PROPRIÉTÉS 1)U CALORIQUE RAYONNANT

moins sensible. Plusieurs expériences viennent à l'appui de cette proposition #i).

A (L oyez pl. 6, fig. 4^). Si l'on prend un poids métallique P, et qu’on le fasse rougir, on observera qu’il ne peut plus entrer dans l’anneau C, tandis qu’il parcourait librement cet anneau avant d’avoir été chauffé, et qu’il pourra y entrer également lorsqu’il sera refroi d : le poids mét 1lique a donc éprouvé une dilatation de la part du calorique -, mais cette dilatation na pas été portée assez loin pour que ses molécules soient devenues jluides. L’instrument qui sert à faire cette expérience porte le nom d’anneau de S Gravesande.

B. Si l’on accumule du calorique (au moyen de charbons ardens) sur une petite quantité à’ éther liquide placé à la partie supérieure d’une longue cloche remplie de mercure, et renversée sur une cuve du même métal, de manière à ce que l’ouverture de cette cloche soit en bas, on remarque que l’éther se dilate, chasse le mercure qu( remplissait la cloche dans la cuve, perd l'état liquide et ressemble à de l’air; mais si on cesse d’accumuler du calorique, bientôt l’appareil et l’éther se refroidissent, le mercure rentre de -nouveau dans la cloche , et l’éther contracté reprend sa forme liquide. Ici, la dilatation a cté portée assez loin pour que les molécules de l’éther soient devenues aériformes. On donne à ce nouvel état des molécules le nom d’état gazeux.

C. Le thermomètre, instrument connu de tout le inonde, est une nouvelle preuve de la dilatation que le calorique fait éprouver aux liquides : en effet, la quantité de mercure ou d’espril-de-vin renfermée dans cet instrument est la même, qu’il fasse très-chaud ou très-froid; elle paraît (*)

(*) Nous avons déjà dit qu’il n’y avait qu’uu petit nombre d’exceptions à eette loi. [yoj-ez § il\).

seulement plus grande lorsqu’il fait chaud, parce que le calorique agit sur elle et la dilate plus qu’il ne dilate le verre qui la contient.

D. Si l’on chauffe avec précaution une vessie renfermant une certaine quantité d’air, et dont le col est parfaitement serré, on observe que ce fluide aériforme se dilate par degrés, la vessie se distend, et peut même se déchirer si l’on accumule assez de calorique.

Nous venons d’établir, à l’aide d’expériences décisives, que l’accumulation du calorique dans un corps en détermine la dilatation. Nous prouverons bientôt que cette dilatation diffère pour les corps solides, liquides ou gazeux, soumis au même degré de chaleur.

Le calorique agit en sens inverse de V attraction. Il suffit ici du plus léger raisonnement pour être convaincu. L’attraction est une force qui tend sans cesse à rapprocher les molécules; le calorique, au contraire, cherche constamment à les éloigner : c’est du rapport qui existe entre ces deux forces que dépendent les états solide , liquide et ga zeux sous lesquels tous les corps se présentent.

Le calorique nous fait éprouver , lorsqu'il est en contact avec nos organes , une sensation particulière connue sous le nom de chaleur. Ainsi l’on ne confondra pas ces deux mots. La chaleur est un effet produit par le calorique , que nous devons regarder comme la cause de cet effet; plus cette cause agit avec force, plus l’effet est marqué , toutes choses égales d’ailleurs. On appelle température le degré appréciable de cette chaleur ; on dit que la température d’un corps est plus élevée que celle d’un autre lorsqu’il produit sur nous une plus vive sensation de chaleur.

Le calorique détermine par sa soustraction des effets inverses aux précédons , savoir, la contraction et le sentiment de froid, La contraction des corps qui perdent du

• IS THERMOMÈTRES. ü5

calorique est prouvée par toutes les expériences qui précèdent. Quant au sentiment de froid , quelques physiciens pensent devoir l’attribuer à un fluide particulier qu’ils nomment frigorifique , plutôt qu’à l’absence du calorique : nous admettons, au contraire, cette dernière hypothèse, parce qu’elle rend raison de tous les phénomènes, et qu’elle nous dispense d adopter sans nécessité l’existence d’un nouveau fluide impondérable.

Après avoir exposé les divers caractères du calorique, nous allons donner une idée de plusieurs instrumens propres a nous faire connaître la différence qui existe entre la température de deux corps inégalement chauffés. Ces instrumens sont appelés thermomètres.

Des Thermomètres.

1 1. Puisque tous les corps sont dilatés ou contractés par les variations de température, ils pourraient tous servir, à la rigueur, a indiquer ces variations, et par conséquent à la construction des thermomètres; mais les uns sont peu dilatables, et né nous permettent pas d’observer facilement le changement que leur volume éprouve lors de ces variations : tels sont les solides ; les autres se dilatent tellement par les plus légères variations de chaleur , qu’ils seraient d un usage trop incommode quand la température serait très-élevée : tels sont les gaz. Les liquides sont de tous les corps ceux qui offrent le plus davantage, car ils se dilatent plus que les solides et moins que les gaz : aussi les emploie-t-on de préférence pour la construction de ces instrumens, Il en est un surtout, le mercure, qui réunit à 1 avantage d’être sensible aux légères variations de température, celui de se dilater régulièrement, et d’une manière proportionnelle à celle des corps gazeux, entre la température de 36 degrés au-dessous de la glace fondante et celle de 1 eau bouillante , lorsqu'il est renfermé dans un

tube de verre ; il peut en outre supporter un assez grand degré de chaleur sans bouillir , et un froid assez marqué sans se geler.

