DE FUSION

Cire blanchie +68°

Acide stéariquo • . . 70

Potassium S8

Sodium 90

Alliage (4 bismuth, 1 plomb, 1 étain). 94

Alliage (5 plomb, 5 étaiu, Sbisniutli). 100

Alliage (2 plomb, 3 étaiu, 5 bismuth). 100

'5" D'autres corps soldes fondent entre la température de 100 et de 500 degrés ;

Iode

Soufre ■ . . . .

Alliage (1 plomb, i élain, 5 Ijisrniilh) Alliage (1 étaiii, ] bismuth). . . .

Alliage (2 étain, 1 bismulli). . . .

Alliage (3 étain, 1 bisinutii). . . .

Alliage (1 étain, 5 plomb) 289

Alliage (1 étain, 1 plomb) 241

POINT DE FUSION

POINT

IlE FUSION.

1 plomb). . . . + 196»

1 plomb) 186

1 plomb) 189

1 plomb) 194

Alliage (2 étain.

Alliage (3 étain Alliage (4 élain, Alliage (5 élain,

Étain

Bismuth 262

l'iomb 532

Zinc 360

Antimoine 434

Ce tableau et le précédent montrent que certains alliages sont plus fusibles que les métaux qui entrent dans leur composition. Les fondants employés dans les arts sont des substances qui abaissent le point de fusion des corps solides auxquels on les associe. Les combinaisons chimiques peuvent aussi modifier, abaisser le point de fusion des corps solides, et surtout accélérer le passage de l'état solide à l'état liquide; nous en citerons des exemples quand nous nous occuperons des mélanges réfrigérants au paragraphe de cet article consacré à l'étude des sources de chaleur et de froid.

4° D'autres corps exigent, pour londre, des températures beaucoup plus hautes, qui peuvent atteindre et même dépasser 2000 degrés centigrades :

l'OINT DE FUSION.

Bionze + 900°

Argent très-pur lOOO

Or des monnaies 1180

Or très-pur 12aO

Fonle blanche 1050

Fonte grise 1100

POINT DE FUSION

Fonte grise (2" fusion) + 1200°

Fusion raagnésiée 1250

Aciers les plus fusibles 1500

Aciers les moins fusibles 1400

Fer doux français 1500

Fer martelé anglais 1600

M. IL Sainte-Claire Deville, opérant dans des creusets de chaux, est parvenu à fondre de gros lingots de platine. Le point de fusion de ce métal a été évalué à 2000 degrés centigrades. Utilisant, dans un appareil spécial, la chaleur développée par la combustion de l'hydrogène, MM. Deville et Debray ont fondu le ruthénium, métal le plus réfractaire de la famille du platine.

Dans la ilamme du chalumeau à oxygène et hydrogène, M. Gaudin a tondu le quartz, la chaux, le rubis, l'alumine.

Dans l'arc voltaïque d'une pile de 600 éléments, M. Despretz a liquéfié le bore et le silicium; il a même ramolli le charbon.

Ainsi, à mesure que les moyens de produire des températures très-élevées se perfectionnent, on voit diminuer le nombre des corps réfractaires. Bien que tous les corps solides n'aient pas encore été liquéfiés, les résultats obtenus permettent d'affirmer que, si quelques-uns ont résisté aux efforts des expérimentateurs, cela ne tient pas à leur nature, mais à la limitation des moyens connus de produire de la chaleur.

Chauffés sous la pression atmosphérique, l'arsenic et quelques corps solides se volatilisent avant d'entrer en fusion. Pour les obtenir à l'état liquide, il suffit de s'opposer à leur volatilisation, en opérant sous de fortes pressions.

