Graduation de ce thermomètre. Les deux boules

T)E LA MLATATION DES COUPS PAR LE CALORIQUE. 3l étant à la même température, on note le point où s’arrête le liquide dans le tube D C : ce point est le o° ; on entoure de glace fondante la boule D ; on place l’instrument dans une chambre à io°, ou à tout autre degré; on sépare l’une de l’autre les deux boules au moyen d’un écran : alors la boule B se trouve à io°; l’air qu’elle renferme, plus dilaté que celui de la boule Z?, pousse le liquide en avant, et le fait élever dans la branche D C jusqu’à une certaine hauteur que l’on note. L’intervalle compris entre ce point et le o° est divisé en cent parties égales. Si l’on voulait avoir des degrés au-dessours de o°, on ferait une opération inverse, en entourant la boule B de glace et en chauffant la boule D. Dix degrés de ce thermomètre correspondent à un degré du thermomètre centigrade. En se servant de cet instrument , on doit avoir présent à l’esprit que le liquide coloré montera d’autant plus dans la branche C D , que l’air de la boule B sera plus échauffé par rapport à celui que contient l’autre boule : ce thermomètre indique donc la différence de température des deux espaces occupés par les boules B, D : c’est ce qui lui a valu le nom de thermomètre différentiel : il sert à mesurer les températures très-basses. Rumford inventa, après M. Leslie , un instrument auquel il donna le nom de thermoscope , qui n’est autre chose que le thermomètre différentiel construit sur de plus grandes proportions, et dans lequel l’alcool (esprit-de-vin) remplace l’acide sulfurique.

De la Dilatation des corps par le calorique.

19. Nous avons prouvé que les corps sont tous dilatés par le calorique. Nous devons maintenant examiner si la dilatation est la même pour les corps solides, liquides ou gazeux , soumis aux mêmes températures.

La dilatation des corps solides est peu marquée , et dif-fère à-peu-près dans chacun d’eux : ainsi le fer et le char-

bon, chauffés au même degré, se dilatent inégalement On avait cru jusque dans ces derniers temps que la dilatation, considérée isolément dans un corps solide , était sensiblement proportionnelle à la température 5 mais il résulte des expériences récentes de MM. Dulong et Petit que cette assertion est erronée. En effet, ils ont prouvé que la dilatation des solides augmente avec la température: ainsi, le fer se dilate plus en passant de 3oowà 400°î qu’en passant de ioo° à 200°. Cette dilatation prend surtout un accroissement sensible lorsque le métal est prêt à fondre. Le verre se dilate plus rapidement que les métaux solides , et la dilatation de ceux-ci est plus rapide que celle du mercure.

20. La dilatation des liquides de différente nature, soumis à la même température, varie comme celle des solides : pour le prouver on prend plusieurs boules de verre vides et surmontées de tubes de la même matière 5 on introduit dans l’une d’elles de l’esprit-de-vin , et dans les autres de l’eau , de l’huile ou du mercure ; on note la hauteur du tube à laquelle chacun de ces fluides correspond, puis on les expose dans un vase contenant de l’eau chaude : on ne tarde pas à observer que la dilatation éprouvée par ces substances est inégale. Comme les solides, les corps liquides, ne se dilatent pas d’une manière uniforme , surtout lorsqu’ils approchent du point de l’ébullition ou de celui de la congélation : ainsi , par exemple , l’eau se dilatera moins en passant de 1 o° à 20° que lorsqu’elle montera de 70° à 8o°.

Le mercure , qui avait été regardé comme le seul liquide faisant exception à cette loi , est absolument dans le même cas , du moins entre la température de 36° audessous de la glace fondante et celle de l’eau bouillante.

Toutefois, si la dilatation de ce métal, pris isolément, ïi’est pas en rapport avec l’accroissement de température , elle le devient lorsqu’il est renfermé dans un tube de

üü CA LOHIQU Éê . 33

fe est qu alors la dilatation du verre et celle dû mercure se combinent, et il en résulte une compensation exacte. On conçoit donc que les thermomètres faits avec ce métal doivent être propres à donner la mesure exacte des températures entre les degrés que nous venons d’indiqueiv

21. Dilatation des gaz. Il résulte des expériences faites par MM. Gay-Lussac et Dalton, que tous les gaz se dilatent également ; ainsi 1 air atmosphérique et la vapeur de 1 éther, chauffés à un même degré, se dilateront d’üne quantité égale. Indépendamment de cette propriété commune, que ne partagent ni les solides ni les liquides, ils en possèdent une autre qui n’appartient pas non plus aux corps des autres classes, savoir que la dilatation de chacun d’eux est la même pour chaque degré. L’expérience prouve en elïet qu’une partie d’un gaz quelconque, chauffée depuis le degré de glace fondante jusqu’à celui de l’ébullition de 1 eau , se dilate de 0,3^5 de son volume. Suivant M. Gay- Lussac, cette uniformité de dilatation n’aurait lieu qu’entre o° et ioo°; mais elle existe à des températures beaucoup plus elevées, d’après les expériences récentes de MM. Dulong et Petit. ISous tirerons parti de ces données , que nous nous contentons d indiquer ici, en nous réservant d’y revenir à l’article Analyse des gaz .

Causes de T état et du changement d'état des corps.

22. Nous avons vu, i° que les molécules intégrantes des corps tiennent entre elles en vertu de la force de cohésion ou d’attraction ; a0, qu’on peut les éloigner les unes des autres en les soumettant à l’action du calorique, de manière à opérer dans les corps dont elles font partie une plus ou moins grande dilatation. Nous avons conclu de ces ia.ts que 1 état solide , liquide ou gazeux des différentes '* 3

34 • rREMIÈRE PA R T I E.

substances dépend du rapport qui existe entre ces deurxr forces : ainsi , supposons pour un instant que la chaleur du globe soit extrême; la dilatation sera telle que tous le* corps seront gazeux; si elle est nulle ou presque nulle T l’attraction deviendra tellement prépondérante qu’il n’y aura que des solides; enfin si chacune de ces forces agit modérément , nous pouvons concevoir qu’il y aura des substances solides, liquides et gazeuses. Ces considérations nous permettent d’établir que le passage d'un corps solide à l’état liquide d'abord , puis à T état gazeux, ne peut avoir lieu sans que le corps absorbe le calorique nécessaire pour vaincre sa force de cohésion, et vice versa; que lorsque de gazeux il devient liquide ou solide , il doit perdre du calorique , puisque ses molécules se rapprochent. Nous devons maintenant étudier les phénomènes que présentent les corps dans ces diflférens passages.