Du Thermomètre à mercure.

12. Manière défaire ce thermomètre. On prend un tube de verre cylindrique dont l’ouverture soit capillaire ou n’ait qu’un très-petit diamètre; on attache avec soin l’une de ses extrémités à l’ouverture d’une bouteille de gomme élastique; l’autre extrémité est chauffée à la flamme de la lampe jusqu’à ce que le verre soit ramolli; on 1 arrondit en bouton au moyen d’une petite tige métallique; on la chauffe jusqu’au rouge blanc; on dispose le tube de manière à ce que le bouton se trouve en haut , et on presse avec la main sur la bouteille de gomme élastique . pai ce moyen, le tube se trouve soufflé en boule, sans contenir d’humidité, comme cela arriverait s’il avait été soufflé avec la bouche.

Ce premier objet étant rempli , on doit s’occuper de chasser une grande partie de l’air du petit appareil et d y introduire le métal : pour cela , on fait chauffer la boule, et l’on plonge l’extrémité du tube dans du mercure parfaitement pur et bien sec. A mesure que l’appareil se refroidit, la petite quantité d’air qui le remplissait et qui avait ete dilatée par la chaleur se contracte, et il s’y forme un vide : alors, en vertu de la pression atmosphérique, le mercure s’élance pour remplir ce vide, et parvient peu à peu jusque dans la boule : on chauffe de nouveau la boule et le mercure qu’elle contient; on porte môme celui-ci jusqu à l’ébullition : la vapeur mercurielle formée chasse une nouvelle quantité de l’air qui restait dans l’appareil; en sorte que l’on peut de nouveau remettre l’extrémité du tube dans le mercure pour faire entrer une nouvelle quantité de ce métal : on répète ces opérations deux ou trois fots, jus-

D TJ TfïERMOMÈTUE A MERCURE.

qu’à ce que toute la capacité du petit appareil en soit remplie; dans cet état , on s’occupe de chasser celui qui est superflu ; pour cela , on chauffe de nouveau la boule jusqu'à ce que les deux tiers du mercure contenu dans le tube soient expulsés à l’état de vapeur; alors, le mercure étant encore bouillant, on fait fondre l'extrémité du tube à la lampe, on l’effile et on le ferme hermétiquement : par ce moyen , il ne reste plus d’air dans l’appareil, et les deux tiers supérieurs, presque vides, peuvent permettre la dilatation du métal soumis à l’action du calorique.

si r on ne peut pas se procurer un tube cylindrique, on choisira celui q*ui approchera le plus de cette forme, et on le partagera en divisions d’égale capacité, d'après la méthode de M. Gay-Lussac. ( Voyez les ouvrages de physique).

Graduation du Thermomètre. On entoure de glace fondante la boule et la partie du tube qui contient le mercure; on marque le point où celui - ci s’arrête au bout de quelques minutes ; on retire l’appareil de la glace et on le plonge dans la vapeur de l’eau distillée bouillante. Pour cela , on fait chaufler un peu d’eau dans un vase méthllique plus long que le thermomètre, muni d’un couvercle percé de deux trous, dont l’un donne issue à la vapeur de l’eau, et l’autre sert à laisser passer la partie supérieure du tube, de manière que la partie à laquelle on soupçonne le point d’ébullition soit juste en vue. Le mercure, enveloppé de vapeurs aqueuses, s’élève graduellement dans le tube, il lorsqu’il devient stationnaire, on marque la place où il s arrête. Il importe beaucoup que la hauteur du baromètre qui indique la pression de l’atmosphère soit de soixanteseize centimètres (28 pouces). Ces deux points étant donnés , savoir, celui de la glace fondante et celui de l’eau bouillante, on divise l’intervalle en cent parties égales que i on nomme degrés , si l’on veut avoir le thermomètre cen-

28 «r TREMIÈRE PARTIE.

tigrade ou de Celsius , et en quatre-vingts, si l’on veut obtenir le thermomètre de Deluc, vulgairement dit de Réaumur. Le point qui correspond à la glace fondante est le o° du thermomètre; l’autre est le ioo°, ou le 8o°.

La longueur d’un degré étant connue par ce moyen, on peut pousser la division au-dessous de zéro , et au-dessus du point donné par l’ébullition. On exprime par le signe les degrés au-dessous de zéro ; et par le signe -f- ceux qui sont au-dessus. On voit, par ce qui précède, que des thermomètres gradués ainsi dans différentes parties du monde doivent être comparables entre eux, puisque la glace fond par-tout à la même température , et que l’eau entre toujours en ébullition au même degré , si toutefois la pression de l’atmosphère est comme nous l’avons indiqué.

i3. Les points fixes du thermomètre de Fahrenheit sont, d’une part, l’eau bouillante, et de 1 autre le froid produit par un mélange de sel marin et de neige. Le nombre de degrés compris entre ces deuç points est de deux cent douze : 90 de ce thermomètre équivalent à 5° du thermomètre centigrade, et à 4° de celui de Deluc, dit de Réaumur. Enfin , le o° correspond au point donné par le froid artificiel , et le 3a° au o° du thermomètre centigrade.

