Des sources du calorique

On compte cinq différentes sources du calorique, suivant la nature des pouvoirs dont elles découlent, ou les moyens qui les produisent; savoir : le soleil, la combustion, la percussion, la friction et les mélanges.

Du soleil. — C’est la grande source de la lumière et de la chaleur dans notre système planétaire. Par les calculs des philosophes sur la constante émission de ces. deux fluides, il a été reconnu qu’à raison de deux grains par jour, le diamètre du soleil perdrait 3. 08 mètres en 6,000 ans. Mais, suivant les observations d’Hcrshel sur la nature et la constitution du soleil, il paraît que le corps en est opaque, qu’il est environné d’une atmosphère comme la terre, et que cette atmosphère est enveloppée d’une autre , lumineuse , d’où se dégagent la lumière et la chaleur, que nous supposions provenir du corps du soleil. En raison des changemens qui s’effectuent constamment sur cette atmosphère, elle montre différens degrés de splendeur; et pendant ces variations, la différence d’émission est très -grande. C’est à ces changemens que Hershel attribue la différence de température en

diverses saisons, et conséquemment le plus ou moins d’abondance dans les récoltes.

Les rayons de lumière, aussi bien que ceux du calorique, sont plus copieusement réfléchis des surfaces blanches que de celles qui sont obscurcies. Les rayons entrent dans les corps opaqnes, se combinent, et augmentent leur température ; mais ils traversent les corps transparens. L’absorption du calorique par les corps opaques est démontrée dans l’expmple suivant.

Exp. I. — Que l’on prenne quatre morceaux de drap, noir, bleu, rouge et blanc; qu’on les place sur une surface de neige exposée au soleil, et, après qu’ils auront été quelque tems dans cet état, on trouvera que le morceau noir s’y est enfoncé le plus; le bleu, à-peu-près de même; le rouge, beaucoup moins, et le blanc à peine. Dans cette expérience, qui a été faite par le docteur Hooke, et ensuite par l’illustre Franklin, les morceaux de drap s’enfoncent en raison du calorique qu’ils absorbent, et l’effet se prononce le plus sur ceux d’une couleur foncée , tandis que les rayons sont presque réfléchis par la couleur blanche. L’expérience acquise que les draps noirs sont les plus chauds, et l’habitude de ne porter que des vêtemens de couleurs légères dans les climats équatoriaux, démontrent ce fait jusqu’à l’évidence.

Exp. II. — M. Davy prépara six morceaux semblables de cuivre, de 645 millimètres carrés et à-peu-près de 4 millimètres d’épaisseur ; il les peignit de différentes couleurs , en blanc, jaune, rouge, vert, bleu et noir. Une couche trèsmince de cérat , fait d’huile et de cire, dont la fusion s’opérait à 24.44 centig. , fut appliquée à la surface inférieure; il les plaça ensuite sur une planche peinte en blanc, les faces supérieures exposées au soleil. Le cérat de la pièce noire fondit le premier, celui de la bleue ensuite, puis la verte, la rouge, et enfin la jaune en dernier ; la pièce blanche fut à peine affectée, pendant que la noire était en fusion parfaite.

Expériences de M. Bérard . — Ces expériences , dont le

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détail fut soumis à l’Institut de France en i8i3, conduisent à des conclusions tant soit peu différentes de celle de Hershel, concernant lès effets de la lumière solaire. Il trouva que le pouvoir calorifique augmentait, à partir de l’extrémité du rayon violet jusqu’au rayon rouge du spectre, et qu’il était le plus fort de tous à l’extrémité du rayon rouge; mais qu’au-delà, l’élévation du thermomètre au-dessus de> celle de l’air ambiant , n’était que d’un cinquième de ce qu’il avait été dans le rayon rouge même ; et il paraissait que l’intensité absolue de la chaleur était moindre que dans les expériences de Hershel.

Les deux spectres produits par le talc d’Islande offraient les mêmes propriétés. Dans les deux, le pouvoir calorifique diminuait à partir du rayon violet jusqu’à l’extrémité du rayon rouge, et cessait à-peu-près au-delà des rayons rouges visibles. Mais les molécules de la lumière étant polarisées par le cristal dans cette opération , M. Bérard s’attacha à découvrir si les rayons invisibles de la chaleur éprouvaient le même effet. Il fit arriver un rayon de lumière sur un verre transparent et poli, qui le polarisa ou en dirigea une partie par la réflexion. Ce rayon réfléchi fut reçu sur un second verre, fixé à un appareil qui le faisait mouvoir dans le rayon sous une incidence constante; celle-ci étant déterminée de manière à faire cesser la réflexion dans une certaine position. Les rayons calorifiques et lumineux étant réunis sur un miroir , réfléchis par le second verre et dirigés sur un thermomètre, il observa qu’aussi long-tems qu’il se trouvait de la lumière de réfléchie , le thermomètre montait ; d’où il conclut, qu’il devait y avoir également de la chaleur de réfléchie, puisque, aussitôt que la lumière était interceptée, la chaleur l’était également, et le thermomètre restait stationnaire.

