DILATATION DES CORPS PAR LA CHALFXR

par une boule A ; supposons que la boule' et une partie du tube aient été remplis d’un liquide qu’on a coloré, afln’dele rendre mieux visible. Soit C le niveau du liquide dans le tube. Si l’on expose la boule à l’action de la chaleur, en la plonj^cant , par exemple , dans l’eau bouillante , on verra le niveau du liquide monter rapidement de C vers li. Tel est le principe de la construction des t/iermonictres , ou des instruments destinés à indiquer le degré de chaleur. La manière de les graducTj cl les précautions qu’il faut prendre pour les bien construire, se trouvent exposés dans tous les traités de physique auxquels nous renvoyons nos lecteurs.

29. — Les changements do ‘dimensions des corps solides, produits*par les variations de température, sont beaucoup moins sensibles,' et par conséquent moins faciles à observer que ceux dc^s corps à l’état liquide ou aériforme. La maiâère dont les charrons s’y prennent pour serrer les roues des voilures offre cependant un exemple remarquable de ce phénomène. Le cercle, de fer qui doit entourer la roue a d’abord un diamètre un peu moindre que celui de la roue môme : on le soumet à une température très-élevée, qui le dilate au point de lui permettro d’entourer la roue facilement. Après qu’on. Tu fixé, il se refroidit, se contracte , et par la pression qn’il exerc», assujettit solidement les jar.tcs cl les autres pièces de la roue.

30. — Il arrive souvent que le bouchon d’une bon-. * teille ou d’un flacon se trouve tellement engagé qu’on risquerait de briser le vase dans les efforts qu’on ferait pour le déboucher. Dans ce cas, si l’on entoure

le col de la bouteille d’un linge humecié avec' de l’eau chaude , le verre se dilatera , le col prendra uii plus' grand diamètre , cl l’on pourra sans peine tirer â soi le bouchon.

31. — On a appliqué d’une manière très-ingénieuse , il y a peu d’années, le principe de la contraction des métaux par l’abaissement de température , au redressement de murailles qui penchaient et menaçaient ruine. Au Conservatoire des arts et métiers de Paris , le poids d’un toit avait fait fléchir deux murs opposés <jui se trouvaient pencher l’un et l’autre vers l’extérieur du bâtiment. M. Molard imagina , pour les redresser, de tirer parti de la force iri'ésistibleavec laquelle les métaux se contractent par le refroidissement. On. établit des barres de fer parallèles entre elles , qui traversaient perpendiculairement les deux murs d’outre en outre , et portaient des écrous à leurs deux extrémités. On échauf^ fait fortement ces barres, en ayant soin do serrer toujours les écrous à l’extérieur des murs. Les barres , en SC refroidissant , diminuaient de longueur, les écrous opposés deux à deux tendaient à se rapprocher, et à ramener les deux raqrs dans la position verticale. En répétant alternativement celle opération , d’abord avec un système de barres , puis avec Un autre système de barres intermédiaires, on finit ^ar obtenir un succès complet; • •

^2. — Puisque les corps situés à la surface du ‘globe sont sujets à des variations continuelles de teuipérature , il s’ensuit qu’ils éprouvent sans cesse des changements dans leurs dimensions. Us se contractent en. hiver et se dilatent en été ; leur volume

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augmente pendant la chaleur du jour, et diminue durant le froid de la nuit. Le plus souvent nous ne prenons pas garde à ces curieux phénomènes qui échappent à nos moyens vulgaires d’observation. Cependant les mômes cITcts deviennent très-sensibles dans certains cas qui nous sont familiers. Par un temps chaud, la chair se gonfle , les vaisseaux paraissent engorgés, la peau devient tendue. Au contraire , lorsque le corps a été exposé à l’air froid, la chair semble se contracter, les vaisseaux se rétrécissent et la peau se ride.

33. — Nous avons remarqué que la diminution de volume des corps* par l’abaissement de température est une preuve concluante de la porosité de toutes les substances matérielles sans exception ; mais cette preuve n’est fias la seule , puisqu’un grand nombre de corps se laissent comprimer jiar l’action de forces purement mécaniques. Il convient d’entrer à ce sujet dans quelques nouveaux détails.

Supposons qu’on mette flotter un disque de liège à la surface de l’eau contenue dans un vase , et qu’on ajuste autour de ce disque un gobelet vide et renversé dont l’eau viendra affleurer les bords. Une certaine quantité d’air se trouvera confinée dans le gobelet , et isolée du reste de la masse atmosphérique. Si l’on presse le gobelet de haut en bas , de manière à l’immerger complètement, on remarquera que l’eau ne lejemplit pas en totalité , à cause de l’obstacle que lui oITre l’impénétrabilité de l’air qui s’y trouve renfermé. Cette expérience lîous apprend donc déjà que l’air, quoiqu’une des substances les plus subtiles que nous connaissions, possède

coiiimc les autres substances matérielles la propriété d’élrc impénétrable. 11 exclut fibsolumcnt tout autre corps de l’espace qu’il occupe en un instant donné.

