CHAPITRE PREMIER

Capillarité.

44o. Lorsqu’on fait tremper dans un liquide, l’extrémité inférieure d’un tube de verre (Fig. i et 2), on remarque que la colonne liquide qui pénètre dans ce tube, ne s’arrête presque jamais au niveau extérieur. Dans certains liquides, dans l’eau, par exemple , elle s’élève au-dessus ( Fig. x ), et dans le mercure, au contraire, elle s’abaisse au-dessous ( Fig. 2 ). Ces phénomènes singuliers d 'ascension ou de dépression, doivent être désignés par un nom spécial, parce qu’ils semblent échapper aux lois générales de l’équilibre des fluides , et dès leur découverte ils furent appelés phénomènes capillaires , parce qu’on les observa d’abord dans des tubes étroits dont les diamètres intérieurs étaient sans doute comparés à l’épaisseur d’un cheveu , ou peut-être même au diamètre du petit canal régulier et constant que présentent les cheveux dans le sens de leur longueur. La force ou la cause qui produit ces phénomènes, a été appelée tantôt action capillaire , tantôt attraction capillaire ; mais aujourd’hui on s’accorde à l’appeler simplement capillarité.

Cette force n’agit pas seulement pour élever ou déprimer les petites colonnes liquides dans l’intérieur des tubes, nous verrons qu’elle s’exerce sans cesse au contact des liquides avec les solides, au contact des liquides entre eux ou des solides entre eux, et en général au contact de toutes les parcelles les plus ténues de la matière pondérable.

44 1 • Les longueurs des colonnes soulevées ou déprimées dans les tubes sont en raison inverse de leurs diamètres.

Il est facile de reconng^Lre par l’expérience qu’en gêné-

rai les différences de niveau sont d’autant plus grandes que les diamètres des tubes sont plus lins. On voit, par exemple (Fig. 3), quatre tubes en syphon, dont les deux premiers contiennent de l’eau, leurs larges branches b et b sont égales, mais leurs branches étroites b et b, sont l’une de i millimètre, et l’autre de 1/2 millimètre environ, et dans celui-ci l’élévation est à peu près double-, il en est de même pour le 3e et le 4e tube, qui contiennent du mercure, et dont les branches étroites ont pareillement, l’une 1 millimètre, et l’autre 1/2 millimètre de diamètre. Celui-ci offre une dépression presque double. Cependant, pour établir cette loi fondamentale sur des expériences précises, il faut avoir recours «à d’autres appareils et à d’autres moyens d’observation. C’est M. Gay-Lussac qui nous servira de guide dans cette recherche, car 011 peut dire qu’avant lui les observateurs les plus habiles n’avaient obtenu que des résultats lout-à-fait discordans, lorsqu’ils avaient voulu déterminer les différences absolues de niveau des divers liquides dans des tubes de dimensions connues.

Remarquons d’abord que tou tes les fois qu’il y a ascension dans un tube capillaire assez étroit, le sommet de la colonne liquide prend et conserve une forme particulière qui est représentée et fort amplifiée dans la figure 12; c’cst exactement une demi-sphère creuse dont le diamètre est le diamètre du tube lui-même; 011 l’appelle un ménisque concave. Au contraire quand il y a dépression , le sommet de la colonne liquide preud et conserve la forme dune demi-sphère pleine, dont le diamètre est encore le diamètre du tube (Fig. i3); on l’appelle un ménisque convexe. Ces formes sont essentiellement liées h l’ascension et à la dépression, car si l’on enduit de quelques corps gras , la surface intérieure d’un tube de verre , et qu’on en plonge l’extrémité dans de l’eau colorée, on observe que non-seulement l’eau cesse de s’élever au-dessus du niveau, mais qu’elle reste déprimée dans ee tube enduit de graisse, et

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. — CHAI*. I. 5

qu’en même temps le sommet de la colonne prend la forme du ménisque convexe , comme fait le mercure dans les tabes ordinaires. Il résulte de cette observation que les différences de niveau dépendent de la forme du ménisque , et qu’ ainsi toutes les causes accidentelles qui pourraient empêcher celui-ci de prendre la forme exacte qu’il doit avoir, empêcheraient aussi, par cela même, le liquide de parvenir à la hauteur précise à laquelle il doit trouver la stabilité de son équilibre. En effet, lorsqu’on plonge dans l’eau un tube dont la surface intérieure semble même très-nette, on observe presque toujours des dentelures plus ou moins marquées sur les bords du ménisque, et si l’on répète l’expérience à diverses époques, avec de l’eau pure, en mesurant à chaque fois la hauteur à laquelle s’élève la colonne, on trouve des nombres fort discordans, qui diffèrent souvent du simple au double.

Avec de telles irrégularités aucune comparaison n’est possible, et aucune loi ne peut être établie sur des bases certaines. Pour remédier à cet inconvénient , il faut avant tout, faire passer dans le tube des acides ou de l’alcool, suivant la nature des impuretés dont il peut être souillé, puisle laver soigneusement, etenGn le mouiller dans toute sa longueur, avec le liquide sur lequel on veut faire des expériences , si ce liquide est en effet de nature à le mouiller. C’est par ces précautions minutieuses, et par beaucoup d autres encore, que M. Gay-Lussac est parvenu à des résultats comparables. Quant au diamètre des tubes, on le détermine par le poids du mercure qu’ils peuvent contenir, ou seulement par le poids d’une colonne de mercure qui occupe sur leur longueur un espace déterminé.

Voici maintenant l’appareil de M. Gay-Lussac. v p (Fig. 26) est une. large éprouvette fixée sur un pied à vis calantes, afin que son bord supérieur h h puisse être rendu horizontal. Le liquide qu’elle contient s’élève jusqu’en n Ny c tube capillaire xsm est monté sur une plaque Q Q' qui

se pose sur le bord de l’éprouvette; au moyen d’une coulisse verticale c, le tube peut monter ou descendre. A côté de l’éprouvette, à quelques pouces de distance, est une règle verticale a , sur laquelle se meut une lunette l , d’abord à frottement, et ensuite au moyen d’une vis de rappel pour les petits mouvemens. Pour mesurer la hauteur s m de la colonne, on fait d’abord mouvoir la lunette jusqu’à ce que son fil micrométrique horizontal semble raser le sommet s ; ensuite, écartant la plaque q q vers lesbords de l’éprouvette, on place à côté d’elle la pièce A A , et après l’avoir ajustée, on tourne la tige à vis g jusqu’à l’instant où elle effleure la surface m du liquide; ensuite on enlève un peu de liquide avec une pipette ou autrement, et notant le point de départ de la lunette, on la fait descendre peu à peu, jusqu’à ce que la pointe de la tige tombe sous le fil; l’étendue de sa course est la hauteur du liquide au-dessus du niveau.

Le tableau suivant contient la moyenne des résultats auxquels M. Gay-Lussac a été conduit.

Nom

des

substances.

Den¬

sité.

Température en degrés centigrades.

Elévation dans un

tube dont le

Jiam.nr

Elévation dans un tube dont

le diam. =

L mm ,go38.

Ë leva lion dans un tube dont le diam. ~

tonim,5o8.

23mm, i63^

éle'vat.

i5,586i e'Iévat.

Alcool.

id.

6,^012 id.

Id.

9,3oi

id.

Id.

id.

Id.

id.

Essence de tére'bcnthine.

id.

Les diverses densités sont prises aux températures indiquées dans la troisième colonne, et elles sont exprimées en prenant pour unité la densité de l’eau à la même température.

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. -- CIIAP. L 7

Le rappoi't inverse des diamètres des deux premiers tubes, est 1 ,474» ct le rapport des hauteurs correspondantes, est de 1,486 pour l’eau, et i,4^4 pour l’alcool. Ainsi, l’on peut bien admettre comme loi expérimentale que les hauteurs des colonnes soulevées sont en raison inverse des diamètres des tubes. En calculant d’après ces données, les hauteurs des colonnes d’eau , d’alcool et d’essence de térébenthine qui devraient s’élever dans un tube de 1 millimètre, on trouve les nombres suivans.

Noms des substances.

Densité.

Tempérât.

Élévation dans un tube

dont le diam. m imin.

Eau.

Alcool.

Id.

Essence

de térébenthine.