Dans un autre expérience , M. Bérard , au lieu de se servir d’un rayon solaire , opéra sur un rayon artificiel provenant d’un corps chaud, mais non lumineux, et il obtint le même résultat; car le thermomètre monta^ lorsque le second verre

5o ÉLÉMENS 1)E CHIMIE PRATIQUE

fut placé de manière à réfléchir la lumière, et il resta stationnaire lorsque cet effet ne pouvait pas être obtenu. Il conclut de ces expériences, que le principe du calorique ne se sépare jamais des molécules lumineuses, et que les molécules invisibles du calorique radiant sont modifiées par la réflection , de même que la lumière.

Pour déterminer les effets chimiques des rayons de diverses couleurs, on imprégna de nitrate d’argent des petits morceaux de carton; on emplit aussi de petites fioles d’un mélange des gaz oximuriatique (chlore) et hydrogène, que l’on soungat successivement à leur action , et dont le pouvoir pouvait être observé par l’intensité ou la rapidité de leur effet chimique. On trouva que l’intensité était la plus grande à l’extrémité violette du spectre, et qu’elle s’étendait un peu au-delà de cette extrémité; mais quelle décroissait continuellement en approchant des rayons indigo et bleu.

Ayant concentré, par le moyen d’une lentille, cette partie du spectre qui s’étend du rayon vert à l’extrémité du rayon violet; et au moyen d’une autre lentille, toute cette potion qui s’étend du rayon vert à l’extrémité du rayon rouge, M. Bérard trouva que le muriate d’argent (chlorure)j exposé pendant deux heures à ce dernier faisceau , n’offrait pas de changement notable, quoique la lumière fut si brillante que l’œil pouvait à peine la supporter ; tandis qu’exposé à l’autre faisceau très -inférieur en éclat et en effets thermométriques, il fut noirci en moins de six minutes. Il conclut donc de ces expériences, que les effets chimiques produits par la lumière, ne sont pas dus à la combinaison de la chaleur avec la substance des corps ; parce que , dans cette hypothèse , la faculté de produire une combinaison chimique serait la plus grande de toutes dans les rayons qui ont les plus grands pouvoirs calorifiques.

L’hypothèse que MM. Bertholct , Chaptal et Biot , qui présentèrent un rapport à l’Institut sur le mémoire de M. Bérard, semblent disposés à adopter, est que la lumière se compose d’un assemblage de rayons également réfrangibles ,

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et qui, par conséquent, agissent inégalement sur les corps. Cette manière de voir suppose des différences dans leur étendue et leur vélocité, ou dans leur affinité; et il paraîtrait de là que les effets calorifiques de la lumière , sous le rapport de la chimie, de la couleur et de la chaleur, dépendent de la différence de force homogène que produisent les sensations et les effets de la lumière. Le pouvoir de produire le spectre se trouve renfermé dans certaines limites; trop ou trop peu de réfrangibilité empêche cet effet ; enfin les facultés chimiques et calorifiques varient toujours dans le spectre, dans le même degré que la frangibilité , mais en des proportions contraires.

2. De La combustion. — Les changemens remarquables que subissent les corps par la combustion , et les résultats importans qu’on en obtient, ne pouvaient manquer d’exciter l’intérêt et l’attention. La combustion étant une des principales sources de la chaleur, elle occupa long-tems les chimistes philosophes , dans le double intérêt de l’employer à l’amélioration des arts utiles , et à la découverte d’une théorie qui pût donner une explication satisfaisante de ses apparences.

Lorsqu’un morceau de fer est exposé à une haute température, il chauffe jusqu’à rougir ; et pendant ce changement d’état , il absorbe la lumière et la chaleur ; car lorsqu’on le retire du feu , il les émet toutes deux , pendant quelque tems ; mais lorsqu’il est refroidi , on n’aperçoit plus qu’il ait subi aucun changement ; opération qui peut être souvent répétée. Si l’on traite une pièce de bois de la même manière , la lumière et la chaleur sont également émises, mais son état change totalement : la plus grande partie se dissipe et se vaporise , et il ne reste plus qu’une petite “portion de cendre. Le soufre , élevé à une température de i 5o° à 200° centigr. produit de nouvelles combinaisons ; et les substances métalliques lorsqu’on les soumet à différons degrés de chaleur, sc décomposent entièrement au lieu de conserver leur ténacité et leur lustre métallique; elles se réduisent d’ordinaire en poussière.

