LIVRE II

DE LA CHALEUR

191. Les densit/îs calculées se déduisent des combinaisons chimiques , par des considérations dans le détail desquelles nous ne pouvons entrer ici.

192. Si l’on représente par d la densité d’un gaz à la température o, sous la pression de 760'"™, et par d' la densité du même gaz à la température de t° , sous la pression h , il est très-facile de trouver la relation qui existe entre les deux densités , les deux pressions et les deux températures. En effet, prenant, par exemple, 1 centimètre cube du gaz dans les premières circonstances, ce centimètre cube deviendra 1 -)- at, en passant à la température t [a étant le coefficient de dilatation 0,00075) , et en passant de la pression 7605 la pression h, ce volume deviendra

(1 -fat) 760,

puisque les volumes sont en raison inverse des pressions. Or, le poids restant le même, les densités sont en raison inverse des volumes , donc

d’où

D D76o (1 -f- at)'

Un autre gaz dont la densité serait d, à la température o , sous la pression de 760 , et d', à la température £ , sous la pression h , donnerait pareillement

où il résulte

D 1 Dl 760 (i -|- at)’ d' d

c’est h-dire que les densités des gaz conservent le même rapport h toute température et h toute pression. Ainsi , à

r° PART. , CIIAP. VI. — DENSITÉS. 287

la température rouge , comme la température 0 , sous la pression de 100 atmosphères, comme sous la pression d’une seule atmosphère , la densité de 1 hydrogène , par exemple, sera toujours 0,0688 ou environ de la densité de l’air, soumis aux mêmes circonstances. Cette vérité fondamentale est facile h comprendre directement , lorsqu’on se rappelle que la loi de Mariottc , pour la compression, et la loi de M. Gay-Lussac , pour la dilatation , sont deux lois communes à tous les gaz , quelle que soit leur nature.

iy5. Avec les données précédentes , on peut trouver, par un calcul très-simple, la densité d’un mélange gazeux, formé dans des proportions connues en poids ou en volumes. Réciproquement , la densité d’un mélange étant connue , on en peut déduire la densité, le poids ou le volume de l’un de ses élémens , lorsque toutes les autres choses sont déjà déterminées.

194. Densité de l’eau distillée. — Tous les corps changent de volume à chaque instant , par l’influence de la chaleur; ainsi à chaque instant ils changent de densité. Mais dans la loi de ces variations , l’eau présente une exception remarquable : à partir de o , lorsqu’on élève sa température, elle se retire sur elle-même, au lieu de se dilater, et elle se retire de plus en plus, jusqu’à la température d’environ 4°; ensuite , en la chauffant davantage, elle commence à éprouver une expansion, comme font tous les autres corps , et , dès cet instant , sa dilatation est continuellement croissante jusqu’à l’ébullition. Vers la température de 4° » l’eau éprouve donc un maximum de contraction. Ce phénomène est frappant , lorsqu’on l’observe sur lin thermomètre à eau , dont chaque degré occupe une assez grande étendue. Ce thermomètre descend comme le thermomètre à mercure , lorsqu’on les plonge ensemble dans un bain liquide, qui est, par exemple , à 10’, et que l’on refroidit peu à peu; mais, aux approches du 4° degré, le refroidis-

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sentent augmentant, et le thermomètre à mercure continuant de descendre, on voit le thermomètre h eau qui remonte, comme si on le chauffait, et qui remonte ainsi jusqu’à la température de la glace. En poussant le refroidissement plus loin , l’eau du thermomètre se gèle , et prend tout à coup un accroissement de volume très -considérable; on peut donc présumer qu’à partir de 4° les molécules liquides commencent à s’écarter l’une de l’autre , et qu’elles se préparent en quelque sorte à prendre les positions respectives qu’elles doivent avoir pour passer à l’état solide. L’eau qui tient en dissolution quelques sels, ou d’autres substances étrangères, paraît présenter encore les propriétés du maximum de contraction et de l’accroissement de volume, par la congélation; mais, comme elle se gèle à une température plus basse que o , c’est aussi à une température plus basse que 4° qu’elle éprouve son maximum de contraction. Ces phénomènes ne semblent d’abord que des exceptions fortuites et de peu d’importance ; mais nous verrons plus tard qu’ils ont une grande influence sur la distribution de la chaleur dans l’étendue des mers et de tous les conliuens. C’est par là que dans les latitudes élevées, les rivières, les lacs et les mers "peuvent rester liquides à une certaine profondeur ; c’est par là que les êtres vivans qui peuplent les eaux peuvent se conserver dans toutes les saisons et se perpétuer; c’est par là enfin qu’il s’établit une circulation de chaleur entre les pôles et l’équateur , et une température moyenne qui est plus modérée dans tous les climats.

Le point précis du maximum de contraction , et les différentes densités de l’eau , à diverses températures , ont été l’objet d’un grand nombre de recherches. Enlre tous les résultats qui ont été donnés par tant d’habiles observateurs, nous choisirons ceux de M. Hallstrom, qui se recommandent par la rigueur de la méthode , et par l’exactitude des expériences. Yoici le tableau de ses résultats.

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Densités et volumes de Veau de o à ?o° centigrades.

Teni përatuit