Cependant nous devons regretter que les autres résultats de M. Gay-Lussac ne soient pas publiés, et avec d’autant plus de raison qu’il est impossible maintenant d’employer avec confiance les nombres que les autres observateurs nous ont laissés. Il résulte, par exemple, des expériences de MM. Haüy et Trémery que, dans un tube de 1 millimètre de diamètre, l’eau doit s’élever seulement de i3mm ,57. Newton avait trouvé «à peu pi’ès le même résultat , tandis que d’autres physiciens se rapprochent plus ou moins du nombre 29,79 trouvé par M. Gay-Lussac.

LIVKE SIXIÈME.

On pourrai t peut-être supposer que ees discordances tiennent à quelque différai ce fondamentale, soi t dans l’épaisseur des tubes, soit dans la nature de leur substance. Mais Boyle Hauksbee et plusieurs autres encore ont démontré, par des expériences directes, qu’à diamètre égal les tubes dont les parois sont les plus minces et les plus fragiles, déterminent exactement les mêmes ascensions et les mêmes dépressions que les tubes très-épais. Il y a plus, toutes les théories de la capillarité s’accordent à supposer que la nature de la substance n’a aucune part dans les phénomènes, pourvu que le liquide puisse mouiller les parois, et qu’ainsi des tubes de fer et des brins d’herbes bien humectés, produiraient les mêmes effets que des tubes de verre de même diamètre.

Nous avons noté avec soin les températures et les densités , parce qu’il paraît que pour un même liquide les différences de niveau sont en raison directe des densités.

Nous donnerons dans la météorologie les tables de la dépression du mercure dans les tubes de différens diamètres.

44^ . Hauteurs différentes auxquelles peut s'arrêter le même liquide dans le même tube. Lorsqu’un tube a servi à une expérience , si on le retire du liquide avec précaution, et qu’on observe la hauteur de la colonne qui reste suspendue dans son intérieur, on reconnaît qu’elle est toujours plus grande qu’elle n’était d’abord : par exemple, A s {Fig. 6 ) étant la colonne soulevée au-dessus du niveau pendant que le tube est plongé , la colonne suspendue lorsqu’il sera hors du liquide, pourra être A's {Fig. 5), ou même a" s" {Fig. 4). Cette différence dépend de la goutte qui reste à l’extrémité inférieure du tube, et qui forme un ménisque plus ou moins convexe. En effet, pour des parois très-épaisses, sur lesquelles la goutte s’élargit beaucoup, cet excès d’élévation est toujours moindre 5 au contraire dans les tubes à parois très-minces le ménisque convexe de la goutte étant à peu près égal au ménisque

DES ACTIONS MOLECULAIRES. *— CHAP. I

concave du sommet de la colonne , on observe un excès d’élévation presque égal à l’élévation elle-même, c’est-àdire que a" s" (Fig- 4) est double de A s (Fig. 6). On peut, avec quelques précautions, obtenir lemême résultat avec des tubes à fortes parois-, il suflit pour cela de dessécher leur extrémité inférieure pour circonscrire la goutte et 1 empêcher de s'étaler sur toute la largeur.

Les tubes recourbés en syphon présentent des phénomènes analogues, et même ils ont l’avantage d’être plus commodes pour ces expériences. Dans le syphon s s (Fig. 7), dont le diamètre est uniforme, les sommets s et s des deux colonnes sont à la même hauteur, tant que le liquide n'atteint pas l’extrémité de la courte branche 5 mais dès qu'il y touche on peut faire couler du liquide dans la longue branche et y produire ainsi un excès de hauteur toujours croissant. A mesure quels niveau s’y élève, le ménisque de la courte branche perd peu à peu sa forme , sa concavité diminue, et tend à se changer en surface plane, et si l’on observe le phénomène avec attention, il est facile de reconnaître qu’à l’instant où il atteint cette limite, la différence de niveau a h est précisément la hauteur à laquelle s’élève le liquide dans un tube droit de même diamètre que le syphon; cependant on peut continuer de verser du liquide dans la longue branche; alors la surface plane qui limite la colonne à l’extrémité de la courte branche devient de plus en plus convexe , et le niveau peut ainsi monter jusqu’à une hauteur a h double de ah ; à cet instant le ménisque forme une demi-sphère, et si l’on verse encore du liquide dans l’autre bi’anchc sa convexité crève, et la colonne retombe plus ou moins suivant l’étendue sur laquelle peut s’étaler la goutte qui en résulte.

Ces phénomènes peuvent être produits en sens inverse, en mettant d’abord dansla longue branche du syphon tonte la colonne qui peut être soutenue, et faisant sortir du liquide peu à peu par le sommet de la courte branche.

443. Lorsque l’espace capillaire n’est pas cylindrique comme nous l’avons supposé , il se produit des phénomènes un peu plus complexes qui peuvent souvent être ramenés à des lois assez simples.

Tubes concentriques. Concevons un tube qui ait, par exemple, 10 millimètres de diamètre intérieur, dans lequel ou dispose un cvlindre de verre de 9 millimètres de diamètre , de manière que leur axe soit commun et qu’il reste autour du cylindre un espace annulaire de 1/2 millimètre d’épaisseur. Les phénomènes capillaires se développeront dans cet espace, et l’on trouve, par expérience, que la différence de niveau est la même qu’elle serait dans un tube de 1/2 millimètre de rayon. Ce résultat étantgénéral, on peut l énoncer ainsi : dans un espace annulaire d’une épaisseur quelconque , l'ascension ou la dépression est la même que dans un tube dont le diamètre serait double de cette épaisseur.

Quand le cylindre intérieur est lui-même un tube, les phénomènes se produisent séparément dans ce tube et dans l’espace annulaire , comme si chacun d’eux était seul. Ainsi le diamètre du tube étant précisément double de l’épaisseur annulaire, les sommets des deux colonnes sont au même niveau 5 si le tube est plus fin, le sommet de sa colonne est plus haut , s’il s’agit d’une ascension, et plus bas, s'il s’agit d’une dépression; c’est le contraire quand le tube est plus large. Dans ce dernier cas, si l’on verse du liquide jusqu’à ce que le ménisque annulaire devienne convexe ( Fig. 9) , la dépression se change évidemment en ascension. Ce phénomème avait singulièrement étonné un observateur habile, le médecin Petit. ( Acad, des sciences , 1^23. )

Lames parallèles. L’espace compris entre deux lames parallèles {Fig. 1 4 ) j u’est en quelque sorte que la limite de l’espace annulaire dont nous venons de parler , car si le tube et le cylindre avaient un grand rayon , ils pourraient

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. — CHAP. I. I 1

être regardés comme parallèles dans une portion considérable de leur contour. Ainsi les hauteurs des colonnes soulevées ou déprimées , doivent suivre la meme loi. G est en effet ce que l’expérience démontre : quelle que soit la distance des deux lames, elles produisent le même effet qu'un tube cylindrique dont le diamètre est double de cette distance. Pour rendre les lames parallèles, on place entre elles plusieurs brins de Cl de métal, coupés bout à bout dans le même Cl ; leur distance est donnée par le diamètre du fil ; et, en faisant abstraction de la courbure que prend la colonne vers les bords verticaux des lames, on voit que son sommet doit être un ménisque, ayant la forme d’une rigole ou d’un demi-cylindre creux dont le diamètre est la distance des lames elles-mêmes.

Lames inclinées. La figure 16 représente deux lames inclinées qui se coupent suivant une ligne verticale; elles sont unies par deux charnières cc , et peuvent être écartées plus ou moins. Lorsqu on les plonge dans 1 eau le liquide doit monter à des hauteurs inégales en a et en b , puisque les distances correspondantes des lames sont ellesmêmes inégales, et puisque les hauteurs sont, entre les lames, comme dans les tubes, en raison inverse des distances. Il est facile de démontrer par un calcul très-simple que le sommet de la colonne forme une hyperbole équilalère dont les asymptotes sont, d’une part, la commune intersection des lames, et de l’autre le niveau du liquide dans lequel elles plongent.

