GLACIS

lCAPraD*EAO.

par la banteor.

mm

Le produit de la hauteur par la distance des lames est à peu près constant, ce qui montre que les hauteurs sont sensiblement en raison inverse des distances; mais le produit, au lieu d'être à peu près 15, comme il serait dans un tube de 2 millimètres pour la température de 16 à 20% qui est celle des expériences de Simon, se trouve être seulement voisin de 10; c'est-à-dire que la

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hauteur de la colonne soulevée entre deux lames parallèles serait à peu près celle qui aurait lieu dans un tube dont le diamètre serait égal à la circonférence décrite sur la distance des lames. C^est un point qu'il serait important de vérifier par de nouvelle expériences.

Idumem iiicUBées. — La figure 9 représente deux lames inclinées qui se coupent suivant une ligne verticale : elles sont unies par deux charnières ce , et peuvent être écartées plus ou moins. Lorsqu^on les plonge dans Teau, le liquide doit monter à des hauteurs inégales en a et en &^ puisque les distances correspondantes des lames sont elles-mêmes inégales ^ et puisque les hauteurs sont, entre les lames, conune dans Içs tubes, en raison invo^ des distances. U est facile de démontrer par un calcul très-simple que le sommet de la colonne forme une hyperbole éqoilatère dont les asymptotes sont, d^une part, la commune înienecdon des lames, et de l'autre le niveau du liquide dans Wpe\ elles plongent.

Lsi Bgwe 10 représente deux lames qui sont de même inclinées Fane à Tautre ; 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 Thorixon. Lorsqu'on place entre ces lames une goutte d'eau qui les touche l'une 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, par la force de sa pesanteur qui la sollicite à glisser le long du plan incliné sur lequel elle repose.

T«bc0 eomiqves. — 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' [¥\G. 11 ) se précipite vers le sonunet du cône ou vers sa base, suivant qu'elle est terminée par deux naénisques concaves ou par deux ménisques convexes, et dans les deux cas on peut la retenir dans une position fixe en inclinant convenablement l'axe du cône dans un sens ou dans l'autre.

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

Les inflexions de la courbm^e dépendent de là forme des corps, n y a toujours ascension d'un liquide quand il mouille la surface, et dépi*ession quand il ne la mouille pas. C'est ainsi qu'une aiguille à coudre bien lavée à l'alcool se trouve mouillée par l'eau et enfonce lorsqu'on la pose légèrement sur la surface de ce liquide , tandis qu'elle surnage si elle est un peu graissée de manière à produire autour d'elle une dépression. Les insectes qui marchent ou plutôt qui glissent sur la surface des eaux seraient bientôt submergés y si un enduit particulier n'empêchait pas qu'ils fussent mouillés par ce liquide (Fig. 8).

8. Attraettoiis et répulsions qiti résultent de In enplllnrlté. — Les corps qui sont plongés dans les liquides ou qui flottent à leur surface présentent des phénomènes d'attraction et de répulsion assez remarquables pour qu'il nous semble nécessaire d'en citer quelques exemples.

Deux balles de liège posées mir l'eau et mouillées par ce liquide n'exercent aucune action l'une sur l'autre lorsqu'elles sont à une distance un peu grande ; mais dès qu'on les approche à une distance capillaire , c'est-à-dire à une distance assez petite pour que les surfaces du liquide soulevé autour déciles se touchent ou se croisent, il y a alors une attraction très-vive.

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.

Enfin deux balles dont l'une se mouille tandis que Tautre ne se mouille pas , se repoussent toujours lorsqu'elles arrivent à la distance capillaire (Fig. 22).

Les lames verticales présentent des phénomènes analogues.

On avait pensé d'abord que ces mouvements 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 dans d'autres milieux qui les enveloppent de toutes parts.