De la Fusion des corps par Te calorique.

23. Lorsqu'on soumet à l’action du calorique un corps solide susceptible de fondre, tel que le plomb, on remarque qu’il s’échauffe de plus en plus jusqu’à ce qu’il commence à fondre ; dès cet instant la température reste la même, et ce n’est que lorsque toute la masse a été fondue qu’elle commence de nouveau à s’élever.^ oici un fait qui met cette vérité hors de doute. Que l’on chauffe une livre de glace dont la température est à io° au-dessous de zéro, sa température s’élèvera; si lorsqu elle est parvenue à zéro, degré auquel elle commence à fondre, on la mêle avec une livre d’eau à ^50-j-o, la livre de glace absorbe le calorique de l’eau chaude , passe de l’état solide à l’état liquide, et la température reste toujours à o°. Les physiciens ont désigné sous le nom de calorique latent cette quantité de calorique qui n’est pas sensible au thermo-

13U CA LOÎU QUE.

toetre, et qui, dans ce cas, est employée à Opérer le passage de 1 état solide à l’état liquide; tandis qu’ils ont donné le nom de calorique libre ou sensible à celui qui agit sur le thermomètre, élève la température des corps et nous échauffe.

24. On est loin de pouvoir affirmer que tous les corps se dilatent en passant de l’état solide à l’état liquide : en effet, plusieurs d’entr’eux occupent un volume plus petit après ce passage : tels sont la glace, le fer, le bismuth, l’antimoine, presque tous les sels qui cristallisent en prismes , etc. On a observé depuis long - temps que tous ces corps se dilatent sensiblement en passant de l’état liquide a l’état solide, au point que les vaisseaux de verre remplis de ces liquides se brisent ordinairement lorsque la solidification a lieu. On a expliqué ce phénomène en disant qu« les molécules de ces corps à l’état solide sont disposées entr’ elles de manière à occuper un plus grand espace qua lorsqu’elles sont liquides.

a5. La fusion des divers corps solides s'opère à des températures différentes : on a appelé très - fusibles ceux que la plus légère chaleur suffit pour fondre, et on a donné le nom d’infusibles à ceux dont la fusion ne peut s’obtenir dans le meilleur feu de nos forges; mais il est évident qu’il “ existe point de corps infusibles. Ceux qui ont été regardés comme tels fondent facilement si on les soumet à un degré de chaleur supérieur à celui de nos forges : c’est ainsi que, dans ces derniers temps, on est parvenu à en fondre uu très-grand nombre au moyen d’un chalumeau inventé par Brooks , et dont nous donnerons la description à l’article Hydrogène.

PR EJÎtE I' K PA R T î F..

De la Transformation des liquides en gaz.

2 6. Nous avons dit que les molécules d’un très -grand nombre de corps pouvaient être assez éloignées par le calorique pour passer à l’état aériforme ou de gaz. On appelle gaz permanent celui qui ne change point d’état , lors même qu’il est soumis à un refroidissement et à une pression considérables : tel est, par exemple, l’air atmosphérique. Qn donne le nom de gaz non permanent ou de vapeur à celui qui devient liquide ou solide lorsqu’on le refroidit ou qu’on, le soumet à une pression convenable. Nous ne devons nous occuper ici que des vapeurs, et nous croyons devoir exposer leurs propriétés avant d’examiner les phénomènes de leur formation.

Des Propriétés des vapeurs.

A. Les vapeurs parfaitement formées sont pour la plupart invisibles (i). On peut se servir, pour prouver ce lait, de la vapeur de l’auu qui se trouve constamment dans l'air. 11 ne restera aucun doute sur son invisibilité si nous démontrons qu’elle existe dans l’atmosphère lorsque celle-ci n’offre aucun nuage, et que l’air est invisible et parfaitement transparent (2). Expérience. Que l’on fasse un méange de sel commun et de neige ou de glace pilée; qu’011

(1) Nous disons pour la plupart, car la vapeur de l’iode est violette, et la vapeur nitreuse est jaune-orangée.

(2) Rigoureusement parlant, on ne peut pas dire que l’air soit invisible, car il est bleu; mais cetle couleur n’est sensible que lorsqu’il est en masse, comme, par exemple, dans ce que l’on appelle ciel. 11 est même probable que l’air qui se trouve dans une chambre nous paraîtrait bleu si la lumière réfléchie par les autres corps ne nous empêchait pas de voir sa couleur, qui est excessivement faible.

î expose a l’air dans une terrine, bientôt la surface externe de celle-ci se recouvrira d’une couche blanche qui n’est autre chose que la vapeur aqueuse de l’air solidifiée : en effet, le mélange dont nous parlons a la faculté de produire un refroidissement de plusieurs degrés au-dessous de zéro, et par conséquent d’enlever du calorique à tous les corps rm ii onnans, parmi lesquels se trouve la vapeur contenue dans 1 air. Ce fait nous permet d’expliquer un phénomène connu, savoir, que les caves fument en hiver. La température de ces lieux est constamment de io°-|-o°; en hiver, l’air de la cave, plus chaud et plus dilaté que celui de l’atmosphère, cherche à en sortir, et se trouve en contact avec de l’air froid; celui-ci absorbe du calorique à la vapeur qu’il contient, la condense et la fait paraître sons la forme d’un nuage ou de fumée. t»°. Lorsqu’on expose à l’air parfaitement transparent des substances sèches et avides d’eau , elles ne tardent pas à s’humecter et à se dissoudre : la pierre à cautere (potasse'), le chlorure de calcium (mu-, riatc de chaux) , la terre foliée de tartre (acétate de potasse) sont dans ce cas.