La figure 19 représente deux lames qui sont de même inclinées l une à 1 autre ; mais elles se coupent suivant une ligne horizontale, et le plan géométrique qui diviserait leur angle en deux parties égales, peut être lui-même horizontal ou plus ou moins oblique à l’horizon. Lorsqu on place entre ces lames une goutte d’eau qui les touche Vune et Vautre, on voit qu’à l'instant cette goutte s'arrondit en cercle , et se précipite vers le sommet de l’angle ;

sa vitesse augmente ou diminue suivant que l’angle est plus grand ou plus petit, et dans tous les cas, en laissant la lame supérieure horizontale; et en inclinant convenablement la lame inférieure, on peut combattre la force attractive qui sollicite la goutte à monter vers le sommet, parla force de sa pesanteur qui la sollicite à glisser le long du plan incliné sur lequel elle repose. C’est un moyen , peu précis à la vérité, mais enfin c’est un moyen qu’on a employé autrefois pour mesurer l’énergie de la forcecapillaire.

Tubes coniques. — Les phénomènes dont nous venons de parler, se reproduisent dans les tubes coniques, avec les mêmes circonstances et par les mêmes causes. La petite colonne mm (Fig. 22 et a3) se précipite vers le sommet du cône ou vers sa base , suivant qu’elle est terminée par deux ménisques concaves ou par deux ménisques convexes, et dans lesdeux cas on peut la retenir dans une position fixe en inclinant convenablement l’axe du cône dans un sens ou dans l’autre.

On voit pareillement que dans les tubes coniques verticaux, soit que le liquide doive y être soulevé ou déprimé, la hauteur de la colonne ne dépend que du diamètre du tube dans le point où elle s’ariète : au-dessus ou au-dessous de ce point les dimensions n’ont plus d’influence. Pour rendre ce résultat sensible , concevons un entonnoir ou une large cloche ( Fig. 8 ) ayant , par exemple, 5o millimètres de hauteur verticale entre sa base et son sommet, et supposons qu’elle se termine par un petit tube de 1/2 millimètre de diamètre : il est évident que si on la pose sur l’eau, le liquide n’v montera pas de luimême ; mais si on l’enfonce jusqu’au tube capillaire pour la soulever ensuite presque à fleur d’eau, toute la masse liquidey restera suspendue et il y aura encore une colonne d’environ 10 millimètres danslepetit tube, parce qu’à un demi-millimètre de diamètre correspond une colonne de près de 60 millimètre deliauteur (44 1), et que tout ce qui est

1)F.S ACTIONS MOL1ÎCÜLAIRÈS. - CIIAP. I. i3

liors tic cette colonne se soutient de soi-même par les pressions opposées.

Tubes prismatiques. — Il y a un tel attrait de curiosité à l’élude des phénomènes capillaires que les physiciens en ont poursuivi toutes les modifications par une foule de recherches ingénieuses. Après avoir épuisé toutes les combinaisons que l’on peut faire avec des lames des cônes et des cylindres, un observateur habile, Gellcrt, imagina de faire construire des tubes prismatiques pour examiner la forme des ménisques et mesurer les hauteurs correspondantes des colonnes liquides qu’ils pouvaient soulever. ( Comrn. de Pétersbourg , t. 12. ) Au moyen de ces tubes dont les sections étaient des triangles et des rectangles, il établit deux lois générales assez simples, savoir : i° que les hauteurs sont réciproques aux lignes homologues des bases, quand ces bases sont semblables , et 20 que les hauteurs sont les mêmes quand les bases ont des surfaces équivalentes. 11 paraît cependant que cette seconde loi est soumise à quelques exceptions, ou plutôt qu’elle conduit à quelques inexactitudes.

Surfaces de différentes formes. — Ce qui précède nous montre assez clairement que les solides et les liquides ne peuvent pas se loucher sans que la surface mobile du liquide n'éprouve, près du contact, une déformation plus ou moins marquée.

Les inflexions de la courbure dépendent de la forme des corps. Il y a toujours ascension d’un liquide quand il mouille la surface, et dépression quand il ne la mouille pas. Les figures 3i, 3s, 33 et 34 représentent l’effet des lames, la figure 1 5 celui des cylindres verticaux, les figures 35, 36, 3y, 38, 3g et 4o celui des balles flottantes, les figures 20 et 21 celui des parois des vases, la figure 18 celui des cylindres horizontaux, et la figure 25 celui que produisent les insectes légers qui marchent, ou plutôt qui glissent sur la surface descaux, car les extrémités par lesquelles ces in-

sectes touchent les liquides exercent aussi une aelion capillaire, et si elles pouvaient être mouillées elles seraient bientôt submergées \ mais un enduit particulier sur lequel l’eau n’a aucune prise, les préserve du danger.

444- ^Attraction et répulsions qui résultent de la capillarité. — Une seule lame suspendue verticalement dans un liquide n’éprouve aucun mouvement de translation , soit que le liquide la mouille, soit qu’il ne la mouille pas 5 le résultat de cette expérience s’explique en observant que dans chaque cas, les forces sont égales de part et d’autre. Deux lames verticales et parallèles mises en présenee, n’éprouvent non plus aucune action, ni aucun mouvement, tant qu elles sont assez éloignées l’une de l’autre pour que les courbures des liquides soulevés ou déprimés, ( Fig. 32 et Fig. 33) soient séparées par un espace rectiligne a a 5 mais dès qu’on les approche assez pour que cet espace rectiligne disparaisse et que les courbures se croisent, il s’exerce entre les lames une attraction sensible , à l’instant elles se précipitent pour se joindre et se presser l’une contre l’autre. Cette action qui est également attractive quand les deux lames sont mouillées, et quand elles ne le sont pas, devient au' contraire une action répulsive quand l’une d’elles peut être mouillée sans que l’autre le soit. C’est ce que M. Haüy a démontré par l’expérience ( mécaniq. céleste. Supplément à la théorie de l action capillaire, page ) en approchant graduellement une lame d’ivoire d’une lame de talc-, cette dernière substance 11’est pas susceptible d’être mouillée par l’eau, tandis que l’ivoire se mouille aisément, et le liquide étant alors déprimé d’un côté et relevé de l’autre , prend une courbure infléchie comme on le voit dans la figure 34- Mais il paraît que si l’on force cette première répulsion, et si l’on contraint les lames à se rapprocher à une distance de plus en plus petite, elles commencent bientôt à s’attirer, et se précipitent aussi comme si la colonne liquide qui les sé-

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. - CIIAP. I. l5

pare, était terminée à son sommet par un ménisque simplement concave ou simplement convexe.

De petits corps ronds lloltans sur les liquides présentent des phénomènes d’attraction et de répulsion tout-à-fait analogues et dépendans de la même cause.

Par exemple, deux halles de liège ou de Lois flottantes sur l’eau, ou deux balles d’étain flottantes sur le mercure , exercent l’une sur l'autre une attraction dès qu elles sont à une distance capillaire , c’est-à-dire à une distance assez petite pour que les courbures du liquide se croisent \ ainsi à la distance A b elles sont sans action , et à la distance a’ b’ elles s’attirent. (Fig. 35 et 38. )

Deux balles qui ne se mouillent pas, comme des balles de cire ou de liège enfumées, flottantes sur l’eau, ou des balles de fer sur le mercure, exercent aussi une attraction dans les mêmes circonstances. ( Fig. 36 et 3g. )

Enfin deux balles dont l une se mouille tandis que Pautre ne se mouille pas, se repoussent toujours lorsqu’elles arrivent à la distance capillaire (Fig. 3 y et4o) ; mais pour compléter l’analogie avec les lames , il faudrait qu’à une certaine distance plus petite, cette répulsion secliangeâten attraction ; c’est, je crois, ce qu’on a négligé de vérifier par l’expéi'ience.

Les cylindres flottans peuvent, pour ces phénomènes être assimilés aux balles llottantes 5 seulement à cause de leur forme, ils présentent quelques particularités faciles à observer.

Dès qu’ils sont à la distance capillaire, ils s’attirent et se rangent parallèlement -, s’ils ont la même longueur , leurs extrémités se mettent au même niveau , et si 011 les écarte de celte position en les poussant longitudinalement, ils y reviennent par une série d’oscillations. C’est ce que l’on peut vérifier aisément avec des aiguilles ordinaires, légèrement enduites de graisse et posées avec précaution sur la surface de l’eau, (Fig. 18.)

En géuéral , tous les corps flottans éprouvent par la même cause des mouvemens plus ou moins rapides lorsqu’ils s'approchent les uns des autres , ou lorsqu’ils approchent des parois contre lesquelles les surfaces liquides se courbent toujours, soit par ascension, soit par dépression. Par exemple, dans un vase d’eau qui n’est pas plein {Fig. 20) , tous les petits corps mouillés se précipitent vers le bord, et ceux qui ne le sont pas s’en éloignent, tandis que dans un verre trop plein (Fig. 21) c’est le contraire qui arrive.

