QUATRIÈME PARTIE

De la mesure de la Chaleur , et des causes qui la produisent.

Du Calorique spécifique.

258. Des quantités de chaleur et des moy ens de les comparer. — Nous admettons comme un principe évident de lui-même que, pour produire un même effet, il faut toujours une même quantité de chaleur. Par exemple , un kilogramme de fer étant h la température de io°, s’il passe d’une manière quelconque à la température de n°, nous admettons qu’il reçoit toujours la même quantité de chaleur, soit que cette chaleur lui vienne du soleil ou d’un foyer , soit qu’elle lui vienne du contact ou du rayonnement d’un corps quelconque. De même un kilogramme de glace à o , prend toujours la même quantité de chaleur pour se fondre > quelles que soient les circonstances de la fusion; et un kilogramme d’eau à ioo° prend toujours la même quantité de chaleur pour se vaporiser, soit que l’évaporation soit lente ou rapide. Pour que l’effet soit le même, il ne suffit pas toutefois qu’il se produise sur des masses égales de la même matière , mais il faut que cette matière ,

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identique par sa nature , soit identique aussi par l’arrangement de ses molécules. Ainsi, deux masses égales de fer, autrement travaillées , plus ou moins écrouies ou plus ou moins forgées, pourraient bien prendre des quantités de chaleur différentes pour passer de jo à n°; deux poids égaux de glace , pour entrer en fusion , pourraient bien prendre aussi des quantités de chaleur différentes, si l’un était , par exemple , de la glace compacte , et l’autre de la neige ou de la glace pilée; enfin , une même quantité d’eau peut bien prendre en se vaporisant des quantités de chaleur différentes, suivant qu’elle se vaporise à o, par exemple, ou à ioo° de température.

D’après ce principe fondamental , nous pourrons comparer des quantités de chaleur données , toutes les fois que nous pourrons les appliquer successivement à produire un même effet , c’est -à-dire à élever la température d’un corps, ou à liquéfier un solide , ou à vaporiser un liquide. Mais comme il faut pour cela que le calorique sorte des corps où il se trouve , pour passer dans les corps où il doit produire un de ces effets , il en résulte que nous ne pouvons jamais comparer les quantités totales ou absolues de calorique que possèdent les corps ; car nous ne pouvons jamais les épuiser de tout le calorique qu’ils contiennent. Nos mesures sont restreintes aux seules quantités de chaleur que nous pouvons faire sortir des corps.

On dit qu’une substance a plus ou moins de capacité pour la chaleur , suivant qu’elle exige plus ou moins de chaleur pour éprouver un changement de température donné , un changement de i° , par exemple ; et cette quantité de chaleur s’appelle elle-même la chaleur spécifique de la substance. Sa capacité sera constante lorsqu’à poids égal il faudra des quantités égales de chaleur pour élever sa température de i° en un point quelconque de l’échelle thermométrique, c’est-à-dire pour la faire passer de o à i®, de i® à 2°, et de ioo° à loi®, de 200° à 201 , etc. Ainsi le

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fer, par exemple, n’a pas une capacité constante , mais une capacité variable et croissante , parce qu’un kilogramme de fer exige une certaine quantité de chaleur pour passer de o à 1 0 , il eu exige un peu plus pour passer de i oo h i o i , plus encore pour passer de 200 à 201 , etc. Le rapport de ses capacités pour deux points donnés de l’échelle, à o, par exemple, et à 5oo°, est lo rapport des quantités de chaleur qu’il exige en chacun de ces points pour éprouver des changemens égaux de température. En général , le rapport des capacités de deux substances n’est autre chose que le rapport de leurs chaleurs spécifiques, c’est-à-dire le rapport des quantités de chaleur qu’elles prennent à poids égal et au même degré, pour éprouver des changemens égaux de température. On a coutume de rapporter toutes les capacités à celle de l’eau prise pour unité ; ainsi , quand on dit que la capacité d’une substance est 2,5,4» etc., cela signifie ( à moins qu’on ne prévienne du contraire ) que sa capacité est 2 , 3 ou 4 fois celle de l’eau. On dirait de la même manière et dans le même sens que la chaleur spécifique d’un corps est 2 , 3,4» etc. D’après ces définitions, il sera facile de comprendre les méthodes et les instrumens que l’on emploie pour déterminer les capacités ou les chaleurs spécifiques de différens corps.

259. Calorimètre de Lavoisier et de Laplace. — Une coupe de cet instrument est représentée dans la Figure 204 s il se compose de trois vases de tôle ou de fer-blanc c , c, et c2 , dont le plus grand c enveloppe le moyen C, , et celuici à son tour enveloppe le plus petit. L’intervalle qui sépare le premier du second se remplit de glace dont l’eau de fusion s’écoule par le robinet r, et l’intervalle qui sépare de toutes parts le second du troisième est pareillement rempli de glace pilée dont l’eau de fusion s’écoule par le robinet r. Ainsi , le calorique extérieur est arrêté et absorbé par la première cofehe de glace, et ne peut jamais pénétrer jusqu’à la seconde couche pour y opérer une fusion} de

même le calorique intérieur, celui qui sort de la substance enfermée dans le petit vase, est entièrement absorbé par la seconde couche de glace , et employé à la fondre , sans pouvoir jamais passer dans la première couche , et , à plus forte raison , sans pouvoir jamais se perdre à l’extérieur. D’après cela, rien 11’est plus facile à comprendre que l’usage de cet instrument pour résoudre les questions relatives à la capacité.

Pour savoir , par exemple , si la capacité du fer est constante, on chauffe un boulet h la température de 5o°, on le met très-rapidement dans le vase, on ajuste les couvercles , et on recueille toute la quantité d’eau qui s’écoule par le robinet r , pendant que le boulet descend à la température o; ensuite on refait la même expérience après avoir chauffé le boulet h 100, i5o, 200, etc. Les quantités de chaleur abandonnées sont entre elles comme les quantités de glace fondues ou comme les quantités d’eau qui s’écoulent; et il est facile de voir qu’elles ne sont pas entre elles comme les nombres 1 , 2,3,4» etc. , mais dans une proportion plus rapide ; ce qui prouve que la capacité du fer est croissante dans la même proportion.

Pour déterminer les capacités des différens corps , on les chauffe tous successivement à la même température , et on recueille les quantités d’eau qu’ils fournissent en retombant à la température o. S’ils ont tous le même poids, leurs capacités sont comme les quantités d’eau qui s’écoulent; sinon il faut tenir compte du rapport des poids.

Pour les liquides , on détermine d’avance les capacités des flacons dans lesquels ils doivent être enfermés.

Au lieu du calorimètre , on peut employer un puits de glace , comme on le voit figure 2o5; cette méthode offre même de l’avantage , à cause de l’eau qui reste dans le calorimètre pour imbiber toute la couche de glace pilée qui enveloppe le corps.