B. La vapeur occupe un espace beaucoup plus grand que celui du liquide qui a servi à la former : ainsi, un pouce cube d eau liquide à 4°-f-o occupe 1698 pouces oubes lorsqu il esta l’état de vapeur. Expérience. M. Gay- Lussac a prouvé ce fait en réduisant en vapeur une quantité déterminée d’eau contenue dans un petit tube qu’il avait placé dans une cloche graduée pleine de mercure et renversée sur un bain de ce métal. Il est évident qu’au moment de la vaporisation de l’eau, le tube a été brisé, et le mercure de la cloche refoulé en bas : alors on a pu détcr<miner quel était l’espace occupé par la vapeur, puisque la cloche était graduée.

C. La vapeur a exactement la même température que celle du liquide qui la fournit et qui est en ébullition. On

peut s’en convaincre en plongeant un thermomètre dans la vapeur qui se forme lorsque l’on fait bouillir un peu d’eau dans lin grand vase.

D. La vapeur jouit d’une force expansive extraordinaire connue sous le nom de tension. Vau ban a trouvé, par des expériences qui demander aient a être répétées, que i/jo livres d eau en vapeur produisent une explosion capable de faire sauter une masse de 77,000 livres; tandis que i4o livres de poudre ne produisent le même effet que sur une masse de 3o,ooo livres. La- tension ou la pression de la vapeur varie suivant les températures. D’après M. Dal ton , celle de 1 eau , a zéro therm. centigr. , n’est que de o,oo5o8 métré, tandis quà 3o° elle est o,o3o73 mètre.

E, La vapeur contient une très-grande quantité de calorique. MM. Clément et Désormes ont fait voit qu’un kil. de vapeur d’eau à ioo°, mis en contact avec 5 kil. ,66 deau à o°, élève la température des 6 kil. ,66 résultans à ioo°, pourvu qu’il n’y ait point de perte.

f . La vapeur peut aussi passer à l’état liquide par la compression. Supposons qu’un espace rempli de vapeur soit dimiuué de moitié, la moitié de la vapeur se condensera; si l’espace est réduit au tiers, les deux tiers de la vapeur seront condensés ; enfin, si la compression à lieu dans Je vide, et qu’elle soit assez forte, la condensation sera totale.

G. Il n’en est pas de même lorsque la vapeur est mêlée à 1 air; quelque grande que soit alors la force comprimante, la vapeur n’est jamais condensée en entier.

De la Formation des vapeurs dans le vide.

27. Si l’on place un liquide dans un espace vide, par exemple, sous le récipient de la machine pneumatique (1) ,

(0 On fait le vide au moyen d’une machine que l’on nomma

il se forme aussitôt une certaine quantité de vapeur, quelle que soit la température de ce liquide. La quantité de vapeur produite est d’autant plus grande, i° que l’espace dans lequel elle se forme est plus considérable; 2°. que la température du liquide est plus élevée : ainsi de l’eau à io°— j-o fournira, dans un espace E , moitié moins de vapeur que dans un espace double 2 E , pourvu que la température soit la même. D’un autre côté, de l’eau à 120 fournira plus de vapeur que celle qui n’est qu’à io°, si toutefois l’espace dans lequel elle se forme ne varie pas. Nous devons encore ajouter que la quantité de vapeur produite augmente dans un plus grand rapport que la température : ainsi il s’en formera davantage de io° à 20°, qu’il ne s’en produit de o° à io°.

La nature des liquides influe aussi sur la quantité de vapeur formée : l’acide sulfurique, l’éther et l’eau, par exemple , placés dans un espace de même grandeur et à la même température, fourniront des quantités inégales de vapeur. On a cru pendant un certain temps qu’il s’en formait d’autant plus , ou que la vapeur était d’autant plus dense, que le liquide entrait plus difficilement en ébullition; mais cette loi, qui est vraie pour un grand nombre de liquides , se trouve en défaut lorsqu’on l’applique eu carbure de soufre, liquide moins volatil que l’éther, et cependant dont la vapeur est plus légère.

pneumatique , dont on trouve la description dans tous les ouvrages de physique. I! y a beaucoup de rapport entre la manière dont on vide l’air d’une cloche au moyen de cette machine , et la manière dont on vide l’eau d’un vase au moyen d une seringue : lorsqu’on lire à soi le piston d’une seringue , le corps de pompe se remplit d’eau; dans la machine pneumatique, lorsqu’on fait mouvoir le piston, le corps de pompe se remplit d air qui s’échappe dans l’atmosphère par des ouvertures munies de soupapes.

Comment se fait-il que l’eau à io*, placée dans le vide, donne de la vapeur qui , comme nous l’avons dit, renferme «ne très-grande quantité de calorique ? quel est le corps qui fournit ce calorique? L’eau elle-même. Supposons, pour concevoir ce phénomène, que l’on emploie ioo grains d’eau à io°, et qu’il y en ait 20 grains de vaporisés, les 80 autres ont fourni le calorique nécessaire pour former la vapeur, en sorte qu’au bout d’un certain temps leur température se trouvera à 6° ou à 4°, et même à un degré inférieur.

M. Leslie a fait dans ces derniers temps une application fort intéressante de ces données. Expérience. On place sous le récipient de la machine pneumatique deux capsules éloignées l’une de l’autre 5 la première contient de l’eau , l'autre renferme de l’acide sulfurique concentré, qui a beaucoup d’affinité pour ce liquide. O11 fait le vide 5 une partie de l’eau s’évapore , occupe l’espace auparavant vide, mais ne tarde pas à être absorbée par l’acide ; le récipient se trouve vide de nouveau ; l’évaporation et l’absorption recommencent jusqu’à ce que l’eau de la capsule ait fourni assez de calorique à celle qui s est vaporisée pour passer à l’état solide. Dans cette expérience, l’acide sulfurique s’échauffe et s’affaiblit.