On avait pensé d’abord que ces mouvemens résultaient d’une action directe de la matière; mais il est bien évident qu’ils dépendent des courbures des surfaces, puisque les mêmes corps qui se fuient ou qui s’attirent sur l’eau n’exercent aucune action à distance égale dans le vide, ou même dans l’air, ou daus d’autres milieux qui les enveloppent de toutes parts.

445- Adhésion des liquides contre les surfaces solides. Lorsqu’un disque solide est posé sur la surface d’un liquide, on ne peut plus le soulever horizontalement comme s’il était libre dans l’air, mais il faut faire un effort un peu plus considérable. Pour mesurer cet effort, on se sert d’une balance : d’un, côté on met le disque horizontal, de l’autre on met des contrepoids, et quand l’équilibre est établi, on approche une surface liquide jusqu’à l’instant où elle louche la surface inférieure du disque ; alors on ajoute peu à peu et sans secousse des poids du côté opposé, et l’on note combien il a fallu en ajouter pour rompre l’adbésion. Ce procédé a été imaginé par Taylor , et les résultats qu’en ont obtenus Cigna , Guy ton, et beaucoup d’autres physiciens , ont donné naissanceà de longues discussions. Nous nous contenterons de rapporter ici les résultats de M. Gay-Lussac.

Pour détacher un disque de verre de 1 i8mm,366 de diamètre , il a fallu différens poids suivant la nature des liquides , comme on le voit dans le tableau suivant.

DES ACTIONS MOLECULAIRES. — CHAR i. 17

Nums des sutslances.

Densité.

Température.

i'ouJs necessaire pour

délacltcr un disque dont le diam—.

1 l8mm.36rt.

grammes.

Eau.

Alcool.

Id.

Essence de

térébenthine.

34,io

Un disque de même diamètre, de cuivre ou de quelque autre substance capable de mouiller les liquides , donne exactement le même résultat. Ainsi l’adhésion est, comme la capillarité, indépendante de la nature des solides et dépendante seulement de la nature des fluides. Il est facile d’en concevoir la raison , car, en se soulevant , le disque emporte toujours une couclie de liquide. L’effort des poids additionnels n’est donc pas appliqué à séparer les molécules du disque des molécules du liquide , mais bien à rompre la cohésion qui unit les molécules liquides entre elles. Les expériences dont il s’agit donnent donc une mesure de la cohésion du liquide ou de l’attraction qu’il exerce sur lui-même, et l’on voit que cette attraction, toujours très-sensible v est variable dans les divers liquides.

Lorsque la surface du disque est de telle nature quelle n’est pas mouillée par le liquide, comme il arrive, par exemple , pour le mercure et le verre , alors le poids qu’on ajoute pour les séparer n’exprime plus la cohésion du liquide, mais aussi il est très-variable, et M. Gay-Lussac a observé que pour séparer du mercure un disque de verre de n8mm,366 de diamètre, on devait employer tantôt 296 grammes , tantôt i58 , suivant qu'on mettait un temps TI.

plus ou moins long à ajouter les poids. Cependant ces expériences font voir d’une manière frappante que, même dans le cas où un solide n’est pas mouillé par un liquide, il s’exerce encore entre les molécules du solide et celles du liquide une attraction plus ou moins forte. Celte- conséquence parait êlre sans exception ; seulement la cohésion du liquide est alors toujours plus grande que l’attraction que le solide exerce sur lui.

446. Divers effets de la capillarité. — Huyghens observa en 1672 ( Journal clés savans , pag. 1 1 1 ) un fait qui parut alors fort étonnant. Un tube de 70 pouces de longueur et de quelques lignes de diamètre, ayant été bien nettoyé à l’alcool, puis rempli de mercure, purgé d’air et retourné avec précaution , toute la colonne resta suspendue dans le tube 5 il fallut plusieurs secousses légères pour qu’elle se détachât du sommet et prît sa hauteur ordinaire de 28 pouces dans l’intérieur du tube. C’est évidemment un phénomène d’adhésion 5 il se reproduit toutes les fois que la surface intérieure du tube est bien nette et l’appareil bien purgé d’air.

DonCasboisfit, vers 1780, une remarque importantepour la construction des baromètres. Ayant fait bouillir le mercure pendant très-long-temps dans un tube barométrique, il s’aperçut , après l’avoir retourné, que le sommet de la colonne formait un ménisque à peu près plan , et même plutôt concave que convexe. O11 voit par ce qui précède que cette forme de ménisque doit avoir une grande influence sur la hauteur des baromètres, qui n’ont pas comme celui de M. Gay-Lussac l’avantage d’être corrigés d’avance de tous les effets de la capillarité. La cause de ce singulier phénomène a été long-temps inconnue, et l’on doit à M. Dulong une observation récente qui l’explique complètement. M. Dulong a reconnu, par des expériences directes, qu’en prolongeant l’ébullition du mercure à l’air, jl se forme un oxide qui se dissout dans le liquide , et cette

DES ACTIONS MOLECULAIRES. - CHAP. I. îg

espèce de dissolution, assez peu différente du mercure par sa densité, en est très-sensiblement différente par ses propriétés capillaires , puisqu’elle acquiert à la fin la propriété de mouiller le verre. Ainsi , pour faire de bons baromètres à cuvette, il faut, autant qu’il est possible , éviter le contact de l’air pendant l’ébullition du mercure.

On doit au P. Abat l’expérience suivante : abc 2/f , est un tube recourbé contenant du mercure ; le liquide s’y trouve d’abord au même niveau A c dans les deux branches 5 mais si , après avoir un peu incliné ce tube de manière que le mercure monte \ersc' et descende vers a', on le ramène ensuite doucement dans sa première position , les sommets des colonnes ne sont plus exactement nivelés-, celui qui s’était élevé reste plus haut, et en même temps sa convexité est plus grande -, l’autre reste plus bas, et sa convexité paraît moindre. C’est un effet de la forme des ménisques qui montre combien il faut prendre de soins dans les observations barométriques et combien il est nécessaire à chaque fois de vaincre par de légères secousses le frottement du mercure contre le verre. Pour que le liquide prenne sa véritable hauteur, il faut, comme nous l’avons déjà dit, que le sommet de la colonne prenne sa véritable forme.

Les divers degrés de courbure que prend une goutte de liquide, suivant ses dimensions et suivant la nature des corps qu’elle touche, sont aussi des conséquences de l’attraction de ses molécules sur elles-mêmes , et de leur attraction sur les molécules du corps. Les très-petites gouttes de mercure , d’eau , d’alcool , etc. , forment des sphères à peu près parfaites sur les corps qu’elles ne mouillent pas-, alors elles roulent comme de petits globules solides. On voit même, en filtrant les liqueurs, des gouttes assez volumineuses rouler long-temps sur la surface du liquide, parce que la petite couche d’air qui les enveloppe empêche le contact immédiat 5 mais à mesure

que les gouttes prennent du volume , elles s’élargissent de plus en plus, et c’est alors par la courbure des contours que l’on peut juger de l’action que leurs molécules exercent sur les corps qu’elles touchent.

La capillarité ne se manifeste pas seulement au contact des solides et des liquides, on l’observe encore entre les solides eux-mêmes : c’est elle qui retient pressés l’un contre l’autre des plans polis de verre, de marbre, etc., même quand les pressions de l’air sont supprimées. On l’observe pareillement entre les solides et les gaz, car en mettant sous le récipient de la machine pneumatique un vase qu’on vient de remplir d’eau, on aperçoit des bulles nombreuses se former sous le liquide, tapisser toutes les parois , et grossir de plus en plus à mesure que la pression diminue. Des feuilles métalliques, comme l’or battu, présentent ce phénomène d’une manière encore plus sensible, car les bulles d’air qui se forment à leur surface après qu’on les a submergées , deviennent sous le récipient, comme autant de petits ballons qui les font monter ou descendre suivant le degré de pression.

