LIVRE IV. - ÀOtiONS itOLÊCULÀmËS

fait le mercure dans les lubcs ordinaires. Il réniUe de cefte observation que leê différences de niveau dé' pendent de la fbrme du ménisque, et qu'ainsi toutes les causes accidentelles qui pourraient empêcher celuici de prendre la forme exacte qu*il doit avoir , empêcheraient aussi , par cela même , le Hquide de parvenir à la hauteur précise à laquelle il doit trouver la stabilité de son équilibre. En effet , lorsqu'on plonge dans Teau un tube dont la surface intérieure semble même três-netle, on observe presque toujours ^ts dentelures plus ou moins marquées sur les bords du ménisque, et si Ton répète alors Texpérience plusieurs fois, on trouve des nombres fort différents.

505. Hauteurs]diffêrentes auûpquelles peut s'arrêter le mênie liquide dans le même tube. Lorsqu'un tube a servi à une expérience, si on le relire du liquide avec précaution , et qu'on observe la hauteur de Jacolonnequi reste suspendue dans son intérieur, on y*^^^'* 7"»'e"e est toujours plus grande qu'elle n'était d abord • Pa^--«,nlç ab {flg. 485) étant la colonne soulevée au-dessus du nKveau ^^ ^„, ,, ,^^ ^, plongé , la colonne suspendue lorsqu'il sera w^, j^ liquide pourra être cd ou même ef. Celte différence dépend de la goutte qui reste à l'extrémité inférieure du tube , et qui forme un ménisque plus ou moins convexe. En effet , pour des parois très-épaisses , sur lesquelles la goutte s'élargit beaucoup, cet excès d'élévation est toujours moindre; au contraire, dans les tubes à parois très-minces , le ménisque convexe de la goutte étant à peu près égal au ménisque concave du sommet de la colonne, on observe un excès d'élévation presque égal à l'élévation elle-même, c'est-à-dire que e^ est double de ab.

Les tubes recourbés en siphon présentent des phénomènes analogues , et même ils ont Tavanlage d'être plus commodes pour ces expériences. Dans le siphon s [flg. 484), dont le diamètre est uniforme , les sommets des deux colonnes sont à la même hauteur, tant que le liquide n'atteint pas l'extrémité de la courte branche ; mais dès qu'il y touche on peut faire couler du liquide dans la longue branche et y produire ainsi un excès de hauteur toujours croissant. A mesure que le niveau s'y élève , le ménisque de la courte branche perd peu à peu sa forme , sa concavité diminue, et tend à se changer en surface plane, et si Ton observe le phénomène avec attention , il est facile de reconnaître qu'à l'instant où il atteint cette limite, la difl^ence de niveau ab est précisément la hauteur à laquelle s'élève le li^ quide dans un tube droit de même diamètre que le siphon. Cependant on peut continuer de verser du liquide dans la longue branche; alors la surfoce plane qui limite la colonne à l'exlrémité de la courte branche devient de plus en plus convexe , et le niveau peut ainsi monter jusqu'à une hauteur cd double de a&; à cet instant le ménisque forme une demi-sphère , et si l'on verse encore du liquide dans l'autre branche sa convexité crève , et la colonne retombe plus ou moins

suivant l^étettdne tur laquelle peut s^ttaler h gsOUi qui en résulte.

Ces phénomènes petnretit être produits en ssns iaverse, en mettant d'abord dans la longue hraaeheéi siphon toute la colonne qui peut être soutenue, et liisant sortir du liquide peu à peu par le sonsNtéeli courte branche.

506. Lorsque l'espace capillaire n'est pas cytliMMise comme nous l'avons supposé, il se produit des phéôsmènes un peu plus complexes qui peuvent sooreat être ramenés à des lois assez simplet.