M.Leslievient de prouver que lebasalteporphyrique, en décomposition , agit de la même manière que l’acide sulîurique. Lorsque ce corps a été bien desséché , il absorbe 'a cinquantième partie de son poids d’humidité, sans que son pouvoir absorbant ait été affaibli de moitié, et la vinglc;r lïème partie avant qu’il soit réduit au quart; il n’est que lorsqu’il a absorbé près du cinquième de son uc ;i d eau. Suivant M. Leslie, le basalte dont nous par-

. , v. même la terre des jardins bien desséchée et ré- 11 poudre, peuvent faire congeler plus du sixième éc leur poids d’eau, pourvu qu’on les fasse agir par une

»F.S VAPEURS. 4r

grande surface. Il est à remarquer que les poudres qui ont déjà servi acquièrent, par la dessiccation , la propriété de congeler une nouvelle quantité de liquide. Ces résultats pourront fournir des applications utiles pour les arts.

M. Configliachi , professeur de Pavie, est parvenu depuis a congeler de 1 eau dont il avait imbibé une éponge , en faisant le vide et sans ajouter d’acide sulfurique : la température de 1 air extérieur était à 180 therm. centiVr. ; elle était, sous le récipient, à 3°— -o. Il a remarqué que cette congélation était précédée d’un abaissement du thermomètre de quelques degrés au-dessous de zéro; mais que lorsqu’elle commençait, le mercure montait à zéro , point auquel il restait pendant tout l’acte de la congélation.

De la Formation des vapeurs à l’air libre.

28. Muschembroek , Leroy de Montpellier, et plusieurs autres savans , avaient imaginé que la vapeur se formait dans l’air en vertu de l’affinité de ce gaz pour l’eau-, dans ce cas, il devrait s’en former davantage dans un espace rempli d air que dans celui qui est vide : or , l’expérience prouve le contraire, comme l’a fort bien établi M. Dalton.

Expérience qui prouve que, tout étant égal d' ailleurs, il se forme autant de vapeur dans V air que dans le vide, ou en d’autres termes, que la tension de la vapeur est la meme dans les deux cas. On prend un ballon à deux tubulures AB (p\, 6, fig. 46); l’une d’elles livre passage à un baromètre EF; à l’autre sont adaptés deux robinets Ci), séparés l’un de l’autre par un petit espace. Après avoir fait le vide dans le ballon, on ouvre le robinet C; on introduit de l’eau dans l’espace compris entre les deux robinets; on ferme le robinet C et on ouvre le robinet D ;

1 eau tombe dans le ballon : or , comme celui-ci est vide , une portion du liquide se vaporise , presse la surface du

mercure E , qui était presqu’au niveau de celui que contenait la branche F, et celui-ci monte : on note avec soin le degré auquel il parvient. On répète la même expérience après avoir rempli le ballon d’air parfaitement sec ou d’un autre gaz qui soit sans action sur l’eau , et l’on voit que l’élévation du mercure dans la branche F, déterminée par la vapeur qui s’est formée, est la même que dans le cas où le ballon était vide, si toutefois on y ajoute celle que produit l’air dont le ballon est rempli.

La quantité des vapeurs formées dans l’air dépend donc également de l’espace, de la température et de la nature du liquide. Il n’y a d’autre différence eutre ce mode de formation et celui qui a lieu dans le vide , si ce n’est que dans celui-ci la vaporisation est plus prompte 5 d’où il suit que la pression de l’air , ou de tout autre gaz, n’exerce aucune action sur la vapeur qu’il peut -contenir.

On peut, à l’aide de l’expérience rapportée § 28, déterminer la tension des vapeurs; mais on y parvient plus facilement par le procédé suivant : on introduit du mercure dans un tube de verre d’environ 3o pouces de long et de Clignes de diamètre, ouvert par l’une de ses extrémités et fermé par l’autre; lorsqu’il est presque plein de mercure, on achève de le remplir avec le liquide dont on veut connaître la tension, et on le purge d’air (1); dans cet état on bouche son ouverture avec le doigt et on le plonge verticalement dans un bain de mercure ; on note la hauteur à laquelle s’arrête le liquide qu’il renferme, et on retranche

(1) On parvient à le purger d’air en bouchant l’extremité ouverte du tube avec le doigt, en le renversant et en promenant à plusieurs reprises le liquide dans toute sa longueur; par ce moyen, les petites bulles d’air qui adhèrent aux parois du tube se détachent; alors on place le tube dans une position verticale, et de manière à ce que l’ouverture soit en

de l’ébullition des liquides. 43

eette hauteur de celle à laquelle s’élève le mercure d’un baromètre (2) : la différence répond à la tension du liquide. Il est évident que, dans cette expérience, le liquide dont on cherche à déterminer la tension se réduit en vapeur parce qu’il se trouve dans le vide; la vapeur formée repousse par sa force élastique la colonne de mercure, qui, par la pression de l’air extérieur, tendrait à élever le métal *n général jusqu’à 2.8 pouces.

De V Ébullition des liquides.

29. Les liquides soumis à l’action du calorique se dilatent, s’échauffent, et lorsque la température est arrivée à un certain degré, qui varie pour chacun d’eux, et suivant les circonstances où ils sont placés, se transforment rapidement en vapeur et s’agitent; leurs molécules. sont soulevées, heurtent les parois des vases qui les contiennent, et font entendre un bruit plus ou moins remarquable : c’est l’ensemble de ces phénomènes qui constitue Y ébullition.

i°. Aussitôt qu’un liquide entre en ébullition, sa température cesse de s’élever, quel que soit le degré de chaleur du fourneau sur lequel le vase est placé ; tout le calorique alors est employé à transformer l’eau en vapeur; il se combine avec elle et devient latent. D’après les expériences de M. Gay-Lussac , la vapeur de l’eau , comme nous l’avons dit, occupe un espace 1698 fois plus considérable que. celui qu’elle offrait à l’état liquide : l’on concevra donc

haut. Dans cet état, le liquide dont on veut connaître la tension. ainsi que l’air, gagnent la partie supérieure, et il suffit d’enlever le doigt pour donner issue à ce dernier. La portion du tube auparavant occupée par l’air est remplie par une nouvelle quantité du liquide soumis à l’expérience.

(2) La hauteur est toujours plus considérable dans le baro* mètre.

sans peine qu’il faut une quantité prodigieuse de calorique pour opérer une pareille dilatation. Voici un fait qui prouve évidemment que la vapeur formée a absorbé beaucoup de calorique : que l’on mêle ensemble : a livres d’eau ' à ioo° et 16 livres de limaille de fer à i5o°; la température du mélange sera de ioo°, et il se formera une trèsgrande quantité de vapeur: or, les 18 livres de limaille ont perdu beaucoup de calorique , puisque, de i5o° , elles ont baissé à ioo°, et l’on voit qu’il ne peut y avoir que la vapeur qui ait absorbé ce calorique.