447 • Indications théoriques. La théorie des phénomènes capillaires appartenant essentiellement à l’analyse mathématique, nous devons nous borner à faire connaître les principes physiques sur lesquels les géomètres ont établi leurs calculs. Ces principes se réduisent en dernier résultat, i° à admettre dans chaque liquide une force de cohésion particulière, c’est-à-dire, une force altractiv e entr les molécules voisines, et 20 à admettre entre les solides et les liquides une force d' adhésion , c’est-à-dire, une autre force attractive qui agit entre leurs diverses molécules. Mais ces deux espèces de forces attractives ne pouvant être caractérisées que par leur intensité relative pour une même distance, et parla loi suivant laquelle elles décroissent à mesure que la distance augmente, on conçoit que, faute de donuées sur ce point, on est con-

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. «— CHAR. î, 21

damné à choisir entre une foule d’hypolèses également probables, ou du moins également possibles, et que l’explication à laquelle on arrive dépend de l’bypotèse qu’on adopte. C’est ainsi qu’on a vu paraître d’abord les théories de Jurin, Clairaut, Segner, et dernièrement celle de M. de Laplace et celle du Docteur Young. Jurin attribue l’élévation de l’eau dans les tubes capillaires à l’attraction de la partie annulaire du tube à laquelle le sommet de la colonne est contigu; Segner et le Docteur Young considèrent les ménisques qui terminent les colonnes soulevées ou déprimées, comme des surfaces élastiques agissant par leurs tensions; Clairaut, sans entrer dans l’explication détaillée des phénomènes, s’élève en quelque sorte audessus de toutes les hypotèses par la fécondité de son analyse, et démontre ce résultat remarquable, savoir : que si la loi d’attraction de la matière du tube sur le fluide ne diflere que par son intensité de la loi de l’attraction du fluide sur lui-même, le fluide s’élèvera au-dessus du niveau , tant que l’intensité de la première de ces attractions surpassera la moitié de la seconde. Si elle en est exactement la moitié, il est facile de s’assurer que le fluide aura dans le tube une surface horizontale, et qu’il ne s’élèvera pas au-dessus du niveau. Si les deux intensités sont égales, la surface du fluide dans le tube sera concave , de la forme d’une demi-sphère, et il y aura élévation du fluide. Si Y intensité de l’attraction du tube est nulle ou insensible, la surface du fluide dans le tube sera convexe , de la forme d’une demi-sphère, et il y aura dépression du fluide. Entre ces deux limites, la surface du fluide sera celle d’un segment sphérique, et elle sera concave ou convexe, suivant que l’intensité de l'attraction de la matière du tube sur le fluide sera plus grande ou plus petite que la moitié de celle de l’attraction du fluide sur lui -même.

M. de Laplace admet que les forces attractives qui produisent les phénomènes capillaires décroissent avec

une telle rapidité , qu’elles sont milles à des distances sensibles; et quand un liquide s’élève dans un tube, il suppose qu’une coucbe infiniment mince de ce liquide s’attache d’abord aux parois du tube, et forme un tube intérieur qui agit seul par son attraction pour soulever la colonne et pour la maintenir à une hauteur déterminée qui dépend de la cohésion du liquide et de sa densité. C’est en partant de ces principes qu’il explique tous les phénomènes précédens, et ses explications reproduisent les faits observés avec une telle exactitude, qu’il n’existe peut-être en physique aucune théorie qui soit aussi complètement justifiée par l’expérience. ( Mécanique céleste , supplém. au xe livre.)

Cependant il y a plusieurs phénomènes remarquables qui dépendent probablement de la capillarité, et qui ne peuvent jusqu’à présent être rattachés à aucune théorie; nous devons les indiquer ici comme des données premières qui exigent de nouvelles recherches. Ces phénomènes conduiront sans doute les physiciens à quelques découvertes , et les géomètres à de nouvelles formules pour les représenter; car il faut, avant tout, que les effets soient mesurés avec précision , pour que l’analyse puisse remonter aux causes et en développer les lois.

448. Absorption et filtration. L’action absorbante que les corps poreux exercent sur les liquides qui les peuvent mouiller est évidemment une action capillaire; tous leurs petits interstices sont analogues à des tubes plus ou moins fins; leurs parois se revêtent d’abord d'une couche liquide, et cette couche agit ensuite pour attirer le liquide voisin en vertu de sa densité, et pour le retenir en vertu de sa cohésion. La rapidité de l’absorption dépend en général de la forme et de la grandeur des pores du corps absorbant, de l’attraction que par sa nature il exerce sur l’air dont il estimprégné, decelle qu’il exerce sur le liquide, et enfin de celle que le liquide exerce sur lui-même. Tous

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. — CIIAP. I. 23

les corps étant poreux, il semble que tous doivent être absorbans; mais nous avons vu qu’il fallait distinguer les pores dépcndans de la nature des substances et les pores dépendans de la structure ou de l’arrangement des parties : les premiers, n’étant que les intervalles nécessaires qui séparent les molécules des corps, ne sont pas aptes en général à recevoir des molécules étrangères, tandis que les pores accidentels sont presque toujours, par leurs dimensions, capables derecevoir lesliquidesqui mouillent leursparois. Aussi lesmasscs régulièrement cristalliséesnepossèdentque très-rarement quelque faculté absorbante, et au contraire les masses irrégulièrement agrégées, ou celles qui résultent d’un amas de poussière ou de fragmens très-petits , sont toujours des masses absorbantes. Il n’y apas, dans la nature inorganique, une seule exception à cette loi, et il ne peut y en avoir dans la nature organique , puique ici toutes les parties solides sont des tissus, des lacis de fibres, ou en général des assemblages destinés à recevoir un aliment, et par conséquent à recevoir les fluides qui le portent.

La filtration de l’eau au travers des pierres à filtrer , ou au travers du sable et du charbon, celle des liqueurs spiritucuses au travers des papiers sans colle , et celle de plusieurs liquides au travers des tissus de laine ou de coton , sont autant d’exemples de l’absorption que certains corps exercent sur certains liquides. Car uu filtre n’agit pas comme un crible, pour arrêter seulement les parcelles qui sont trop grosses, mais il se mouille par la capillarité, il transmet le liquide indépendamment de la pression , et toutes les gouttes qui passent ont été , dans leur trajet sinueux, constamment soumises à une attraction plus ou moins forte.

Lorsqu’un liquide lient en dissolution quelque corps solide, liquide, ou gazeux, il n’arrive presque jamais que les substances absorbantes auxquelles on peut le soumettre exercent une action égale sur les divers élémens

qui le composent, et l’on peut se proposer d’examiner si, dans certains cas au moins, l’action capillaire n’est pas capable de rompre l’affinité chimique, et de séparer le dissolvant du corps dissout. Cette question me semble assez curieuse, et en appelant sur elle l’attention des physiciens, je crois pouvoir indiquer d’après quelques essais que les gaz peuvent souvent être dégagés par T absorption, du liquide qui les contient, et que souvent aussi des dissolutions changent de densité en traversant des filtres très-épais , et doués d’une grande action capillaire.

449* Absorption dans les végétaux. La sève se répand dans toutes les parties des plantes , depuis l’extrémité des racines jusqu’à la pointe des branches ou des feuilles les plus élevées : cette diffusion du liquide nourricier par des interstices plus ou moins déliés, et souvent même par des tubes d’un diamètre sensible, est un phénomène qui offre nécessairement quelques analogies avec les phénomènes capillaires. C’est pourquoi nous rapporterons ici les résultats des expériences les plus remarquables qui ont été faites sur ce sujet-, nous les emprunterons surtout à la Statique des végétaux de Haies, ouvrage qui reste encore après un siècle de date, non -seulement comme un modèle de sagacité et de précision, mais encore comme un des recueils les plus complets sur ce point important de la physiologie végétale.

Pour trouver la quantité d’eau absorbée et évaporée par diverses plantes, Haies se servait de l’appareil suivant ( fig. 3o ).

p p', pot en terre sans ouverture au fond.

Il', lame de plomb, en deux parties, scellées avec un mastic de cire et de térébenthine, sur le contour du pot, et au diamètre de jonction.

o, ouverture pour laisser passer la tige.

t, tube pour arroser et laisser sortir ou entrer l’air.

DES ACTIONS MOLECULAIRES. — CHAP. I

Laplanteétantarroséeetpeséc le matin elle soir, on peut voir aisément ce qu elle absorbe et ce qu elle perd en un jour. La perte se fait sur toute sa superficie, et il suffit d’un calcul très-simple pour trouver l'épaisseur de la couche d’eau qui s’évapore sur l'unité de surface et même pour conclure la vitesse avec laquelle le liquide s’élève par la tige. Voici le tableau des principaux résultats.

