DU CALORIQUE

De la Dilatation des corps par le calorique .

9. 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 diffère à-peu-près dans chacun d’eux ; ainsi le fer etle charbon* chauffés au même degré, se dilatent inégalement. Mais si l’on considère isolément un de ces corps, savoir, le fer , on observe que sa dilatation , entre les termes de la glace fondante et de l’eau bouillante , est sensiblement proportionnelle à celle du mercure ; ce n’est guère qu’au moment où le métal est prêt à fondre que ce rapport cesse d’exister , et que la dilatation prend un accroissement sensible. La dilatation dans les métaux paraît d’autant plus grande qu’ils sont plus fusibles.

10. 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-, 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. Mais il y a cette différence entre les corps solides et les corps liquides ( si toutefois on en excepte le mercure), que ceux-ci 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 ne se dilatera pas de la même quantité pour passer de io° à 20° que lorsqu’elle montera de qo° à 8o°,

11. Dilatation des gaz. Il résulte des expériences faites par MM. Gay-Lussac et Dalton, que tous les gaz se dilatent également ; ainsi l’air atmosphérique et la vapeur de l’éther, chauffés à un même degré, se dilateront d’une quantité égale. Indépendamment de cétte propriété commune, les dilatations de chacun d’eux , entre les termes de la glace fondante et de l’eau bouillante , sont sensiblement proportionnelles à celles du mercure , comme nous l’avons dit en parlant des solides. L’expérience prouve qu’une partie d’un gaz quelconque , chauffée depuis le degré de glace fondante jusqu’à celui de l’ébullition de l’eau, se dilate de 0,3^5 de son volume. Nous tirerons parti de cette proposition , 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 .

12. Nous avons vu, i° que les molécules intégrantes des corps tiennent entre elles en vertu de la force de cohésion ou d’ attraction -, 2° qu5 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 faits que l’état solide / liquide ou gazeux des différentes substances dépend du rapport qui existe entre ces deux forces : ainsi, supposons pour un instant que la chaleur du globe est extrême ; la dilatation sera telle que tous les corps seront gazeux; si elle est nulle ou presque nulle, ratiraction 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 i’état liquide d’abord , puis à T état gazeux , ne peut

DU CÀI.OKIQUE.

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 différens passages,

i3. Fusion des corps parle calorique. 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. Voici 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 75°+ 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 thermomètre, et qui, dans ce cas, est employée à opérer le passage de l’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.

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 à l’état solide , an point que les vaisseaux de verre remplis de ces liquides s&

brisent ordinairement lorsque la solidification a lieu. On a expliqué ce phénomène en disant que les molécules de ces corps à l’état solide sont disposées entre elles de manière à occuper un plus grand espace que lorsqu’elles sont liquides.

i4- 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 5 mais il est évident qu’il n’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 un très-grand nombre au moyen d’un chalumeau inventé par Brooks , et dont nous donnerons la description à l’article Hydrogène.

De la transformation des liquides en gaz.

r5. 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. On 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 VÀPEtJUS.

Des Propriétés des vapeurs.

A Les vapeurs parfaitement formées sont pour la plupart invisibles (i). On peut se servir, pour prouver ce fait , de la vapeur de l’eau qui se trouve constamment dans l’air. Il 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 mélange de sel commun et de neige ou de glace pilée ; qu’on l’expose à 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 environnans , parmi lesquels se trouve la vapeur contenue dans l’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°-f-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 5 celui-ci absorbe du calorique à la vapeur qu’il con-

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

(2) Rigoureusement parlant , on ne peut pas dire que l’air soit invisible, car il est bleu ; mais cette couleur n’est sensible que lorsqu’il est en masse comme, par exemple, dans ce que l’on appelle ciel. Il 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.

tient , la condense et la fait paraître sous la forme d’un nuage ou de fumée. 2°. 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 cautère ( potasse ) , le chlorure de calcium ( muriatë 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 occupe 1698 pouces cubes

lorsqu’il est à l’état de vapeur. Expérience. M. Gay-Lussac t 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 déterminer 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 un grand vase.

D. La vapeur jouit d’une force expansive extraordinaire qûe l’on a appelée tension. Vauban a trouvé, par des expériences qui demanderaient à être répétées , que i4o 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. Dalton , celle de l’eau à o thermomètre centigrade n’est que de o,oo§o8 ruètre, tandis qu’à 3o° elle est 0,08073 mètre.