2°. L’ébullition des liquides a lieu d’autant plus facilement que la pression à laquelle ils sont soumis est moindre : ainsi l’eau ne bout qu’à la température de ioo° lorsqu’elle supporte tout le poids de l’atmosphère ; dans le vide, elle peut bouillir à 20°, et même au-dessous; et l’on sait parfaitement qu’elle exige beaucoup moins de ioo° pour bouillir lorsqu’on fait l’expérience sur la cime d’une montagne , où la pression de l’atmosphère est moindre qu’à la surface de la terre. Un effet inverse a lieu si on soumet le liquide à une pression très-forte. Que l’on introduise de l’eau dans un cylindre de fer ou de laiton , dont le couvercle est assujetti par une forte vis; le liquide pourra supporter une chaleur rouge sans entrer en ébullition; mais si on supprime la pression, tout- à -coup il se réduit en vapeurs. Ce cylindre porte le nom de marmite de Papin.

3°. La nature des vases influe aussi sur le degré de chaleur nécessaire pour faire bouillir les liquides, comme l’a prouvé Acliard. M. Gay-Lussac a remarqué que l’eau, qui n’exige que ioo° pour entrer en ébullition dans un vase métallique, ne bout qu’à ioi°,3 dans un vase de verre, à moins qu’on ne mette dans celui-ci des métaux pulvérisés.

4°. Enfin l’ébullition des liquides est presque conslaru»

ment retardée par les substances salines, sucrées ou autres qu'ils tiennect en dissolution.

Maintenant que nous connaissons les principales propriétés du calorique rayonnant, les degrés de dilatation qu’il détermine lorsqu’il pénètre les corps, et les instrumens propres à mesurer les températures , nous devons étudier les phénomènes que présentent ces mêmes corps lorsqu’on veut les échauffer : or, ces phénomènes varient suivant qu’ils sont plongés dans le foyer d’où émane le calorique, ou qu’ils en sont à une certaine distance. ,

§ Ier. Effets du Calorique sur les corps qui sont immédiatement en contact avec le foyer d’où il émane.

3o. On sait que des corps de différente nature, mis pendant un tenjps donné dans un fourneau rempli de charbons ardens , ne nous semblent pas également chauds : ainsi , que l’on recouvre de charbons ardens une des extrémités de deux cylindres égaux, l’un de fer, l’autre de résine; au bout de deux minutes, le premier paraîtra chaud, même à l’extrémité qui n’est pas en contact avec le foyer ardent , tandis que l’autre le sera à peine. En général , les corps s échaufferont d autant plus vite quils seront meilleurs conducteurs du calorique , et que leur capacité pour cet agent sera moindre.

De la Faculté conductrice des corps pour le calorique.

Il existe des corps qui laissent passer facilement le calorique, d autres qui ne le propagent qu’avec la plus grande difficulté : les premiers portent le nom de conducteurs; les autres sont appelés mauvais conducteurs. Nous allons examiner cette faculté dans les corps solides, liquides et gâteux.

PEEMIEKE PARTIE.

3i. Faculté conductrice des corps solides. La plupart des métaux sont d’excellens conducteurs du calorique. D’après Ingenhouz, l’argent est meilleur conducteur que l’or; celui-ci l’est plus que le cuivre et l’étain, qui le sont à-peu-près au même degré; enfin viennent le platine, le fer, l’acier et le plomb , qui sont bien inférieurs aux autres. Ces expériences, qui ont sans doute besoin d’être répétées, ne s’accordent guère avec les sentimens des physiciens qui pensent que plus les métaux sont pesans, et plus, à quelques exceptions près, ils sont bons conducteurs du calorique. Le verre, le bois, le charbon, les résines, etc., sont mauvais conducteurs du calorique : si l’on prend deux tiges d’égale longueur et d’égale épaisseur, l’une de verre, l’autre de fer; si l’on recouvre de cire une de leurs extrémités, on observe, en chauffant les extrémités non couvertes, que la cire portée par la tige de verre ne commence pas encore à entrer en fusion lorsque l’autre est entièrement fondue; ce qui prouve combien la faculté conductrice du fer est supérieure à celle du verre : d’ailleurs , personne n’ignore que l’artiste qui souffle le verre tient impunément ce corps entre les doigts, près de la pariie qui est rouge, tandis qu’il serait brûlé s’il touchait une barre de fer près du point rougi.

Les corps solides conducteurs du calorique le transmettent dans toutes les directions, de bas en haut, de haut en bas, et latéralement sans que les parties qui les composent soient sensiblement déplacées; ainsi, quel que soit le point d’une barre de fer soumis à l’action du caloxique, celle-ci ne tardera pas à être échauffée dans tous ses points, et il nous aura été impossible d’apercevoir le moindre changement dans la position de ses parties : il nen est pas de même des liquides.

Plus les corps solides sont bons conducteurs du calorique , plus ils nous paraissent froids quand nous les tcu-

faES CORPS COHimcTEURS. fa

clions, parce que, dans un lemps donné, toutes choses égales d ailleurs, ils enlèvent à nos organes une plus grande quantité de calorique. A la vérité, la densité des corps influe aussi sur cette sensation - plus ils sont denses , plus ils nous paraissent froids, parce qu’ils nous touchent par un plus grand nombre de points, et nous enlèvent par conséquent plus de calorique.

3a. Faculté conductrice des corps liquides. Rumford pensait que les corps liquides ne sont pas conducteurs du caorique ; mais cette opinion a été combattue avec succès par MM. Thomson et Murray; et aujourd’hui on s’accorde généralement à les regarder comme des conducteurs lents et imparfaits.