Mais encore bien que l’eau ne .remplisse pas le gobelet , on remarque, d’après la position du flotteur de liège; que son niveau, dans l’intérieur du vase immergé, s'est élevé au-dessus des bords, et que de fait elle a renipli une partie de la capacité de ce vase, en forçant la masse d’air à diminuer de volume. Get effet a pour cause la pression de la couche d’eau comprise entre le plan de niveau du liquide dans le gobelet immergé , et le plan de niveau du même liquide à l’extérieur du gobelet. On voit donc que l’air est susceptible de diminuer de volume par suite d’une pression mécanique , indépendamment de l’action de la chaleur. En d’autres termes , l’air est un corps compressible.

On prouve aisément que l’effet dont il s’agit est dû à la pression du liquide, en montrant que si la pression est accrue , la masse d’air subit dans son volume une diminution proportionnelle ; et au contraire que si la pression diminue , il en résulte un accroissement proportionnel dans le volume de la masse d’air. Pour cela il suflit d’enfoncer le gobelet davantage , ou de le laisser renmnter un peu : la pression devenant ainsi plus grande ou plus faible , on verra le flotteur de liège monter ou descendre dans l’intérieur du gobelet ^ et finalement si ce vase est ramené é son ancienne position , l’air aura repris son voltime primitif. . .

34. — Celle dernière circonstance prouve que l’air est doué d’élasticité. S’il était simplement compres-

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sible , et iwm) élastique, il consorverail le volume au- ^ueLil aurait été réduit par la pression du liquide ; mais tel n'est pas le cas t à mesure que la pression dimipue, Tair, en vertu de sa force élastique , tend à reprendre, et reprend effectivement . son ancien volume. .

i; IJl ne serait pas difficile dé démontrer que la présence de l'air, dans les expériences précédentes, est bien la caqse qui met obstacle à ce que l'eau remplisse le gobelet. Pour cela , pepdanl xpie ce vase est plongé dans le liquide, il suffirait de l'incliner de manière à ce que le plau du niveau de l'eau , dans l’intérieur du gobelet vint en affieorer le bord.^ £n augmentant tant soit peu lïnclinaison , on: verrait l’air s’échapper du gobelet, remonter en forme de bulles jusqu’à la surface extérieure idu> liquide. £ii rëlablissant ensuite le 'gobelet .dans la position verticale qu’il occupait auparavant, on remarque-'-' rail que le flotteur de liège monle plus haut qu’il ne montait avant qu’on eflt laissé une certaine portion d’air s’échapper. L’espace. que cette porlton occupait est iftaiotenantirem{die, par l’eau. Ou. pourrait répéter la même expérience jusqu’à ce que toqtPàic se fût échappé, et. alorS( l’eau remplirait complètement là capacité du vase. > - t

35. Les liquides sont » peu compressibles par r.action des fonces mécaniques, quOidaiis la plupart des traités d’bydrostatique, on les considère comme absolument ineompressibies. Effectivement, pour les comprimer d'une manière tant soit peu sensible, dl ‘faut employer des forces de oompresstoo très-intenses. La question de la compressibHilé des liquides

avait élé soulevée à une époque déjà ancienne dans les annales de la science. Il y a environ deux siècles que des expériences furent faites à Florence, par l’académie del Cimenlo, dans la vue de s’assurer si l’eau est compressible. On remplissait de ce liquide une splièred’or creuse, dont l’ouverture était ensuite parfaitement scellée , puis l’on soumettait cette sphère à ditTérentes pressions qui en changeaient un peu la figure» Or, on démontre en géométrie qu'une surface sphérique ne peut changer de figure sans qu’il en résulte une diminution dans le volume qu’elle circonscrit. De là on concluait avec raison que si la sphère ne crevait pas en se déformant, ou si l’eau ne trouvait pas une issue par les pores du métal, la compressibilité de ce liquide serait par cela mémo établie. Le résultat de l’expérience fut que l’eau s’échappait ciTcclivement par les pores, et recouvrait la surface du globe métallique, en offrant l’apparence d’une rosée ou d’une vapeur condensée par le refroidissement. Mais cette expérience n’était pas concluante pour établir l’incompressibilité. Il aurait fallu pouvoir mesurer exactement le volume de l’eau échappée par la transsudation, et la diminution de volume résultant de lar déformation du globe. Si la première quantité était moindre que la seconde, il en résultait que l’eau restée dans le globe avait été comprimée, nonobstant la transsudation d’une portion du liquide. Mais ce genre d’expérimentation ne se prêtait pas à des mesures aussi délicates et aussi précises 5 en conséquence, elle ne prouvait rien quant à la question de la cempressibilité do l’eau. L’expérience n’en était pas moins très-curieuse, en ce

EXPANSIBILITÉ.DES GAZ. 33

qu’elle élablissait la porosité tl’une substance aussi dense que l’or, et aussi compacte en apparence.