En général, les substances organiques, composées de carbone et de corps gazeux, se décomposent par la chaleur avant de fondre, donnant naissance à des produits volatils et à des résidus solides charbonneux. •

Soumis à l'influence de températures décroissantes, à une soustraction continue

CFFALEUR. 689

de chaleur, les liquides se contractent graduellement; ils finissent par atteindre leur point de solidification, par tomber à une température assez basse pour passer brusquement de l'état liquide à l'état solide. On n'est pas encore parvenu à solidifier ainsi tous les liquides ; l'alcool et l'étiier, par exemple, ont résisté à l'action des températures les plus basses qu'il ait été possible de réaliser ; mais les faits acquis à la science autorisent à affirmer que, sous l'influence d'un refroidissement suffisamment intense, tous les liquides peuvent et doivent se solidifier. L'étude du passage de l'état liquide à l'état solide montre que ce phénomène est soumis aux deux lois suivantes :

Première loi. Un corps liquide déterminé commence à se solidifier à une température toujours la même ; pour la même espèce chii7iicjue, le point de fusion et le point de solidification se confondent, correspondent à un même degré de Véchelle thermoniétrique. Toutefois, la température de solidification est loin de présenter le même degré de fixité que la température de fusion ; il est possible, en effet, de maintenir un corps à l'état liquide à une température 7iotablement inférieure à celle de son point de fusion; nous analyserons les circonstances dans lesquelles se produit ce phénomène de surfusion.

Deuxième loi. Pendant toute la durée de la solidification d' un liquide, la température se maintient constante. On peut sans doute précipiter le mouvement de solidification en rendant plus intenses les causes de refroidissement auxquelles le corps est soumis, mais la température du liquide en train de changer d'état ne s'abaisse pas au-dessous de son point de solidification.

Pour se maintenir invariablement à la même température malgré l'action incessante des causes de refroidissement, le liquide doit nécessairement produire de la chaleur au moment où il change d'état et se solidifie. L'expérience montre, en effet', qu'au moment de sa solidification un liquide rend, sous forme sensible, une quantité de chaleur égale à celle qui disparaît, sous /orme latente, au moment de la fusion du solide produit par sa congélation. De fait, cette chaleur rendue latente au moment de la fusion, el cette chaleur redevenue sensible au moment de la liquéfaction, représentent : la première, le travail nécessaire pour vaincre la résistance des forces intcrmoléculaires à la hquéfaction; la seconde, le travail effectué par les mêmes forces intermoléculaires au moment de la solidification. Les intensités de ces deux manifestations contraires de chaleur sont nécessairement égales, puisqu'elles représentent deux travaux de sens inverses, mais d'égale énergie.

Lorsqu'une masse liquide est tout entière refroidie jusqu'au point de congélation, les premières parties qui se solidifient rendent senstè/e une certaine quantité de chaleur dont l'action élève la température des parties environnantes. Un nouveau refroidissement est donc nécessaire pour rendre possible une nouvelle solidification pnrtielle. On comprend facilement ainsi pourquoi, au lieu de s'opérer brusquement dans tout le liquide, le changement d'état dure un certain temps et continue, se propageant de proche en proche, jusqu'à ce que la niasse entière soit solidifiée.

Des expériences déjà anciennes de Farenheit et Bladgen montrent que, dans des tubes de petit diamètre, fermés, vides d'air et soustraits à toute agitation, l'eau peut conserver son état liquide jusqu'à 12 degrés au-dessous de zéro. On peut même, sans déterminer la solidification de l'eau, renverser brusquement le tube et produire l'effet du marteau d'eau. Mais si, à l'aide d'un archet, on détermine dans les parois du tube des vibrations qui se communiquent à l'eau, la congélation

s'effectue et se propage rapidement à toute la masse du liquide. Le repos complet et le retard de la congélation sont plus difficiles à obtenir avec des masses plus considérables d'eau ; cependant, même dans ces conditions, il est possible, en s'entourantde beaucoup de précautions, de conserver l'eau liquide au-dessous de zéro. L'expérience démontre que le moindre mouvement vibratoire ou le i-.ontact d'une aiguille de glace suffissent pour déterminer la congélation partielle de la masse liquide dont la température est ramenée à zéro par le dégagement de chaleur setisible dont s'accompagne le changement d'état.