9. MiâËÊémÈmm ém U^mïém Mmire Us murftMM wUékm. — Lors-* qa^un disque solide est posé sur la surface d'un liquide, on ne peut plus le soulever horizontalement comme s'il était libre dans Tair, mais il £Eiut 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 contre-poids, et quand l'é^fiaUbre est établi, on approche une surface liquide jusqu'à l'instant où elle touche 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'adhésion. Ce procédé a été imaginé par Taylor, et les résultats qu'en ont obtenus Cigna, Guyton et beaucoup d'autres physiciens, ont donné naissance à de longues discussions. Nous nous contenterons de rapporter ici les résultats de M. Gay-Lussac. Pour détacher un disque de Terre de 1 1 S^'^'ySOO de' diamètre ,

ii a fsSixi différents poids suivant la nature des liquides, comme

on le TCHt dans le tableau suivant :

Un disque de même diamètre, de cuivre ou de quelque autre substance capable d'être mouillée parles 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. H est facile d'en concevoirla raison, car, en se soulevant, le disque emporte toujours une couche de liquide. L'effort des poids additionnels n'est donc pas appUqué 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

i4 LIVRE IV. — ACTIONS MOLÉCULAIRES.

que cette attraction, toujours très-sensible, est variable dans les divers liquides.

Lorsque la surface du disque est de telle nature qu'elle n'est pas mouillée par le liquide, comme il arrive, par exemple, pour le mercure et le verre , aloi^s 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 11 8™™, 366 de diamètre, on devait employer tantôt 296 grammes, tantôt 158, suivant qu'on mettait un temps 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. Cette conséquence paraît être sans exception : seulement, la cohésion du liquide est alors toujours plus grande que l'attraction que le solide exerce sur lui.

10. IMv«M mSttU de 1» capillarité. — Huyghens observa en 1672 (Journal des saçants^ page 111) 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 rençli de mercure, purgé d'aii* et retourné avec précaution, toute la colonne resta suspendue dans le tube ; il fallut plusieurs secousses légères pour qu'elle se détachât du sonunet et prît sa hauteur ordinaire de 28 pouces dans l'intérieur du tube. C'est évidemment un phénomène d'adhésion; il se reproduit toutes les fob que la surface intériem^ du tube est bien nette et l'appareil bien purgé d'air.

Don Casbois fit, vers 1780, tme remarque Importante pour la construction des baromètres. Ayant fait bouillu' le mercure pendant très-longtemps 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. On voit par ce qui précède que cette forme de ménisque doit avoir une grande influence sur la hauteur des barotnètres qui n'ont pas, conune 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 longtemps inconnue , et l'on doit à Dulong une observation qui l'explique complète-

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ment : Dulong a reconnu, par des expériences directes, qu'en pn)longeant Tëbullition du mercure à Fair, il se forme un oxyde qui se dissout dans le liqiude , et cette espèce de dissolution , asseî peu différente du mercure par sa densité, en est trèssen^lement différente par ses propriétés capillaires , puisqu'elle ifxjinert à la fin la propriété de mouiller le verre. Ainsi, pour £ûre de bons baromètres à cuvette, il faut, autant qu'il est possible, éviter le contact de Tair pendant Fébullitiou du mercure.

On doit au P. Abat Texpérience suivante : abc (Fig. 18) est un tube recourbé contenant du mercure ; le liquide s'y trouve d'abord au même niveau ac dans les deux branches ; mais si , après avoir un peu incliné ce tube de manière que le mercure monte vers c' 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 Wut^ et en même temps sa convexité est plus grande; l'autre reste plus bas, et sa convexité parait moindre. C'est un effet de b fonne des ménisques, qui montre combien il faut prendre de soins dans les observations barométriques, et combien il est nécessaire à chaque fob de vaincre par de légères secousses le frottement du mercure contre le verre. Pour que le liquide prenne sa véritable hauteur, il £aut, conune nous Tavons déjà dit, que le sommet de la colonne prenne sa véritable forme.