Noms

des plantes.

Quantité d'eau absorbée en ta 11. du jour évaluées en pouces cubes.

Section de la tige en pouces carres.

Vitesse du liquide dans la tige, ou nombre de pouces qu'il parcourt en 1 h.

Grand soleil. . .

Chou .

Vigne .

Pommier .

Citronnier. . . .

La quatrième colonne indique la vitesse avec laquelle le liquide s’élève dans la tige en supposant qu’elle soit tout-à-fait creuse comme un tube-, ainsi, la vitesse réelle est beaucoup plus grande ; dans le cas de la vigne , par exemple, dont la section était de i/4 de pouce carré, Haies avait trouvé par quelques essais que la partie solide occupait les 3/4 de cet espace , les issues par lesquelles s’élevait le liquide étaient donc i / 1 6 de pouce seulement, et la vitesse réelle était par conséquent de 12 pouces par heure, ou d’un pouce par 5 minutes.

Je n’ai rapporté les nombres précédens que pour donner une idée des phénomènes , car on suppose bien qu’ils dépendent de l’étatde l’atmosphère, de l’état de la plante,

de l’étendue de ses racines , et surtout de la quantité de ses feuilles ou de la surface par laquelle elle transpire.

Cependant MM. Desfontaines, de Mirbel et Chevreul ont répété en 1811 , avec le même succès que Haies, l’expérience sur l’absorption du grand- soleil ( Helianthus annuus') , et ils ont obtenu presque le même résultat.

Après avoir constaté l’existence de cette force d’aspiration, Haies essaya d’en déterminer la mesure au moyen de l’appareil suivant, fig. 27.

c c\ cuvette remplie de mercure.

t, tube de quelques lignes de diamètre, terminé par un tube plus large x.

u, rameau pénétrant dans le tube t, mastiqué avec soin, et recouvert de plusieurs doubles de vessie liumide fortement serrés sur le tube et sur le rameau.

Les tubes étant remplis d’eau, on en plonge l’extrémité inférieure clans la cuvette de mercure, et l’on abandonne l’expérience à elle-même; la force d’aspiration est mesurée par la hauteur verticale des colonnes d’eau et de mercure qui sont soulevées et qui restent suspendues dans le tube. Dans les expériences de cette nature il n’est pas rare que des rameaux vigoureux, de 1 pouce de diamètre, revêtus de leurs feuilles, fassent monter le mercure de plusieurs pouces dans le tube; et dans une des expériences de Haies, une tige de pommier de pommes cl’or de 3 pieds de longueur, le fit monter de près de 12 pouces en trois heures de temps, au mois de juillet, par un soleil trèscliaud.

Une expérience remarquable prouve que cette force d’aspiration 11’est pas une force ascensionnelle dans le sens naturel de la tige, car l’absorption se fait avec la même puissance quand la tige est renversée. ( Fig. 28.)

Enfin il paraît résulter d’un grand nombre d’expériences de Haies cjue la force d’aspiration est sensiblement proportionnelle à la surface d’évaporation , car , en ôtant les

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. — CIIAP. I. 27

feuilles, en ébranchant les tiges, ou en les coupant plus ou moins près du tube d’aspiration, on voit cette force se réduire progressivement.

Des cendres bien scellées dans un long tube vertical exercent aussi une force d’aspiration considérable; d’autres corps pulvérisés produiraient sans doute le même eflet, et avec d’autant plus d’énergie qu’ils auraient plus d’affinité pour l’eau, c’est-à-dire qu’ils se mouilleraient plus facilement; mais pour observer dans ces circonstances une aspiration continuelle, il faudrait qu’il y eût dans les parties supérieures une continuelle déperdition, soit par évaporation, soit de quelque autre manière : le bois luimême n’aspire qu’à cette condition , car une tige droite sans branche absorbe très-bien, mais elle ne peut jamais faire monter le liquide au-dessus de son extrémité supérieure, lors même qu’on y adapte un tube pour le recevoir.

C’est d’après Haies et les autres observateurs que nous avous décrit ces pbénomèmes ; nous avons employé leur langage, et comme eux, nous les avons attribués, pour un moment , à une force d'aspiration. Mais , avant d’admettre une force nouvelle pour expliquer un fait, il faut être bien assuré que les forces connues sont incapables de le produire; or, dans tout ce qui précède il n’y a ricu qui ne puisse rigoureusement être produit par la double action des pressions atmosphériques et de la capillarité. En ellet , reportons-nous à la figure 27 cl considérons l’appareil à l’instant où il vient d’être retourné.

i° A l’extrémité r de la lige s’exerce de bas en haut une pression atmosphérique moins la hauteur de la colonne d’eau contenue dans les deux tubes ; cette pression sera , par exemple, de 28 pieds d’eau, à peu près , si les tubes ont ensemble 4 pieds de hauteur verticale.

20 II paraît certain que le rameau r , tandis qu’il est vivant et rempli d’humidité , ne peut pas plus laisser entrer l’air par les pores sans nombre qui couvrent scs feuilles et

son écorce , que ne le ferait un tube rempli de cendres humides et fortement pressées. Ainsi la pression atmosphérique qu’il supporte sur tous les points de sa surface, ne se transmet pas au liquide qu’il contient pour le faire couler de haut en bas. La pression de bas en haut qui s’exerce en a: a donc toute son efficacité pour pousser le liquide dans la tige et pour le refouler jusqu’ à la surface des feuilles où il se dissipe par l’évaporation. On peut donc admettre que la pression atmosphérique fait monter le liquide, que la capillarité favorise cette ascension , et qu’elleagit surtout pour le retenir , ou plutôt pour empêcher que l’air n’entre par les pores superficiels et ne le fasse couler de haut en bas.

Il serait important de faire quelques nouvelles séries d’expériences pour mettre à l’épreuve cette opinion.

On ne manquera pas, sans doute, d’élever contre elle plusieurs objections , et parmi les premières qui se présentent, on demandera surtout pourquoi l’absorption perd de sa force à mesure que les plantes perdent de leur vigueur, et comment la pression atmosphérique et la capillarité peuvent pousser la sève jusqu’à la cime des plus grands arbres et la retenir à cette hauteur, qui dépasse souvent une centaine de pieds. Mais sur le premier point on peut remarquer que la cessation de la vie entraîne dans les plantes une désorganisation plus ou moins prompte, et qu’il ne faut pas long-temps pour que les cloisons si fragiles de leurs tissus soient complètement altérias ; sur le second point, il ne faut pas perdre de vue que si l’on avait un tube de cent pieds de long et d’un très-petit diamètre, plongé verticalement dans l’eau , ouvert en bas , fermé en haut par une membrane perméable à l’humidité , et imperméable à l’air, et qu’on le soulevât peu à peu de 99 pieds au-dessus du niveau , certainement la colonne liquide ne quitterait pas le sommet, puisque le mercure est resté suspendu à 70 pouces dans le tube d’Huyghens , qui avait une assez

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. - CFÏAP. I. 5*9

grande largeur; ensuite, tout semble indiquer que les pertes qui se feraient en haut par l’évaporation seraient immédiatement compensées par une ascension nouvelle; ce serait un fait curieux à vérifier.

Au reste, si les pressions atmosphériques, combinées avec la capillarité, semblent des causes suffisantes pour expliquer la suspension de la sève, elles sont certainement insuffisantes, pour expliquer le phénomène surprenant qui se manifeste dans certaines plantes , et surtout dans la vigne, à l’époque de l’année où la sève monte. Ce phénomène a encore été observé et mesuré par l’illustre auteur de la Statique des végétaux ; son appareil est représenté dans la fig. 29.

vest un cep de vigne avant au moins trois ans, coupé net, soit perpendiculairement, soit obliquement, à l’époque des pleurs.

Au chicot e on ajuste un tube de verre n s n' , contenant du mercure au même niveau nn' dans les deux branches; les pleurs continuent, le mercure est refoulé de plus en plus, il baisse dans la branche n, et s’élève d’une quantité presque égale dans la branche n'. Haies trouva une fois une dilférence de niveau de 38 pouces, et par conséquent une force d’impulsion capable de faire équilibre à un*» colonne d’eau de plus de f\o pieds de hauteur; MM. de Mirbel et Chevreul ont obtenu 29 pouces seulement sur un vieux cep en répétant l’expérience de Haies. Il n’y a rien dans les lois connues de la capillarité qui puisse rendre raison d'une telle force ascensionclle.

