CHAPITRE III

De la dilatation des gaz.

1G1. C’est àM. Gay-Lussac que nous devons la détermination exacte de la dilatation des gaz. Son appareil est représenté figure 170; il se compose d’une caisse en ferblanc BBr, qui repose sur un fourneau v’ ; deux ouvertures latérales et opposées v et v' sont destinées h recevoir , l’une un thermomètre h mercure bst , l’autre le tube à air U il* ; ces deux inslrumcns sont dans la même couche horizontale , h quelque distance au dessous du niveau nn du liquide contenu dans la caisse. Le couvercle ce1 est percé de trois ouvertures; deux donnent issue à la vapeur, et celle du milieu reçoit un thermomètre vertical, dont la boule b " descend au même niveau que les boules Z>et V . Tout l’appareil peut être mis à la température o,et ensuite élevé graduellement de degré en degré jusqu’à la température de l’ébullition de l’eau; ensuite, pour faire une contreépreuve, on peut le laisser refroidir lentement, et redescendre du point d’ébullition , en passant par les mêmes degrés. Chaque température doit être maintenue fixe pendant assez long-temps pour que l’on puisse observer les thermomètres et le tube à air b1 it

162. Voici maintenant les données d’où l’on peut conclure la dilatation. Le tube à air bril’ {Fig. 172 ) est un tube gradue , c’est-à-dire qu’il est divisé en parties de capacités égales, et que l’on connaît le nombre de ers parties qui sont contenues dans la boule, à une température

donnée. De d en df il y aura , par exemple , 100 parties , et l’on saura qu’à la température o , la boule et le tube jusqu’en d contiennent 1000 de ces parties. Par la dilatation , chacune de ces parties va s’agrandir; mais, la dilatation étant uniforme , chacune s’agrandira de la même quantité; elles resteront égales , et le volume dilaté de la boule, jusqu’en d, contiendra encore dix fois le volume dilaté du tube, de den d' . Il suffit d’introduire dans ce tube de l’air parfaitement sec , et d’en déterminer à chaque instant le volume , la pression et la température. Pour y introduire l’air sec, on le remplit d’abord de mercure, et on l’adapte à un tube plus large {Fig. 171), contenant des fragmens de muriate de chaux; un fil de fer f, que l’on peut enfoncer ou retirer, traverse le grand tube, pénètre dans le petit, et peut même arriver jusqu’à la boule. En inclinant un peu l’appareil , le mouvement du fil fait tomber successivement des gouttes de mercure , et l’air sec du grand tube passe , pour en prendre la place. On arrête l’opération, lorsqu’il ne reste plus qu’une petite colonne de mercure i , qui doit servir d’index. C’est alors que l’on dispose le tube dans la caisse de fer-blanc , comme il est représenté ( Fig. 170.)

Le volume de l’air intérieur est donné par la position de l’index.

Sa pression est donnée par la hauteur du baromètre , que l’on observe avec soin pendant toute la durée de l’expérience.

Enfin sa température est donnée par les deux thermomètres bt et b" t" ; car on prend toutes les précautions nécessaires pour que la couche horizontale vv' soit à la même température dans toute son étendue , et l’on a grand soin de retirer ou d’enfoncer les tiges des thermomètres et celle du tube à air , pour que l’on puisse apercevoir seulement dans chaque observation l’extrémité des colonnes thermopiélviques et celle de l’index.

Lorsque la température s’élève , le volume de l’air aug-

Irc PART., CHAP. Ilf. - DILATATION. 2

mente; il occupe dans le tuhc un plus grand nombre de divisions , et chacune de ces divisions est elle-même plus grande , h cause de la dilatation du verre. On peut donc , en faisant les corrections convenables , déterminer pour chaque degré de température le volume correspondant de l’air, et conclure sa dilatation.

M. Gay-Lussac a démontré de cette manière :

i° Que la dilatation de l’air est uniforme depuis o jusqu’à ioo° ;

2° Qu’elle est pour chaque degré la 267e partie, ou les 0,00075 du volume à o ;

5° Que tous les gaz se dilatent uniformément comme l’air, et que, pour tous, le coefficient de dilatation reste le même; il est toujours pour chacun d’eux les 0,00675 du ■volume à o.

Tandis que M. Gay-Lussac, en France , découvrait ces lois remarquables , M. Dation , à Manchester , parvenait au même but.

i65. MM. Dulong et Petit ont étudié la dilatation des gaz pour des températures plus basses que o et plus hautes que ioo°. Ce travail a été le point de départ de ces habiles physiciens , dans les recherches qu’ils ont faites sur la chaleur, et qui constituent les plus belles découvertes expérimentales dont la théorie de la chaleur se soit enrichie dans ces derniers temps.

Depuis o jusqu’à — 56°, la dilatation de l’air rapportée au thermomètre à mercure est encore uniforme et la même qu’entre o et ioo°. Au-dessous de — 36 ’, le mercure est trop près de son point de congélation pour qu’on puisse l’employer à la mesure des températures.

Depuis ioo° jusqu’à 56o° , la dilatation de l’air devient décroissante , quand on la rapporte au thermomètre à mercure ; c’est-à-dire que pour chaque degré, et par conséquent pour chaque accroissement égal de volume que prend le thermomètre, l’air prend des accroisscmens de volume

qui deviennent de plus en plus petits. Réciproquement, au dessus de ioo°, les dilatations du mercure sont croissantes, par rapport aux dilatations de l’air. D’après cela il semble qu’on doive être fort embarrassé de décider entre le mercure et l’air , pour savoir auquel des deux appartient l’irrégularité. Mais si l’on considère que tous les gaz se comportent exactement comme l’air , et que d’ailleurs l’état gazeux a en lui-même quelque chose de plus permanent que l’état liquide , qui n’est qu’un état passager, on comprendra facilement que c’estla dilatation de l’air qu’il faut prendre pour type, et que c’est à elle qu’il faut rapporter les dilatations de tous les corps. Nous reviendrons sur ce sujet dans le chapitre 7 , en traitant de la comparaison que l’on peut faire des diverses échelles thermométriques. Mais , dès ce moment , nous allons rapporter le tableau des comparaisons qui ont été faites par MM. Dulong et Petit, de la marche relative des thermomètres à air et à mercure , depuis la température de ioo° jusqu’à la température de 56o° , qui est celle de l’ébullition du mercure.