Aucun de ces changemens ne peut avoir liéu sans la com-

binaison de Pair atmosphérique ou du gaz oxigène , qui est un des principes constituant de ce fluide élastique. Dans la combustion, l’oxigène disparaît ou change sa constitution : la lumière et la chaleur sont émises, et le corps combustible acquiert de nouvelles propriétés. En considérant le phénomène de la combustion , il a été toujours mis en question de savoir quelle importance on devait donner aux différens agens qui y sont nécessairement concernés ; et aussi , de quelle source provenaient la lumière et la chaleur. On s’accorde généralement sur ce point, que la chaleur provient de l’oxigène , et que cette portion de calorique est nécessaire pour lç tenir à l’état de gaz. Différentes opinions ont aussi été soutenues sur la cause de la lumière.

Parmi les alchimistes , le soufre était considéré comme le principe inflammable universel , et tous les corps susceptibles de combustion étaient supposés contenir une portion de cette substance. Bêcher rejeta cette opinion, et admit que le soufre contenait bien le principe inflammable, mais qu’il n’était pas le principe même. Cette théorie fut perfectionnée par son élève Stahl, qui donna le nom de phlogistique, au principe inflammable.

Suivant la théorie de Stahl, le phlogistique est supposé exister dans tous les corps combustibles, et par-tout le même. Les diverses apparences de la combustion des corps, sont attribuées à leurs autres élémens, qui se combinent avec le principe inflammable ou phlogistique. L’inflammation ou la combustion n’est que la séparation ou la dissipation graduée de ce principe, et alors le corps dont il est séparé demeure incombustible , jusqu’à ce qu’il se combine de nouveau avec lui.

Ces opinions prévalaient encore vers le milieu du dix-septième siècle, lorsque Hooke établit en principe que l’air était le fondant universel des combustibles; que cette combustion a lieu lorsque la température est élevée, et que la substance qui la produit, est semblable à celle qui existe dans le njtre (nitrate de potasse). En adoptant cette opinion, Mavow

(l’Oxford introduisit les noms de molécules nitro-aériennes , nécessaires à la combustion et existantes dans le nitre; ainsi que l’indique leur nom. Le phénomène de la combustion, suivant cette théorie, dépend du mouvement de ces molécules; et lorsque leur mouvement est rapide, la lumière et la chaleur se développent.

Dans les progrès que fit la chimie, on douta du principe imaginaire nommé phlogistique. On observa que les corps exposés au soleil devenaient inflammables; et acquérant ainsi le principe de l’inflammabilité, on supposa que le phlogistique était le même que la lumière fixée dans les corps. On observa aussi que l’air, dans lequel un corps est brûlé, change complètement, et l’on attribua ce changement à sa combinaison avec le phlogistique. De là vinrent les noms de phlogistiqué et de déphlogistiqué : le premier désignant l’air combiné avec le phlogistique, et incapable de supporter la combustion; le second exprimant l’air pur. Un peu plus tard , on supposa que la lumière et la chaleur existaient dans Pair, et que pendant la combustion, le phlogistique se combinait avec Pair, tandis que la lumière et la chaleur se séparaient. Suivant une autre opinion, l’hydrogène serait le principe du phlogistique, et la combustion ne serait que la combinaison de ce principe avec l’oxigène. D’autres modifications de cette théorie furent adoptées, jusqu’à ce qu’il parût que la substance combustible ei le gaz oxigène ne faisaient qu’aider la combustion. Suivant les vues de Lavoisier, qui le premier proposa cette théorie connue sous son nom, la lumière et la chaleur sont en combinaison avec l’oxigène dans la forme élastique; et l’oxigène se combinant avec les corps pendant la combustion, la lumière et la chaleur se dégagent. Cette théorie a été modifiée à son tour, et tandis que les nouveaux philosophes admettent que l’oxigène est la source de la chaleur, en raison de sa fixation dans les corps brûlés, ils supposent que la lumière est duc au combustible.

On distingue trois modifications pendant la combustion :

l’ignition, l’inflammation et la détonation. La différence des effets qu’on observe dans ces modifications paraît dépendre de la nature des substances qui subissent ce changement.