Expériences propres à prouver la faculté conductrice des liquides. i°. Que l’on introduise du mercure dans un vase de verre, et que l’on verse par-dessus une certaine quantité d’eau chaude; celle-ci restera à la surface en raison de sa légèreté, et le mercure s’échauffera lentement, tandis qu’il ne devrait pas s echautfer du tout si l’assertion de Rumford était exacte. 2°. On commence par se procurer un vase de glace en faisant geler de l’eau dans un vase de verre : on le creuse et on remplit alternativement la cavité d’huile de lin ou de mercure; on dispose au-dessus de la surface de ces liquides un vase de fer plat contenant de l’eau bouillante, et on place un thermomètre à une certaine distance audessous de cette surface; on ne tarde pas à observer que cet instrument monte de quelques degrés : donc une partie du calorique libre de l’eau bouillante est transmise de haut en bas , puisqu’elle échauffe le thermomètre qui est plongé dans l’huile de lin ou dans le mercure; et si l’élévation de température indiquée par le thermomètre n’est pas plus considérable, cela doit être attribué à ce que les parois de a sphere absorbent du calorique. Cette expérience est plus concluante que la précédente, dans laquelle on se sert d’un

vase de verre dont les parois finissent par s’échauffer et par communiquer le calorique au mercure.

Mais si la conductibilité de l’eau est prouvée par les faits que nous venons de rapporter , il importe de faire voir qu’elle ne possède cette propriété qu’à un degré très-faible*

Expérience. Lorsqu’on fait geler dans le fond d’un tube de verre une certaine quantité d’eau , et que l’on remplit le tube avec de l’eau liquide à la température ordinaire, on observe que l’on peut faire bouillir fortement l’eau qui est à la partie supérieure, sans que la glace fonde ni s’échauffe sensiblement.

Mais , objectera-t-on , de l’eau placée sur le feu s’échauffe et bout en quelques minutes : peut-on concevoir ce phénomène sans admettre que ce liquide est bon conducteur ? ]NTous répondrons par l’affirmative. L’eau et les liquides en général, placés dans cette circonstance, s’échauffent en vertu du déplacement qu’éprouvent leurs parties : ainsi la première couche, occupant le fond du vase, est échauffée, se dilate, devient plus légère, s’élève, et est remplacée par une autre plus froide , qui à son tour devenue première , est dilatée et élevée; d’où l’on voit qu’il s’établit deux courans, l’un de couches dilatées chaudes qui s’élèvent, l’autre de couches froides qui descendent. C’est le premier courant qui échauffe principalement la masse du liquide, en communiquant une portion de son calorique aux molécules d’eau moins chaudes qu’il traverse. 11 est donc évident que cette masse est échauffée, i°. par l’élévation non interrompue des couches chaudes; 2°. par une quantité de calorique excessivement faible, transmise directement de bas en haut, et qui est en rapport avec le peu de conductibilité de l’eau; d’où il résulte qu’il est impossible d’échauffer rapidement un liquide dont la surface supérieure seule est échauffée : en effet, la couche supérieure se dilate, devient plus légère, et, loin de pouvoir descendre pour échauffer les couche*

fcÜ CALORIQUE SPECIFIQUE; 4g

soujacentes, se transforme en vapeur et se répand dan* l’air. Il ne reste donc plus, pour échauffer ces couches .. que le calorique transmis directement de haut en bas, et qui est en très-petite quantité, parce que les liquides sent de mauvais conducteurs.

33. Faculté conductrice des corps gazeux. Plus mauvais conducteurs encore que les liquides , les gaz s’échauffent pourtant rapidement, parce qu’ils ont peu de capacité pour le calorique, et que leurs molécules, excessivement mobiles , permettent facilement la circulation des courans ascendans chauds et des courans descendans froids.

De la Capacité des corps pour le calorique.

34. Deux corps de différente nature , égaux en poids , par exemple , une livre d’étain et une livre de cuivre à o°, placés dans un vase contenant de l’eau bouillante, ne tardent pas à être à la même température que l’eau, c’està-dire, à ioo° thermomètre centigrade ; mais il est aisé de prouver que ces deux corps , pour arriver à la même température, absorbent des quantités de calorique différentes. En effet, si immédiatement après les avoir retirés de l’eau bouillante, on les entoure de glace fondante, ils reviennent à o°, et perdent le calorique qui avait élevé leur température depuis o° jusqu’à ioo°. Or, ce calorique, devenu libre, fondra une quantité de glace qui n’est pas la même pour l’un qüe pour l’autre de ces deux corps , ce qui devrait arriver si le calorique qu’ils émettent était en égale quantité; On désigne sous le nom de calorique spécifique cette quantité de calorique que deux corps de poids égal exigent pour passer d’un degré à un autre-, et l’on nomme capacité des corps pour le calorique la faculté qu ils ont d absorber une plus ou moins grande quantité de cet agent pour s’élever à la même température. Un corpc

5o mitièr.E ïaïtiev

à o° parvient d’autant plus vite à ioo°, ou s’échauffe d'autant plus rapidement, que sa capacité pour le calorique est moindre, toutes choses égales d’ailleurs. Peut -on dé* terminer quelle est la capacité des différens corps pour le calorique ? On a proposé plusieurs méthodes propres à remplir cet objet : nous allons faire connaître les piincipales, en commençant par celle de Crawford.

35. Coi'ps de nature différente n exerçant pas entre eux une action chimique. Si les corps sont liquides, on les mêle deux à deux sous des poids égaux, et à des tempéiatures différentes 5 on note la température du mélange , et on juge par là de leur capacité pour le calorique : par exemple,. un mélange fait avec une livre de mercure à o° et une livre d’eau à 34°, marque au thermomètre 33° ; le mercure passe donc de o° à 33°, tandis que l’eau descend de 34° à 33° -, d’où l’on doit conclure qu’il n’a fallu à la livre de mercure, pour passer de o° à 33°, que la quantité de calorique capable de faire monter l’eau d un degré, c’est-à-dire , de 33° à 34° : donc la capacité du mercure est yj de ''elle de l’eau.

Ce que nous disons du mercure et de l’eau s’applique également à tout autre fluide.