Dans ses recherches sur le maximum de densité de l'eau, M. Desprelz a pu, dans des tubes thermométriques, conserver de l'eau liquide à 20 degrés au-dessous (le zéro. M. Sorby, opérant avec des tubes de verre à'un dixième de millimètre de diamètre, a conservé de l'eau liquide à 17 degrés au-dessous de zéro; il résulte de ses observations qu'à partir de ce point de l'échelle thermomélrique le liquide se congèle spontanément sans qu'il soit besoin de produire la moindre agitation. Ces résultats permettent de comprendre la résistance si remarquable que les plantes opposent à l'action du froid extérieur ; les liquides contenus dans les vaisseaux d'un calibre extrêmement faible de leurs tissus peuvent supporter des températures très-inférieures à zéro sans passer à l'état solide.

Dans ces dernières années, M. Louis Dufour a tait une élude fort intéressante du phénomène de la sur fusion ; il a employé dans ses recherches la méthode adoptée par M. Plateau dans ses expériences sur l'équilibre des liquides souslraits à l'action de la pesanteur. En mélangeant du chloroforme et de l'huile d'amandes douces, il a formé un liquide de même densité que l'eau, non miscible à l'eau et dont ie point de solidification est très-inférieur à celui de l'eau. Dans ce liquide ainsi constitué, l'eau flotte en sphères isolées, de volume très-variable, tout à fait à l'abri du contact de l'air et de tout corps sohde. Dans ces conditions, les sphères d'eau supportent, sans se congeler, des températures d'autant plus basses que leur diamètre est plus petit; de petits globules d'eau ont souvent été vus encore liquides à 18 et même 20 degrés au-dessous de zéro. 11 est rare qu'une sphère gèle à z-éro; habituellement l'état liquide se maintient jusqu'à 4 et même 12 degrés au-dessous de zéro. Aux températures inférieures, lu congélation envahit plus ou moins proraptement les sphères et les sphéroïdes, sans qu'il soit possible de découvrir la cause cfui détermine le changement d'état et la brusque formation de ces masses globuleuses de glace. M. Louis Dufour a constaté qu'il suffit de toucher ces sphères et ces globules d'eau refroidis pour produire instantanément leur congélation. Quand on les touche avec des tiges de verre, de fer, de cuivre, avec un corps solide quelconque autre que la glace, on favorise leur solidification ; mais cette action n'est probablement que le résultat d'un ébranlement de leurs molécules. La congélation, en effet, n'est pas co?^sto?^te comme dans le cas ori l'on agit avec un fragment de glace ; avec des tiges de verre et de métal, M. Louis Dufour a pu- déplacer, déformer violemment des sphères d'eau refroidies à 8 degrés au-dessous de zéro, sans déterminer leur congélation.

Dans des dissolutions convenablement concentrées de chlorure de zinc, M. Louis Dufour a obtenu des sphères flottantes de soufre et de phosphore en fusion. Tandis que le soufre se solidifie à l'air libre à 115 degrés, M. Louis Dufour a constaté que des sphères flottantes de soufre de 6 millimètres de diamètre étaient encore hquides à 50 degrés, et que des globules de moindre dimension conservaient l'état liquide jusqu'à 5 degrés, c'est-à-dire jusqu'à 110 degrés au-dessous de leur point de solidification à l'air libre. Le phosphore se solidifie à 44 degrés environ dans les cir-

constances ordinaires, M. Louis Dufour a pu, dans ses expériences, refroidir des sphères flottantes de phosphore d'un assez gros volume jusqu'à 20 degrés, et des globules de 1 à 2 millimètres de diamètre jusqu'à zéro, sans les faire passer à l'état solide. Le même observateur a obtenu, en suspension dans l'eau, des sphères flottantes liquides de naphtaline à 40 degrés; cette substance, à l'air libre, change d'état à la température de 79 degrés; Du reste, avec le soufre, le phosphore eft la naphtaline, comme avec l'eau, le contact d'un corps solide favorise la congélation de ces sphères flottantes refroidies ; la congélation est brusque et constante, quand" le contact est établi entre ces sphères et un fragment solide du même corps.