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 Tun contre Tautre des plans polis de verre, de marbre, etc., même quand les pressions de l'air sont supprimées. On l'observe pareillement entre les iolides 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^

11 De PeiidofliiioM. — Les phénomènes d^endosmose découyerts par M. Dutrochet méritent d'attirer toute Tatteiition des physiciens et des physiologistes. Pour en mieux faire cotnprendre le principe, nous décrirons d'abord Tinstrumeut au moyen duquel on peut les rendre sensibles, et que M. Dutrodiet appelle endosmomètre,

Vendosmomètre se compose d'un tube a (Fie. 23) , d'un réservoir évasé by et d'une cloison cd. Le tube est de verre; il peut avoir plusieurs décimètres de longueiu* et quelques millimètres de diamètre intérieur; le réservoir peut recevoir diverses formes et être de verre ou de métal; dans le premier cas, on le soude au tube , ou bien on y adapte celui-ci conune un bouchon à l'émeri siu* 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.

Voici maintenant les phénomènes que l'on observe quand, par exemple , la cloison est une membrane de vessie fortement ficelée sm* les bords du réservoir , et quand il y a de V alcool à l'intérieur et de Veau à l'extérieur. L'endosmomètre étant soutenu verticalement dans l'eau sans que la cloison touche le fond du vase, l'équilibre mécanique s'établit bientôt entré le liquide intérieur, le liquide extérieur et la tension de la cloison. Soient n le niveau de l'eau dans le vase, et n' le niveau de l'alcool dans l'instrument; après un quart d'heure, il y aura un changement considérable , le niveau n se sera élevé de plusieurs millimètres, puis il continuera de s'élever; et si le tube n'a que 4 ou Ô déci^ mètres de hauteur, on peut s'attendre qu'après un jour le liquide aura gagné le sonunet et coulera par^dessus 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 gonflement qu'elle éprouve. Enfin , l'eau s'est infiltrée à travers la vessie, car on la retrouve dans l'alcool , et elle s'est infiltrée malgré la

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pression qui tendait à la refouler en sens contraire, et qui tendait aussi à déprimer Talcoot pour le ramener à peu près au ni* Tcan extérieur /i. H y a donc endosmose de Veau à V alcool au mojen de la membrane d^ vessie, c^est-à-dire infiltration en SOIS cootraîre des pressions hydrostatiques. Si Ton faisait Tex* pénence dans un ordi^ inverse , en mettant Teau en dedans et Vakool en dehors, on ne peut guère douter que Teffet inverse ne se manifestât , et que le niveau intérieur de Teau ne baissât au-dessous du niveau libre de Talcool; il serait bon de le vérifier en y apportant quelques précautions qui ne 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 toiyours qu'il y a emdosmose , pourvu toutefois que l'on ait soin d'indiquer l'ordre d» liquides , et de ne pas exprimer simjdement qu'il y a endosmose entre deux liquides, mais endosmose de Vun à Vautre. M. Dutrodoet a reconnu :

V Qoïï j a endosmose de Teau à l'eau gommée, à l'acide acétiqoe, à l'acide nitrique, et surtout à l'acide hydrochlorique ; BMb qu'il n'y a pas endosmose d'un liquide à lui-même , non plus que de Veau pure à l'eau étendue d'acide suUiirique^ ou réciproquement ;

T Que diverses membranes végétales et animales jouissent à différents degrés des propriétés dont jouît 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- £iible degré. (Voy. j4nn, de Chim, et de Phys. , t. XXXV et XXXVII, et l'ouvrage de M. Dutrochet intitulé : De V Agent immédiat du mouvement i^ital^ etc. ).

