saisir, en prenant dix litres du liquide que l'on suppose chauffé de 0" à 100"; ils expriment alors en litres l'augmentation du volume. Ainsi, 10 litres de mercure, en passant de 0° à 100°, augmentent de 0 litre 18 centilitres; un même volume d'éther dans les mêmes conditions augmente de 1 litre 5.

Les problèmes auxquels donne lieu la dilatation des liquides se résolvent encore comme ceux des solides ; ils se compliquent seulement de la dilatation du vase. Mais on passe du volume à 0° au volume à t° en multipliant le premier par le binôme de dilatation (qui est toujours l'unité plus autant de fois le coefficient qu'il y a de degrés); et on revient du volume V au volume à 0° en divisant le premier par le binôme. C'est ce qu'expriment les deux formules suivantes :

/ = V (1 -f d/) et V = -

où r/ représente le coefficient du liquide considéré. 1-/) Correction des lectures barométrique^'. — La hauteur du mercure dans le baromètre dépend de la pression de l'air au moment de l'observation ; mais elle dépend aussi un peu de la température. Si en effet la température est élevée, le mercure dilaté a une densité moindre, il monte davantage pour la même pression de l'air; si la température est plus basse, le mercure contracte est plus lourd et s'élève moins pour une môme pression. Ainsi, à égalité de pression atmosphérique, la colonne mesurée du baromètre peut être plus longue ou plus courte suivant la température. Les

DILATATION

indications barométriques cesseraient donc d'être comparables si on ne les corrigeait pas. Cette correction consiste à ramener la hauteur observée à la hauteur qu'on aurait trouvée si la température eût été do 0°. Elle peut être faite très rapidement à l'aide d'une table à double entrée dressée pour cet objet. Le calcul qui la donne est d'ailler ^ très simple. Ainsi, soit à corriger la hauteur 'i'i'2 lue à 20°. La hauteur à 0° est à celle-là dans le rapport inverse des densités du mercure» à 0° et à 'Ml"; mais ces densités sont elles-mêmes en raison inverse des volumes occupés par le mercure à 0° et à 20°; et ce dernier volume est égal au premier multiplié par le binôme de dilatation du liquide. De ces considérations, on peut déduire

Hauteur à 0°

Hauteur à 20° binôme pour 20»

d'où l'on tire :

H = . — ; — t-^t; ou

et en général H