36. Ccrps dénaturé différente exerçant entre eux une action chimique. Il est impossible de parvenir à un résultat exact si on mêle des corps qui, par leur action réciproque , dégagent ou absorbent du calorique , tels que 1 eau et l’acide sulfurique : dans ce cas, il faut les mêler avec d’autres corps sur lesquels ils n exercent aucune action , et dont la capacité pour le calorique soit connue. Ainsi, dans l’exemple que nous venons de citer , on déterminerait le calorique spécifique de l’acide sulfurique en mettant une livre de cet acide à 120 en contact avec une livre de mercure à o° ( température à laquelle ces deux corps n’exercent aucune action chimique); on obtiendrait 2 li~

DIT CALORIQUE SPÉCIFIQUE. St

Vres de liquide à 1 i°; d’où l’on conclurait que le calorique spécifique du mercure étant i, celui de l’acide est n. iViais on sait d’une autre part (voy. § 3 5) que le calorique spécifique du mercure étant représenté par r , celui de 1 eau doit 1 être par 33 ; donc le calorique spécifique de l’acide sulfurique est à celui de l’eau comme ii à 33. Les vases dans lesquels on opère et l’air ambiant doivent être à la même température que le mélange 5 et celui-ci doit être fait promptement afin qu’il n’y ait point de calorique abs.orbé ou cédé par lui.

S?- Lavoisier et M. de Laplace ont inventé un instrument, le calorimètre , à l’aide duquel ils ont déterminé la capacité des corps dénaturé différente pour le calorique , ainsi que la quantité de calorique relative qui se dégage pendant la combustion des corps , la respiration des animax , etc. Le principe sur lequel repose l’opération est fondé sur un fait que nous avons déjà indiqué : savoir, que lorsqu’on mêle une livre de glace à o°, qui par conséquent est sur le point de fondre, avec une livre d’eaü à 75° thermomètre centigrade, la glace passe de l’état soüdtf à l’état liquide , en absorbant le calorique qui avait élevé la livre d’eau depuis o° jusqu’à 75°, et l’on obtient deux livres d’eau liquide à o°. Maintenant, si l'on a trois corps , A B, C , chauffés également à 75° thermomètre centigrade, et pesant chacun une livre; si on les entoure de glace fondante, et que A fonde deux livres de glace en se refroidissant jusqu a o°, que B en fonde trois, C quatre, on en conclura , en regardant la capacité de la livre d’eau comme 1 , que celle de A sera 2 , celle de B 3 , et celle de C Si le corps dont on veut déterminer le calorique spécifique exerce sur l’eau une action chimique, au lieu de l’entourer immédiatement de glace, on l’enferme dans un vase dont la capacité pour le calorique est connue par une expérience préalable. Nous ne donnerons pas la description de ce calo-

5a PUEMlfcîlE PARTIE!

ri mètre, parce qu'il e: t fuit peu employé , et qu'il ne fournit de résultats un peu satisfaisans qu’aulant que l’on a pris uu très-grand nombre de précautions qui le rendent d’un usage trop incommode.

38. Rutnford a imaginé un autre calorimètre pour parvenir avec facilité à déterminer le calorique qui se dégage pendant la combustion du bois, des huiles et de quelques autres corps; il s’agit dé faire passer les produits provenant de celte opération dans un serpentin aplati placé dans une caisse de fer-blanc, de manière à pouvoir être entouré d’eau distillée froide : il est évident que ces produit échaufferont l’eau différemment, suivant qu’ils seront fournis par tel ou tel autre corps ; et l’on pourra déterminer, au moyen d’un calcul très-simple, la quantité de calorique dégagé par la combustion du corps. La température de l’eau de la caisse doit être au-dessous de celle de l’air ambiant.

C’est à l’aide du calorimètre de Rumford que MM» DelarocheetBérard sont parvenus à mesurer le calorique spécifique des gaz. (Voy. Ann. de Chim., tom. lxxxv.)

3cp Dans ces derniers temps , M. Despretz a imaginé de déterminer le calorique spécifique de plusieurs métaux, en examinant leur refroidissement dans l’air atmosphérique. Il a consigné les résultats de ce travail, qui est plutôt du ressort de la physique que de la chimie, dans un très -beau mémoire qu’il a présenté à l’Institut. (Voy. Ann. de Chim. et de Phys. , tom. vi.) On peut conclure de ses expériences que le calorique spécifique du fer, de l’acier, du zinc, de l’étain et du plomb , trouvé par le moyen que nous venons d’indiquer, ne diffère guère de celui qui est donné par les méthodes ordinaires.

4o. Après avoir indiqué d’une manière succincte les divers procédés à l’aide desquels on peut parvenir à déterminer les capacités des corps pour le calorique, nous croyons

BTJ CALOKIQUE 1UÏOMB AB T. 53

devoir fire connaître les principaux résultats obtenus par les physiciens : i°. les capacités pour le calorique varient dans les différées corps; 2°. elles varient encore dans le même corps, suivant qu’il est à l’état solide, liquide ou gazeux : ainsi la capacité de l’eau liquide n’est pas la même que celle de l’eau à l’état solide; 3°. elle est à-peu-près la même , en général , pour un corps liquide qui ne change pas de forme , par exemple , une livre d’eau à 20° + o°, et une autre à 5o° + o°, mêlées , donneront deux livres d’eau à 35° + o°. 4°* La capacité des corps solides pour le calorique croit avec les températures mesurées sur le thermomètre à air : en effet, MM. Dulong et Petit viennent de prouver que la capacité moyenne de plusieurs métaux entre o° et ioo° est moindre que la capacité des mêmes métaux entre o° et 3oo° du thermomètre à air; ainsi, la capacité du cuivre étant 0,09^9 entre o° et ioo°, elle sera 0,101 3 entre o° et 3oo°. 5°. La capacité des gaz pour le calorique varie dans chacun d’eux.

§ II. Effets du calorique sur les corps qui sont à une certaine distance du foyer d'où il émane.