Pour abaisser le point de congélation de l'eau, il suffit de dissoudre dans le liquide un sel, un acide ou un alcali ; l'expérience montre, d'ailleurs, que la congélation est d'autant plus retardée que la dissolution est plus concentrée. Il nous suffira de citer, à l'appui de cette proposition, les résultats empruntés à un travail publié, en 1837, par M. Despretz, dans les comptes rendus de l'Académie des sciences :

PROrORIIONS DE CHLORURE DE SODIUM

DISSOCIES

TEMPÉRATURE PENDANT LA CONGËtATION.

DANS 1000 PARTIES d'EAU.

Les chiffres de la seconde colonne indiquent la température constante que marque le thermomètre plongé dans le liquide, lorsque la congélatiou est déjà commencée et pendant qu'elle continue. L'expérience démontre, en effet, que le liquide éprouve une véritable surfusion ; avant que la cougélation commence, le thermomètre tombe toujours à un degré variable et inférieur à celui qui se maintient fixe pendant que la solidification s'effectue. Le résultat de la congélation est toujours de la ylace pure ; cette glace peut contenir quelques traces du sel en dissolution interposées dans sa masse, mais jamais de sel combiné en proportions définies.

Pour faire passer un solide à l'état liquide on peut, au Heu de le traiter par la chaleur, le dissoudre dans l'eau ou dans tout autre véhicule convenable. Ce phénomène de la dissolution s'éloigne de la fusion par le feu en ce qu'il s'opère à toute température ; mais il s'en rapproche par ce fait qu'au moment on il s'effectue, il y a aussi consommation d'une certaine quantité de chaleur rendue latente. La cristallisation des sels qui se précipitent des solutions salines est analogue à la congélation ; elle présente une anomalie, connue sous le nom de sursaturation, qu'avec raison on rapproche de la surfusion. A une température donnée, la proportion d'un sel déterminé que peut dissoudre un poids donné d'eau ne peut dépasser un maximum qui généralement croît avec la température. Si l'on maintient une solution saturée à l'abri du contact des cristaux du sel dissous, si l'on la soustrait au contact de l'air et à toute agitation, on peut la refroidir de plusieurs degrés sans déterminer aucune précipitation. Il suffit alors d'agiter cette solution

avec un corps solide et surtout d'y introduire un cristal du sel dissous pour que la précipitation commence immédiatement. Quand ces solutions sursaturées sont conservées dans des tubes fermés et vides d'air, il suffit de briser la pointe effilée des tubes pour que la rentrée de l'air détermine la précipitation. Ce dernier effet est dû aux poussières de nature variée que l'air lient en suspension et qui sont, en même temps que lui, mises en contact avec la solution; l'expérience déraon- .tre, en effet, que la précipitation ne s'effectue pas quand l'air, brusquement introduit dans les tubes, est purgé des poussières dont il est chargé par fdtratioii sur des matières telles que le coton ou l'asbeste.

En général, un, même corps se dilate quand il passe de. l'élat solide à l'état liquide, et se contracte quand, préalablement liquéfié, il reprend l'état solide primitif. Une pression extérieure crée un nouvel obstacle à remrte??2e«i des molécules d'un solide et facilite au contraire le rapprocbementdes molécules d'un liquide. Il était donc naturel de penser qu'il existe un rapport nécessaire entre la pression que supporte un corps et la température à laquelle il change d'état. L'exactitude de cette proposition a été mise hors de contestation par M. Bunsen; cet éminent physicien a démontré que les solides fondent et que les liquides se solidifient à une température d'autant plus élevée que les pressions auxquelles ils sont soumis sont plus considérables.

TEMPÊRATUHE DE FUSION ET BE SOIiIDlFICATIOV.