TRANSFORMATIONS PHYSIQUES DE LA MATIÈRE

5. Changements d états.. — La matière se présente à nous sous trois états : l’état solide, l’état liquide, l’état gazeux. L’étude des transformations physiques d’une substance simple ou composée, l’étude de ses changements d’état, constitue un point important de son histoire.

Le passage de l’état solide à l’état liquide peut être effectué soit par voie de fusion , soit par voie de dissolution ; le passage inverse est la solidification. On désigne sous le nom général de vaporisation le passage d’un corps de l’état liquide à l’état gazeux ; la condensation ou liquéfaction est le phénomène inverse.

Enfin nous devons rapprocher des changements d’état les modifications que les corps solides éprouvent dans leur structure sous l’influence de la chaleur ou des actions mécaniques.

6. Fusion. Solidification. — Le passage de i’état solide à l’état liquide, lorsqu’il s’effectue sous l’action de la chaleur, porte le nom de fusion.

Nous rappellerons qu’on appelle température de fusion, ou point de fusion, la température à laquelle s’effectue ce passage, température qui reste constante pendant toute la durée du changement d’état; le point de fusion est une des données caractéristiques d’un corps.

La température de solidification d’une substance est en général la même que la température de fusion.

Il peut se faire cependant que la température d’un liquide s’abaisse au-dessous de sa température de fusion, sans que le changement d’état,

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se produise. On dit qu’il y a surfusion. Nous observerons ce fait particulièrement avec le phosphore, le soufre, l’eau, un grand nombre de métaux. La surfusion peut cesser sous l’influence d’actions mécaniques, le frottement d’une baguette de verre contre les parois du tube, par exemple, mais, dans tous les cas, elle cessera, comme l’ont montré les belles expériences de M. Gernez, lorsqu’on introduit au sein du liquide une parcelle solide de la substance.

7. Détermination du point de fusion. — On introduit dans Un tube en verre mince la matière à étudier et un petit thermomètre. Le tube étant plongé dans un bain d’eau, d’une dissolution saline, de paraffine, etc., on élève graduellement la température du bain jusqu’à ce que le corps commence à fondre. Maintenant constante la température du bain, on agite le liquide du tube avec le thermomètre et on observe la température stationnaire qu’il indique.

La détermination de la température de solidification est fréquemment substituée à la détermination de la température de fusion. Elle exige quelques précautions spéciales pour se mettre à l’abri de la surfusion. Nous indiquerons, comme exemple, la méthode employée par M. Gernez pour déterminer les températures de solidification des diverses variétés de soufre.

La substance est maintenue en fusion dans un petit tube de verre à l’aide d’un bain de paraffine; puis on abaisse la température de ce dernier un peu au-dessous de la température de solidification présumée ; le liquide se surfond, on détermine la solidification en introduisant dans le liquide une aiguille de verre à laquelle adhère une parcelle solide de la matière. Un petit thermomètre, plongé dans le liquide, indique la température de solidification. On recommence la même expérience en prenant comme température du bain la température maxima indiquée par le thermomètre; on observe un nouveau maximum au moment de la solidification. Au bout de deux ou trois opérations, l’écart entre la température du bain et le maximum thermométrique observé au moment de la solidification ne sera plus que d’une fraction de degré.

La détermination de la température de fusion des métaux qui fondent à température élevée, présente d’assez grandes difficultés, sur lesquelles nous reviendrons en étudiant les métaux.

8. Vaporisation. Point a ébullition. — Lorsqu’on a dressé la table ou la courbe des tensions maxima des vapeurs émises par un liquide aux diverses températures, il suffit, pour avoir la température d'ébul-

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lition normale du liquide, de calculer à quelle température la tension maxima est égale à 760 millimètres; mais le plus souvent on détermine

cette température d’ébullition directement.

L’appareil suivant, indiqué par M.

Berthelot, convient à ce genre de détermination. La figure ci-contre (fig. 2) dispense de toute description.

S’il s’agit de liquides bouillant à températures élevées, on pourra employer la méthode de MM. IL Sainte-Glaire-Deville etTroost. L’ébullition du liquide est obtenue dans une bouteille en fer; dans la vapeur plonge le réservoir d'un thermomètre à air.

9. Applications. — Pour maintenir un corps à température constante, on s’appuie sur ce que, pendant toute la durée de l’ébullition d’un liquide, sous pression constante, la température reste invariable. On se servira avantageusement, à cet effet, d’un vase métallique sur lequel la vapeur n’aura pas d’action chimique, et en ayant soin de condenser les vapeurs de façon que le liquide retombe constamment dans la chaudière, la température du corps plongé dans la vapeur pourra être maintenue constante pendant fort longtemps. En choisissant des liquides que l’on peut se procurer purs en assez grande quantité, on disposera d’une échelle de températures assez étendue :

Éther ... 35°

Sulfure de carbone 45°

Chloroforme 60°, 8

Alcool méthylique 66°, 5

Alcool ordinaire 78°, 4

Eau 100°

Alcool amylique 130°

Aniline., 185®

Pour les températures plus élevées, on emploiera des bains de vapeur de mercure (360°), soufre (440°), de sélénium (665°), de cadmium (860°), de zinc (930°). On se servira à cet effet d’une bou-

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teille en fer (fig. 3), fermée par un couvercle à vis et portant, soudé latéralement, un tube en fer incliné de bas en haut dans lequel s’effectuera la condensation des vapeurs. La bouteille, enveloppée d’un fourneau en terre, est chauffée avec une forte lampe à gaz. Les bouteilles sont munies les unes de tubes qui les traversent horizontalement, d’autres de tubes verticaux soudés au couvercle, immergés dans la vapeur, et dans lesquels on introduira soit des tubes de verre, de porcelaine, soit des tubes scellés dans lesquels s’effectueront les réactions.