Coulomb a constaté directement que dans les peupliers d’Italie la sève monte surtout par les couches qui avoisinent le canal médullaire. Cet ingénieux observateur ayant remarqué un bruissement particulier et des bulles' de gaz qui se dégageaient à la file sur le tronc d’un peuplier que l’on venait de couper, fit percer d’autres peupliers vivans avec une tarière dans le sens horizontal de-

5o LIVRE SIXIÈME.

puis la surface jusqu’au coeur. Dans toutes les couclies extérieures, la mèche de la tarière était à peine humide ; mais dès qu’elle arrivait à quelques centimètres de l’axe , la sève s’écoulait en abondance , et des bulles gazeuses venaient crever dans l’ouverture en se succédant rapidement.

Les physiologistes ont cherché l’origine de cette force d’impulsion que reçoit la sève à une certaine époque de l’année 5 mais dans une question aussi délicate les faits valent beaucoup mieux que de longues discussions , et nous nous bornerons à rapporter sur ce point les expériences récentes d’un observateur plein de sagacité, auquel la science doit plusieurs découvertes originales. M. Dutrocliet prit une tige de vigne de deux mètres de longueur 5 il en tronqua l’extrémité, et la sève se mit à couler en abondance. Pendant ce mouvement, qui se continuait avec une grande régularité , la tige fut d’un seul coup rasée près de terre, et, une fois séparée du tronc, la sève qu’elle contenait resta immobile, sans aucun signe apparent d’impulsion 5 le tronc donnait , au contraire , beaucoup de pleurs , et coupé à son tour à une certaine profondeur en terre , sa sève fut à l’instant arrêtée. La racine ayant ellemême été coupée de proche en proche jusqu’au chevelu , on vit toujours l’impulsion de la sève très-forte dans la partie restante, et complètement nulle dans la partie enlevée. Cette expérience paraît concluante , et M. Dutrochet conclut en effet que la force impulsive de la sève a son origine dans les radicelles nombreuses dont le chevelu se compose ; les radicelles sont elles-mêmes terminées par un petit cône blanchâtre qu’on appelle spongio le, et quelques observations directes portent M. Dutrocliet à penser que cet organe particulier est le véritable siège de la force impulsive. Pour donner plus de poids à cette opinion, il ne serait peut-être pas inutile de faire l’expérience en sens inverse, c’est-à-dire de couper sur une ra-

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. — CIIAP I. 3l

cinc les spongioles ou même les radicelles , de la plonger ensuite dans de la sève fraîchement recueillie ou dans de l’eau, et d’observer si les fluides de la tige sont encore animés de quelque force impulsive. Mais soit que cette force réside dans les spongioles seulement, soit qu’elle réside dans une plus grande étendue de ces tubes déliés qui sillonnent les radicelles, le chevelu et les racines ellesmêmes, M. Dutrocbet suppose qu’elle est identique avec la force d’endosmose et d’exosmose qu’il a découverte et dont nous allons essayer de donner une idée.

45o. De l'endosmose. Les phénomènes d’endosmose découvei'ts par M. Dutrocbet sont toul-à-fait nouveaux , et ne manqueront pas sans doute d’attirer toute l’attention des physiciens et des physiologistes. Pour en mieux faire comprendre le principe, nous décrirons d’abord l’instrument au moyen duquel ou peut les rendre sensibles , et que M. Dutrochet appelle endosmomèlre.

L ’endosmomètre se compose d’un tube x, d’un réservoir évasé k, et d’une cloison vv'.Le tube est en verre-, il peut avoir plusieurs décimètres de longueur et quelques millimètres de diamètre intérieur ; le réservoir peut recevoir diverses formes et être en verre ou en métal ; dans le premier cas on le soude au tube, ou bien on y adapte celui-ci comme un bouchon à l’émeri sur le col d’un flacon; dans le second cas on peut les sceller ensemble avec un mastic convenable ; la cloison est formée de la substance solide, et essentiellement poreuse , dont on veut étudier les propriétés; elle doit fermer l’ouverture du réservoir assez exactement pour que le liquide ne puisse entrer ou sortir qu’en la traversant.

^ oici maintenant les phénomènes que l’on observe , quand , par exemple , la cloison est une membrane de vessie fortement ficelée sur les bords du réservoir, et quand il y a de 1 alcool à l’intérieur et de Y eau à l’extérieur. L’endosmomètre étant soutenu verticalement dans l’eau

Çfig. io) sans que la cloison touche lé fûild du vase, l’équilibre mécanique s’élablit bientôt entre le liquide intérieur, le liquide extérieur et la tension de la cloison. Soit n le niveau de l’eau dans le vase, et y' le niveau de l'alcool dans l'instrument 5 après un quart d’heure il y aura un changement considérable, le niveau m' se sera élevé de plusieurs millimètres, puis il continuera de s’élever; et si le tube n’a que 4 ou 5 décimètres de hauteur , on peut s’attendre qu’après un jour le liquide aura gagné le sommet et coulera sur les bords. Voilà sans doute un phénomène bien surprenant et bien remarquable. On ne peut l’attribuer , ni à la capillarité ordinaire , car elle serait à peine capable de maintenir l’alcool à quelques centimètres audessus du niveau extérieur, ni à une diminution dans la capacité du réservoir par la contraction de la vessie, car il y a au contraire augmentation sensible de capacité par le gonllement qu’elle éprouve. Enfin, l’eau s’est infiltrée au travers de la vessie , car on la retrouve dans l’alcool, et elle s’est infiltrée malgré la pression qui tendait à la refouler en sens contraire, et qui tendait aussi à déprimer l’alcool pour le ramènera peu près au niveau extérieur n. II y a donc endosmose de T eau à L'alcool au moyen de la membrane de vessie, c’est-à-dire infiltration en sens contraire des pressions hydrostatiques. Si l’on faisait l’expérience dans un ordre inverse, en mettant l’eau en-dedans et l’alcool en dehors, on ne peut guère douter que l’effet inverse ne se manifeste, et que le niveau intérieur de l’eau ne baisse audessous du niveau libre de l’alcool ; il serait bon de le vérifier en y apportant quelques précautions qui 11e sont point nécessaires dans l’expérience directe. On pourrait dire alors qu’il y a exosmose de l’eau à l’alcool ; mais il est plus simple de n’employer qu’une seule expression et de dire toujours qu’il y a endesmose , pourvu toutefois que l’on ait soin d’indiquer l’ordre des liquides , et de ne pas exprimer simplement qu’il y a endosmose entre deux li-

DES ACTIONS MOLÉCULAIRES. - CHAP. I. 33

quides mais, eudosmose de l'un à l'autre. M. Dutrochet a reconnu :

i° Qu’il y a endosmose de l’eau à l’eau gommée, à l’acide acétique, à l’acide nitrique et surtout à l’acide liydrochlorique ; mais qu’il n’y a pas endosmose d’un liquide à lui-même , non plus que de l’eau pure à l e au étendue d’acide sulfurique, ou réciproquement ;

a° Que diverses membranes végétales et animales jouissent à différons degrés des propriétés dont jouit la vessie ; que des plaques de terre cuite, d’ardoise calcinée, d’argile et en général de substances alumineuses en jouissent aussi , quoique à un très-faible degré {Ann. de chim. et de physiq., t. 35 et 3^, et l’ouvrage de M. Dutrocbet, intitulé :De l'yigent. immédiat du mouvement -vital , etc., ouvrage dont on prendrait sans doute une fausse idée si l’on en jugeait par le titre).

Les forces capillaires telles quelles ont été considérées jusqu’à présent sont certainement insuffisantes pour produire ces résultats , car elles peuvent bien élever un liquide au-dessus de son niveau , mais elles ne peuvent jamais le faire sortir du tube ou du canal qui le contient pour l’accumuler et l’étaler sur une grande surface un peu plus élevée que le niveau primitif. Ainsi quand on plonge dans l’eau 1 extrémité inférieure d’un tube de verre un peu épais, ayant, par exemple, un centimètre de longueur et un millimètre de diamètxe intérieur, le liquide est bien soulevé jusqu’au sommet, puisqu il monterait jusqu’à trente millimètres de hauteur; ■mais arrivé là il s’arrête et conserve une courbure dont Joute la concavité est au-dessous du plan qui termine le lube (fg. i7 dis).