De Vignition. — Lorsqu’on expose une substance métallique, comme une pièce de fer, à une* haute température, elle devient rouge et dégage de la lumière et de la chaleur; on dit alors qu’elle est en ignition; mais lorsqu’on la laisse refroidir, elle reprend son premier état sans aucun changement visible. Cette expérience ne doit pas être considérée comme une combustion. Quand une masse de fer est élevée à une température plus considérable , on dit alors qu’elle est en incandescence ou rouge blanc.

De T inflammation. — Cette modification de la combustion dépend de la grande affinité du corps pour l’oxigène et du peu de cohésion qui existe entre les molécules du corps combustible. Une bougie ou du soufre, brûlant dans l’air libre , en montrent des exemples ; mais les même corps brûlés dans le gaz oxigène , offrent une inflammation plus marquée et plus brillante.

De la détonation. — La détonation a lieu après une inflammation instantanée. Cet effet provient du passage subit d’un corps solide à l’état gazeux, ou de la condensation subite des fluides élastiques à l’état liquide. L’explosion de la poudre à canon, dans laquelle une prodigieuse quantité de vapeurs se forment subitement, est un exemple du premier de ces effets ; l’inflammation des gaz oxigène et hydrogène, qui est suivie d’une violente explosion et d’une grande condensation avec dégagement de lumière et de chaleur, est un exemple du second.

Des produits de la combustion. — Les résultats de la combustion sont , de l’eau , un acide et un oxide. Quand l’oxigène et l’hydrogène entrent en combinaison, il se produit de l’eau; quand l’oxigène s’unit avec le soufre, le carbone ou le phosphore, il se produit un oxide ou un acide; et quand il se combine avec des corps métalliques, le nouveau composé est un oxide

3. De la percussion. — Lorsque deux corps durs, tels que le silex et l’acier, sont frappés l’un contre l’autre, il se dégage de la chaleur : on peut amener du fer à l’état rouge par suite de percussions. Cette production de la chaleur , ou l’élévation de température, a été attribuée à la condensation des molécules. Il est bien connu que la compression ou la condensation de l’air, produit une température assez élevée pour enflammer des matières combustibles; et il paraît, d’après les expériences de M. Dessaignes, que non-seulement l’air, mais que les liquides et les solides peuvent émettre de la lumière et de la chaleur par la compression.

Dans quelques cas, des corps qui ne sont nullement combustibles produisent de la lumière et de la chaleur par la percussion. Deux pierres dures produisent «et effet, lorsqu’on les frappe l’une contre l’autre. Les molécules produites sont d’une température très-élevée , et amenées à l’état de fusion, par leur condensation, sans cependant produire de combustion.

4. De la friction. — Il se produit une grande chaleur pendant la friction. L’intensité en varie suivant la nature de substances employées , et la longueur de la friction. Lorsqu’on emploie des substances combustibles , elles s’enflamment , et la température des substances incombustibles est élevée au point de pouvoir communiquer le feu aux corps combustibles. Quand la chaleur se dégage par la friction, on ne saurait l’attribuer à l’augmentation de densité , car l’expérience prouve que l’on produit beaucoup de chaleur en frottant la main sur un morceau d’étoffe ; et meme les eaux de l’Océan indiquent une élévation de température , lorsqu’elles sont agitées par quelque tempête. On a attribué à un changement du calorique spécifique des corps, la chaleur qui est produite pendant la friction.

Il est très-important de bien choisir le bois dans la construction des machines, car l’expérience a prouvé que tous les bois ne produisent par le même degré de chaleur pendant la friction ; quand elle est faite et continuée dans la direction des fibres , on produit le degré de chaleur le plus élevé de tous.

5. Des mélanges. — Un des caractères de l’action chimique, est de produire un changement de température, dans le mélange ; et il n’y a point de doute qu’il ne soit dû au changement de la masse. Lorsqu’un corps passe de l’état solide à l’état fluide, il dégage du calorique. Lorsqu’on combine les gaz ammoniaque et acide hydro - chlorique , on forme un solide, avec dégagement de chaleur. On obtient des effets semblables par le mélange de deux liquides, comme le mélange de l’acide sulfurique et de l’eau , qui élèvent la température à près de i oo° centigr. La meme chose a lieu lorsqu’on combine un solide et un liquide. De l’eau , versée sur de la chaux bien brûlée, devient solide, et produit une chaleur considérable; il paraît qu’il s’en dégage aussi de la lumière visible pendant l’obscurité.

SECTION III