36. — Plus lard on a prouvé directement la compressibilité de l’eau et de plusieurs autres liquides. En 1761, Canton communiqua à la Société royale de Londres les résultats de diverses expériences destinées à constater ce fait. Il employait un tube de verre terminé par une boule, semblable au tube thcrmomélrique décrit dans rarliclc *28, et il rémiMissait la boule, ainsi qu’une partie du tube, d’un liquide bien purgé d’air. Il le plaçait ensuite dans un appareil nommé par lui condensateur, et disposé de manière ù lui donner les moyens de soumettre la surface du liquide dans le tube à des pressions trèsintenses exercées par un air puissamment condensé. Il trouva que le niveau du liquide dans le tube s’abaissait d’une quantité sensible par suite de la pression. La même expérience lui servit à établir le fait que les liquides sont élastiques -, car, en faisant disparaître la pression, le liquide reprenait son niveau originaire cl ses premières dimensions.

37. — Cependant, comme nous en avons fait la remarque, rélaslicilé n’accompagne pas toujours la compressibilité. Un morceau de plomb ou de fer diminue de. volume sous les coups de marteau, et ne reprend pas son volume primitif après le choc.

38. — Cerlains cerps ne sont maintenus à l’étal de densité dans lequel on les rencontre communément, que par l’action constante d’une pression mécanique; et la nature de ces corps est de tendre ù augmenter de dimensions au delà de toutes limites, du gioment qu’ils cessent d’ôlre assujettis par une

force cnmprimanle. On les nomme g-ac ou fluides aèrif ormes, parce que tous participent aux caractères extérieurs et aux propriétés mécaniques de l’air ordinaire. On les appelle nü^i fluides élastiques, mais fort improprement, puisque les liquides, comme nous venons de le voir (art. 36), reprennent exactement leur volume primitif après que les forces comprimantes ont cessé d'agir, et sont par conséquent des Quides dt^ués, aussi bien que les gaz, d'une parfaite élasticité. . .

La .propriété des fluides aériformes , qui vient d'élre signalée, se démontre aisément par l’expérience, à l'aide d’une pompe à air, ou de ce qu'on appelle une machine pneumatique. Si l’on prend une vessie flasque, comme celle qui a été décrite dans l’article 27, et qu’on la place sous le récipient de l.a machine, cliaque coup de piston, qui enlèvera une portion de l'air contenu dans le récipient, diminuera . la, pression exercée sur les parois extérieurs de la vessie. La pêtile quantité d’air qu’elle renferme dans son intérieur se dilatera \ cl quand on aura fait diâparailrc à peu près complètement la pression extérieure, la vessie sera renflée, et ses parois se trouveront parfaitement tendues. Elle redeviendra flasque, si on laisse l’ajr extérieur rentrer dans le récipient, et comprimer les parois de la vessie.

39 . — On a vu que l’élévation ou l’abaissement de température sont accompagnés d’un accroissement ou d’une diminüüon de volume. Il y .a un phénomène inverse, trop remarquable pour être passé sous silence, qpoique ce ne soit pas ici le cas de l'examiner en détail. Nous voulons parler de l’élévation ou de

BRIQUET. PNBIDIATIQUE. 35

rabaissement de tcmpérnlurc qui résultent d'une diminution ou d'un accroissement de volume. De même que les émanations d’une source extérieure de chpleur font augmenter les dimensions d’un corps, ninsi, lorsque les dimensions sont accrues par toute autre cause, une portion de 1a chaleur que le corps possédait sc trouve absorbée, et sa température -baisse. De même encore qu’une perte de chaleur cause une diminution de volume, il arrive que toute diminution de volume produite par d’autres causes détermine 'un dégagement interne de chaleur, cl élève la température des corps.

Des faits nombreux et bien connus viennent é l’appui de ces observations. Un forgeron, en comprimant une barre de fer sous le marteau, la porte souvent à une température trés-élevée. Une masse d’air violemment comprimée dégage assez de chaleur 1 >our enflammer du coton et d'autres substances. On a mis à profil cette remarque en construisant l’ingéiiicux instrument connu sous le nom de briquet, pneumatique. 11 consiste en un petit cylindre dahs lequel se jneul à frottement un piston qui porte une ihèche à son extrémité.’ On pousse brusquement le piston vers le fond du cylindre : l’air comprimé avec violence s’échauffe considérablement et allume la mèche. C’est probablement par un mode d’action analogue que rélincellc jaillit de la pierre à fusil , <jue des pièces de bois frottées l’une contre l’autre s’enflamment, que la peau s’échaulTe par le frotte-^ ment, et ainsi de suites

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