ï4. Le thermomètre de Delisle est aussi à mercure; mais il n’a qu’un point fixe, celui de la chaleur de 1 eau bouillante, désigné par o°; au-dessous de ce point l’on observe cent cinquante divisions qui sont les degrés ; le i5o° répond au o° du thermomètre centigrade; y°,5 de ce thermomètre équivalent. à 5° du thermomètre centigiade, et à 4° de celui de Deluc.

i5. Les thermomètres à mercure ne sont pas les seuls employés; on est quelquefois obligé de faire usage de 1 alcool (esprit-de-vin), par exemple, lorsque la température que l’on cherche à connaître est bien au-dessous de zéio, car alors le mercure tend à se solidifier, tandis que 1 es-

DES PYROMETRES.

prît-de-vin ne se gèle pas, même lorsqu’on l’expose à l’action de mélanges frigorifiques très - intenses. En général , ces deux sortes d’inslrumens ne s’emploient que pour les températures moyennes; trop peu sensibles à l’action des petites quantités de calorique, ils ne peuvent rien indiquer lorsque la température est peu élevée ; tandis qu’ils seraient brisés et leurs liquides vaporisés si on les mettait en contact avec des corps dont la température fût très-élevée.

16. j Pyromètres , instrumens solides propres à faire connaître les températures les plus élevées. Celui de Wedgwood est fondé sur la propriété qu’a l’argile de se contracter par l’action de la chaleur, i°. parce qu’elle se dessèche , 2°. parce que les élémens qui la composent se combinent plus intimement. Le o° de ce pyromètre correspond, d’après Wedgwood, à 5g8° du thermomètre centigrade, et chacun de ses degrés en représente soixante-douze du thermomètre centigrade. Cet instrument est tellement défectueux que nous ne croyons pas devoir le décrire : en effet, M. Hall a prouvé que l’argile se contractait autant lorsqu’on la chauffait pendant long - temps jusqu’au rougecerise, que lorsqu’elle était soumise, pendant un temps beaucoup plus court, à l’action d’une température plus élevée , par exemple , au rouge-blanc.

On ne connaît pas de corps plus propres à mesurer les hautes températures des fourneaux que les métaux. On peut voir , dans l’ouvrage de physique de M. Biot , une description détaillée du pyromètre métallique de Lavoisier et de M. Laplace (tome 1) : nous nous bornerons ici à faire connaître celui dont fait usage M. Brogniard à la manufacture de porcelaine de Sèvres, et qui ne sert qu’à déterminer des termes fixes dans les hautes températures (fig. 44)« DD est une barre métallique qui s’appuie sur un obstacle fixe CC par une de ses extrémités; l’autre extrémité pousse le bout Z. d’un levier coudé LE /?, mobile autour du cen-

3o fRÈMIÈRE PARTIÈ.,

tre fixe E , et dont la branche E B sera cent fois pins Ion-* gue que EL. A A est une division circulaire placée à l’extrémité du bras E B. Supposons maintenant que Ton chauffe la barre D D de manière à la dilater d’un millimètre ; le bout du levier L marchera de cette quantité, et par suite l’extrémité B de l’aiguille parcourra cent millimètres ou un espace cent fois plus grand. Si l’on suppose maintenant que la chaleur soit assez forte pour opérer dans la barre D D une dilatation double , l’aiguille B parcourra un espace de deux cents millimètres. On peut en dire autant des autres degrés de chaleur auxquels la barre est soumise. 11 est donc évident que toutes les fois que la chaleur sera telle que nous venons de l’indiquer, l’aiguille B reviendra à la même division.

1 7. Thermomètre à air. Le plus avantageux de tous ceux qui sont connus est le thermomètre différentiel de M. Leslie. Pour le construire, on prend deux tubes dont la longueur peut être inégale, d’un diamètre un peu plus grand que celui des thermomètres ordinaires, terminés chacun par une boule creuse, de quatre à sept dixièmes de pouce de diamètre ; on introduit dans l’une des boules une petite quantité d’acide sulfurique teint avec du carmin ; on joint ensemble les deux tubes à la flamme d’un chalumeau, et on les recourbe de manière à leur faire prendre la forme de la lettre U ( Voyez pl. 6, fig. 45)- La distance d’une boule à l’autre est d’environ 2 à 4 pouces ; le tube plus court D C, auquel on fixe l’échelle, doit avoir un diamètre intérieur bien égal et d’un quinzième, même d’un seizième de pouce; l’autre tube EF n’a pas besoin d’être aussi régulier, mais il doit être plus large : leur hauteur peut être de trois à six pouces. La boule B prend le nom de boule focale ; E représente le niveau du liquide dans la boule i> , et M le représente dans le tube D C.