SS
L'existence d'un maximum de densité de l'eau nous apparaît comme un lait corrélatif de la brusque augmentation de volume qu'éprouve ce liquide au moment de sa congélation. Vers 4 degrés au-dessus de zéro, le groupement moléailaire en vertu duquel l'eau occupe plus de volume à l'état solide qu'à l'état liquide commence à s'effectuer, se continue, même au-dessous de zéro, tant que persiste l'état liquide, et se complète au moment de la solidification.
Il résulte des recherches de M. Despretz que la présence d'un sel en dissolution abaisse à la fois la température du point de congélation et celle du maximum de densité du liquide, et que ces deux abaissements sont sensiblement proportionnels à la quantité de sel dissous. Mais le maximum de densité s'abaisse plus rapidement que le point de congélation. Il résulte de ce dernier fait que, pour observer le maximum de densité des dissolutions concentrées, il faut retarder leur solidification, en les maintenant dans une immobilité complète. L'eau de la mer et des lacs salés se congèle toujours avant d'avoir atteint son maximum de densité. Aussi, dans ces masses d'eau fortement chargées de sels, n'observe-t-on rien d'analof'ue à la distribution hivernale de la température dans les lacs d'eau douce.
B. Solides. Dulong et Petit se sont servis de la méthode du thermomètre à poids (fi"'. 24) pour déterminer le coefficient de dilatation cubique des métaux qui ne sont pas attaqués par le mercure. Le corps façonné en cylindre est introduit dans le réseivoir, avant que l'appareil soitcomplété par la tige qui le termine. Gela fait on remplit le thermomètre de mercure à zéro ; on porte l'instrument dans un bain à la tempérsiture t, et l'on recueille le mercure qui s'échappe par le
bec. Soient : . , .
P le poids du mercure contenu dans l'appareil ii zéro, p le poids du mercure qui s'échappe par le bec pendant réchauffement de l'appareil ,
poids du corps introduit dans le réservoir
Fig. 24.
7T le
Do do les densités du mercure et du corps en expérience à la température de zéro.
672 CHâL;EUR.
K, §, X les coefficients de dilatation de l'enveloppe de verre, du mercure et du corps en expérience, t, la température finale.
La capacité du thermomètre est à zéro,
Do d„' Cette capacité du thermomètre devient, à la température t,
- + ''' ^Do do
Mais à la température t, le thermomètre est rempli par un poids P — /; de mercure et par le corps ; la somme des volumes de ce poids de mercure et du corps sont à cette température t,
Nous avons donc la relation :
î^ (i H- SI) + £(1 +!■(),
qui fournit la valeur cherchée x du coefficient de dilatation cubique du corps solide en expérience entre zéro et la température t.
La connaissance des allongements qu'éprouve une barre ou une règle solide sous l'influence des variations de température est d'une grande importance dans les arts. Les physiciens ont surtout cherché à mesurer directement le coefficient de dilatation linéaire de ces corps, c'est-à-dire V allongement qu éprouve l'unité de longueur pour une variation de température de un degré. Les procédés imaginés pour exécuter cette mesure sont nombreux, nous nous contentons de donner le principe de la méthode employée par Lavoisier et Laplace en 1781 et 1782.
Une barre ÂB (fig. 25) est placée dans une auge métallique et maintenue horizontalement par des rouleaux de verre sur lesquels elle peut glis?er librement.
Fig. 23.
Par son extrémité A elle s'appuie contre un talon fixe de verre ; par son autre extrémité B, elle touche un levier coudé mobile autour d'un centre fixe 0. La courte branche de ce levier est une règle de verre B 0 ; la longue branche est représentée par l'axe et le prolongement de l'axe d'une lunette fixée à la règle BO et mobile avec elle. L'observateur, à l'aide de celte lunette, vise les divisions de la mire verticale très-éloignée FE.
CHALEUR e75
D'abord on entoiirela harre de glace fondante, on vise la mire et l'on noie la division correspondante G de la mire F E.
Puis on retire la glace et l'on verse dans l'auge de l'eau bouillante ou de l'huile chaude dont la température t est très-exactement indiquée par des thermomètres. La barre s'allonge entraînant l'extrémité inférieure de la petite branche du levier coudé de B eu B' ; la lunette tourne autour du centre fixe 0, son axe se relève et prend une nouvelle po-ilion d'équilibre. On lit la nouvelle division C de la mire F E correspondant à cette position de la lunette.
De la connaissance de la hauteur C C et de la distance horizontale OC à laquelle
la mire est placée, il est facile de déduire l'allongement BB' éprouvé par la barre.
En effet, les triangles semblables COC, OBB' donnent la relation :