4i. Tout le monde sait que les corps placés à une certaine distance d’un foyer chaud finissent par s’échauffer. Examinons, i°. la manière dont le calorique lancé par le foyer chaud se comporte dans l’air jusqu’à ce qu’il soit arrivé près de la surface de ces corps ; 20. les phénomènes qu’il présente par son action sur ces surfaces.

i°. Le calorique est lancé par le foyer chaud sous la forme de rayons qui traversent l’air avec beaucoup de vitesse, sans se combiner avec lui. Si le foyer est incandescent, ronge, les rayons calorifiques sont mêlés avec les rayons lumineux : dans le cas contraire, il n’y a que les premiers. Cependant les couches d’air qui entourent immé-

diatement le foyer échauffé s’échauffent elles-mên^cs , sont dilatées, s’élèvent et communiquent ainsi, de proche en proche, une portion de calorique à d’autres couches; en sorte qu’au bout d’un certain temps toute la masse d’air qui se trouve entre le foyer et les corps que nous supposons placés à une certaine distance est échauffée; mais cet effet ne s’opère que lentement, et l’on peut affirmer que l’élévation de température des corps éloignés du foyer doit être principalement attribuée aux rayons calorifiques lanéés par le foyer.

2°. Phénomènes que le calorique rayonnant émané du foyer présente , par son action, sur tes surfaces des corps. A . Il existe des corps doués à un très-haut degré de la faculté de rélléchir les rayons calorifiques ; ces corps , dès l’approche de ces rayons, les rejettent en quelque sorte, s’échauffent à peine, ou ne s’échauffent pas du tout : les métaux éminemment polis sont dans ce cas; nous pouvons en donner une preuve en rappelant l’expérience faite avec les deux réflecteurs parfaitement polis ( Voy . p. 21). Aucun de ces réflecteurs ne s’échauffe sensiblement, quoique leurs foyçrs soient occupés par des corps très-chauds. On observe encore une très - grande force réfléchissante parmi les corps blancs : Francklin étala sur la surface de la neige quatre morceaux de drap de dimensions égales , mais d’une couleur différente : l’un était blanc, les autres étaient brun, bleu et noir : le premier, doué d’une grande force réfléchissante , absorba à peine des rayons calorifiques , ne s’échauffa que très-peu et resta à la surface de la neige, tandis que les autres, principalement le morceau noir, absorbèrent du calorique, fondirent de la neige, et s’enfoncèrent beaucoup au-dessous de la surface. M. H. Davy varia cette expérience en substituant aux morceaux de drap six feuilles de cuivre différemment colorées, et il obtint des ïéstdlats analogues. Si la réflexion des rayons calorifiques

DU HïFüOlUI S5EME WT . 55

dans les corps doues de cette faculté suit, comme il est probable, la même loi qile celle de la lumière, elle sera: à son maximum lorsque le corps sera dans une pôsition perpendiculaire. ■ -,ï; e

B. Ces corps blancs , polis, doues d’une grande force1 réfléchissante , perdent cette faculté , en totalité ou en partie, si on les noircit ou qu’on les rende raboteux par un moyen quelconque. Expérience. i°. Les réflecteurs enduits de suie noire, et placés d’ailleurs dans les mêmes circonstances qu’auparavant, absorbent un très-grand nombre de rayons calorifiques, s’échaudent et jouissent à peine de la faculté réfléchissante : il en est de même si on les dépolit en les rayant avec du sable. 2°. Si l’on couvre d’encre de la Chine la boule d’un thermomètre , et qu’on l’expose au soleil lorsque cette couche noire est sèche , le thermomètre s’élève de 5° à 6° de plus qu’un autre thermomètre dont la boule n’a été recouverte d’aucune matière noire. Ces faits nous portent à conclure, que plùs lejpouvoir réfléchissant d’un corps est augmenté , plus son pouvoir absorbant est diminué , et vice versd.

Du Refroidissement dés Côtps.

4s. Après avoir exposé en détail les circonstances qui influent sur réchauffement des corps que l’on plonge dans un foyer ardent, et de ceux qui en sont à une certaine distance, nous devons examiner celles qui agissent sur un corps échauffé par l’un ou l’autre de ces moyens , et qui yient à se refroidir. Ces circonstances sont : i °. la capacité de ce corps pî>ur le calorique; 2”. sa faculté conductrice; 3°. l’état poli ou terne de sa surface; sa couleur; 5°. enfin, l’état tranquille ou agité de l’air qui l’entoure.

Capacité du corps pour le calorique et faculté conductrice. Toutes choses égales d’ailleurs , le corps se refroidira

d autant plus vite qu il aura moins de capacité pour le ca?» lorique, et qu’il sera meilleur conducteur.

Elut poli ou ta tie de su su ijucc. Les corps excessivement polis émettent difficilement le calorique, et par conséquent tordent beaucoup à se refroidir. Expériences : ï°,. deux vases de même nature, et de môme dimension, l’un bien poli, l.aulre raboteux, remplis d’eau bouillante, sé refroidissent dans des temps inégaux; celui qui est poli est encore chaud lorsque l’autre est déjà refroidi ; u°. un vase cubique de fer-blanc dont une des faces reste brillante et dont les trois autres sont recouvertes, l’une de papier, l’autre de noir de fumée, l’autre enfin d’une couche de vernis, présente des phénomènes analo-, gués : en effet, lorsqu’on le remplit d’eau bouillante, on observe que le rayonnement du calorique diffère dans chacune de ses f^ces : il est tellement abondant du côté noir, qu’il est même sensible à la main, tandis que le thermomètre placé à côté de la face brillante monte à peine. La face recouverte d’une couche de vernis se refroidit plus vite que la face brillante, parce que le vernis la rend moins polie. Il résulte des expériences récentes de M. Desprets qu’une petite sphère de fer parfaitement polie, qui se refroidit en 9 minutes 56 ', éprouve le môme refroidissement en 5 minutes 44" si on la recouvre d’une couche de vernis. En appliquant une seconde couche de vernis sur la même sphère , le refroidissement est un peu plus rapide : iJ a lien en 5 minutes 4<>". Une troisième couche ne hâte point le refroidissement. Il en est de même d’une sphère d’acier, de fonte, de zinc , d’étain et de plomb. Une sphère de lai-? ton, au contraire, éprouve un refroidissement plus rapide par l’application d’une troisième couche de vernis : aiusi, dans les expériences de M. Despretz, cette sphère polie fut refroidie en 8 minutes 4*x,5; le même refroidissement eut lieu en 4 minutes 5^"5 lorsqu’on appliqua une couche do