Les forces capillaires telles qu'elles ont été considérées jusqu'à praent 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 do canal qui le contient, poiu* l'accumuler et l'étaler sur une grande surface tm peu plus élevée que le niveau primitif. Ainsi, quand on plonge dans l'eau l'extrémité inférieure d'un tube de verre un peu épais, ayant, par exemple, un centimètre de longueur et un millimètre de ^amètre intérieur , le liquide est bien soulevé jusqu'au somiliet, puisqu'il monterait jusqu'à 30 milli- 11. 2

mètres de hauteur; mais, arrivé là, il s'arrête et conserve une courbure dont toute la concavité est au-dessous du plan qui termine le tube.

La même impossibilité se manifeste aussi dans les canaux capillaires les plus irréguliers, w ( Pl. 24, Fie. 19) est une mèche de coton , une bande de drap ou une réunion de filaments capillaires quelconcpies, qui plonge dans Tenu par une de ses extrémités a ; le liquide la remplit bientôt, et lorsqu'on la courbe pour abaisser son autre extrémité b au-dessous du niveau n, on voit le liquide qui coule goutte à goutte comme dans un siplK)n très-étroit; mais dès qu'on relève un peu cette extrémité pour la remettre au niveau n , les gouttes cessent de se former et le liquide ne peut 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. C'est ce que Poisson a fait, en s' appuyant sur des considérations que nous regrettons de ne pouvoir développer ici. ( Voy. la NoU" celle théorie de Vaction capillaire de Poisson, p. 296.)

12. Indieations théoriques. — La théorie des phénomènes ca« pillaires 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, 1* à admettre dans chaque liquide une force de cohésion particulière , c'est-à-dire une force attractive entre les molécules voisines, et T à admettre entre les solides et les liquides une force d'adhésion^ c'està-dire \me 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 par la loi suivant laquelle elles décroissent à mesure' que la distance augmente, on conçoit que, faute de données sur ce point, on est condamné à choisir entre une fouie d'hypothèses également probables, ou du moins également pot* sibles, et que l'explication à laquelle on arrive dépend de l'hypothèse qu'on adopte. C'est ainsi qu'on a vu paraître d'abord les théories de Jurin , Clairaut , Segner , et plus tard celle de Laplace et celle du docteur Young. Jurin attribue l'élévatioa de l'eau dans les tubes capillaires à l'attraction de la partie annu-

bire du tube à laquelle le sommet de la colonne est contigu; Segner et le docteiu* Young considèrent les ménisques qui terminent les colonnes soulevées ou déprimées, comme des surfic€s t^astiques agissant par leurs tensions; Clairaut, sans entrer dans l'explication détaillée des phénomènes , s'élève en quelque sorte au-dessus de toutes les hypothèses par la fécondité de son anahse, et démontre ce résultat remarquable, savoir : que si la foi d'attracttou de la matière du tube sur le fluide ne diflere qiie par son intensité de la loi de l'attraction du fluide sur luimême, 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 fecile de s'assurer que le fluide aura dans le tube une sm*face horizontale, et qa^il ne s^ élèvera pas au-dessus du niveau. Si les deux intensités sont égales, la surface du fluide dans le tube sera concave, èe\aîonne d'une demi-sphère, et il y aura élévation du fluide. Si Tintent de l'attraction du tube est nulle ou insensible , la sarÛÊce du fluide dans le tube sera convexe , de la forme d'une demi-sphère, et il y aura dépression du fluide. Entre ces deux Smites, la surface du fluide sera celle du 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. Laplace admet que les forces attractives qui produisent les phénomènes capillaires décroissent avec une telle iTipidité, qu'elles sont nulles à des distances sensibles ; et quand un hquide s'élève dans un tube, il suppose qu'une couche infiniment mince de ce Equide 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 l'ensemble des phénomènes capillaires {Mécanique céleste , Supplément au X® Uvre ). Enfin , Poisson a introduit dans les équations générales les variations rapides de densité que les liquides éprouvent près de leurs surfaces librai ou pr^ des parois qui les limitent, et cette considération importante lui a servi à établir une théorie nouvelle qui se trouve à Tabri des objections que le docteur Young avait élevées contre la théorie de Laplace.