, La même impossibilité se manifeste aussi dans les calaux capillaires les plus irréguliers (Jig. 17). m est une ■îeche de coton, une bande de drap ou une réunion de llamens capillaires quelconques qui plonge dans l’eau,

par une de ses extrémités x 5 le liquide la remplit bientôt, et lorsqu’on la courbe pour abaisser son autre extrémité y r au-dessous du niveau w on voit le liquide qui coule goutte à goutte comme dans un syplion très-étroit ; mais dès qu’on relève un peu cette extrémité y pour la remettre au niveau N , les gouttes cessent de se former et le liquide ne peu plus sortir.

Pour expliquer les phénomènes d’endosmose, il faut donc recourir à une force différente de la capillarité ordinaire, ou au moins à quelque nouvelle modification de cette force. Voici les deux seules explications qui aient été proposées jusqu’à ce jour :

M. Dutrochet, s’appuyant sur le fait curieux que nous avons rapporté (4o3), suppose que la cloison de l’endosmomètre , mise en contact sur scs deux faces avec deux liquides difFérens , détermine un courant électrique , dont l’action est capable d’entrainer le liquide dans un sens déterminé , c’est-à-dire du pôle positif au pôle négatif. Il serait difficile de prouver directement que cette explication est bonne, mais il ne serait pas moins difficile de prouver quelle est mauvaise -, car si l’on démontrait qu’il se dégage en effet del’électricitépcndant l’endosmose, il serait encore permis de douter qu’elle soit la cause du phénomène, et si l’on n’en trouvait aucune trace il ne serait peut-être pas rigoureux de conclure, ni qu’il 11’y en a pas, ni quelle n’agit pas.

M. Poisson, en tenant compte d’une circonstance que l’on avait négligée jusqu’à présent, essaie de démontrer que les forces capillaires peuvent produire des phénomènes analogues à ceux de l’endosmose ( Ann . de physiq. et de chirn ., t. 35). Concevons deux liquides a et b séparés par une cloison verticale c (Jîg- 11). Imaginons qu’ils nel communiquent entre eux que par un tube capillaire liori-1 zontal a b, et que les hauteurs de leurs niveaux au-dessusl de a b soient eu raison inverse de leurs densités , de tellei

DES ACTIONS MOLÉCULAIRE*. — CIIAP. I. 35

sorte qu’en ce point leurs pressions hydrostatiques se fassent exactement équilibre. Supposons enfin que l’action attractive de b sur A soit plus grande que celle de a sur luimême, et que ce dernier liquide remplisse à lui seul le tube a b. Cela posé, considérons les actions que ce filet liquide éprouve soit de la part du tube qui l’enveloppe , soit de la part des liquides qui le touchent à chacune de ses extrémités. D’abord si le tube est homogène il ne peut lui imprimer aucun mouvement, car scs actions sont alors égales dans tous les sens et sc font équilibre. Ensuite il est évident que si le liquide a exerçait sur l’extrémité a du filet a b la même action que le liquide b sur l’extrémité b , il y aurait encore équilibre entre ces forces, et tout resterait en repos. Mais si l’attraction du liquide b sur b est, comme nous l’avons supposé, plus grande que celle du liquide a sur «, il y aura mouvement , et le filet liquide coulera de A vers b , jusqu’à ce que l’élévation de niveau qui en résulte de ce côté compense par l’augmentation de pression l’excès delà force attractive de b sur la force attractive de a.

Ainsi, par la considération de l’hétérogénéité des liquides, M. Poisson est conduit à trouver dans l'action capillaire elcs effets qui semblent tout-à-fait identiques à l’ascension que l’on observe dans l’endosmomètre.

Cette démonstration ingénieuse présente cependant d’assez grandes difficultés : en n’y trouve, par exemple, aucun élément qui dépende du diamètre du tube de communication; il semblerait donc en résulter que des tubes plus ou moins larges détermineraient des phénomènes également intenses , ce qui est contraire à l’expérience. lOn peut remarquer aussi qu’elle semble s’appliquer à un Bcylindre solide aussi bien qu’au filet fluide, d’où l’on Bpourrait conclure qu’un cylindre solide, pîoilgéborizonta- ■lemcnt dans un fluide homogène comme l’eau, prendrait ■nécessairement un mouvement de translation si ses deux ■bases n’étaient pas de même matière et n’exerçaient pas des

actions égales sur le fluide qui les touclie; enfin il faut Lien que la réaction soit égale à l’action, et si le filet ah est attiré parles molécules du fluide b , il attire aussi ces molécules, et il n’y a pas de raison pour que le mouvement se détermine dans un sens plutôt que dans l’autre.

Ces observations tendent seulement à faire mieux sentir combien il est important de multiplier les expériences sur ces nouveaux phénomènes; car il faut des données plus précises et des mesures plus exactes pour en fonder la véritable théorie.

45 1 . De l'action des poisonS sur les plantes. — On distingue, en général , deux classes de poisons, ceux qui détruisent les tissus avec lesquels ils sont en contact dans l’économie animale , et ceux qui tuent sans produire d’altération sensible dans les organes : on croit que ces derniers frappent directement le système nerveux. Il était intéressant d’étudier sous ce double point de vue l’effet des poisons sur les plantes, et c’est ce que M. F. Marcet a fait avec beaucoup de succès ( Ann . de physique et de chimie, t. 29, pag. 3oo).Les poisons corrosifs qu’il a employés sont l’oxide d’arsenic, le chlorure de mercure, le chlox’ure d’étain, le sulfate de cuivre, et l’acétate de

Douze grains d’oxide d’arsenic dissous dans deux onces d’eau ont fait périr, en un ou deux jours, deux ou trois plantes de haricots (phaseolus vulgaris) qui en avaient été arrosées. Le poison avait été charrié jusque dans les feuilles et dans les parties supérieures de la tige.

Une branche de rosier périt en quatre jours en absorbant de l’eau arséniée ; elle n’avait pris qu’un cinquième de grain d’arsenic.

Quelques grains d’arsenic déposés sous l’écorce d’un lilas ou dans une fente longitudinale pénétrant jusqu’à la moelle ont suffi pour faire périr non-seulement la tige empoisonnée, mais sa racine et ses rejetons.

Les autres poisons corrosifs offrent des résultats analogues.

L’opium, la noix vomique, l’acide hydrocyanique , la belladone, la ciguë, etc., qui semblent agir directement sur le système nerveux des animaux, sont aussi très-actifs sur les plantes, ce qui semble indiquer, comme M. Marcet le conclut de ses nombreuses expériences, qu'il y a dans ces êtres organisés uu système spécial analogue au système nerveux des animaux.

45a. Absorption dans les animaux. — Les recherches les plus récentes et les plus remarquables qui aient été faites sur ce sujet sont dues à M. Magendie ( Journal de physiologie expérimentale ) . Je regrette de ne pouvoir donner ici que la conclusion sommaire de ses nombreuses expériences. La faculté absorbante des vaisseaux dépend de l état de pléthore dans lequel ils se trouvent; elle est d’autant moindre que les vaisseaux sont plus remplis et plus distendus : par exemple, dans l’état ordinaire , un chien est tué en deux minutes environ par l’extrait de noix vomique placé dans la plèvre, tandis qu’il périt en moins d 'une minute lorsqu’on introduit le poison après une saignée qui diminue la tension des vaisseaux ; et, au contraire, il résiste pendant huit ou dix minutes si l’on injecte de l'eau dans les veines avant d’introduire le poison. M. Magendie a même observé qu’en injectant de 1’ eau autant que l’animal en peut recevoir sans cesser de vivre, il n’y a point encore d’effet produit après une demi-heure. Il est vrai que l’animal est alors avant de recevoir le poison dans un état de grande souffrance , et l’on pourrait dire qu’il ne meurt pas par le poison, parce qu’il est à moitié mort par l’eau dont on a rempli ses veines; mais l’expérience n’en est pas moins importante, surtout en admettant que la noix vomique enlève à l’instant le reste de vitalité à un animal qui est à moitié mort par une cause autre que la pléthore ; résultat qui a sans doute été vérifié par l’expérience.

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