Tubes concentriques. Concevons un tube «piiaH, par exemple, 10 millimètres de diamètre intérieur, dans lequel on dispose un cylindre de verre de 9 nUli' mètres de diamètre , de manière que leur axe soUesamun et qu'il reste autour du cylindre un espace ssaslaire de 1|9 millimètre d'épaisseur. Les pbénooièiiei capillaires se développeront dans cet espace, et Tes trouve , par expérience , que la différence de nîTesieit la même qu'elle serait dans un tube de 1/3 Billinébtè rajron. Ce résultat étant général, on peut réasoecr ainsi : dans un espace annulaire d*une épaissev ^d- ^^^^^v»^ , l'ascension ou la dépression est la néaeqoe dans un lube dont te diamètre serait double de ceUt épaiaseur.

Quand le cylindre intérieur est lui-même un tabe,ki phénomènes se produisent séparément danseetskert dans Tespace annulaire , comme si chacun d'eux éUH seul. Ainsi, le diamètre du tube étant préciiéaeot double de l'^aisseur annulaire , les sommets des ta' colonnes sont au même niveau; si le tube est plaiiii le sommet de sa colonne est plus haut , s'il s'agit d^ne ascension, et plus bas, s'il s'agit d'une déprassa; c'est le contraire quand le tube est plus large. Daai tt dernier cas, si l'on verse du liquide jusqu'à ceqoe le ménisque annulaire devienne convexe (/{^. 485), li dépression ae change évidemment en ascensiao. €e phénomène avait singulièrement étonné un obserraleur habile , le médecin Petit ( Acad. des scieneu, 1725).

Lames parallèles. L'espace compris entre dsox lames parallÉks n'est, en quelque sorte, que la limite de l'espace annulaire dont nous venons de parier; ainsi les hauteurs des colonnes soulevées ou déprimées doivent suivre la même loi. C'est en effet ce que l'expérience démontre : quelle que soit la distance des deux lames, elles produisent le même effet qu'un tube cylindri^ dont le diamètre est double de celte distance.

Lames inclinées. La figure 9 représente deux lames inclinées qui se coupent suivant une ligne verticale: elles sont unies par deux charnières c c, et peuvent éln écartées plus ou moins. Lorsqu'on les plonge dans 1^ le liquide doit monter à des hauteurs inégales en aet en b, puisque les distances correspondantes des lamei sont elles-mêmes inégales, et puisque les hauteurs sont, entre les lames, comme dans les tubes , en raison teverse des disUncea. Il est facile de démontrer par on

(iHAPiniË. L — CAPILLARITÉ.

etâetà très-iimple ^e le Mminet de la colonoe forme me hyperbole équilalère dont les asymptolea sont, d*une part, la eomniine intersection des lames , et de l'autre lenirtau du liquide dans lequel elles plongent.

La figure 10 représente deux lames qui sont de même iadiiiées Tune à Tautre ; mais elles se coupent suivant une ligne horizontale, et le plan géométrique qui divi- Mratt leur angle en deux parties égales peut être lui- ■léme horixontal ou plus ou moins oblique à Thorizon. Lorsqu'on place entre ces lames une goutte d'eau qui les touche l'une 9t ^auti-e, on voit qu'à l'instant cette gootte s'arrondit en cercle» et se précipite vers le somlaei de l'angle ; sa vitesse augmente ou diminue suivant que raogle est plus grand ou plus petit , et dans tous les caa en laissant la lame supérieure horizontale ] et en iadliiaiit convenablement la lame inférieure, on peut conbatlre la force attractive qui sollicite la goutte à MODter vers le sommet, par la force de sa pesanteur qui la sollicita à glisser le long du plan incliné sur lequel die repose.

2Vteaco«ii^iiea.— Les phénomènes dont nous venons de parler se reproduisent dans les tubes coniques, avec les mènes circonstances et par les mêmes causes. La petUe colonne mm' {flg. 483) se précipite vers le somnet du cône ou vers sa base, suivant qu'elle est termi- Bée par deux menis<iues concaves ou par deux ménisques convexes, et dans les deux cas on peut la retenir dans une position fixe en inclinant convenablement Taxe du cône dans un sens ou dans l'autre.

Od Yoit en général que dans les tubes verticaux, soit qœ le liquide iloive y être soulevé ou déprimé , la hauteur de la colonne ne dépend que du diamètre du tube dans le point où elle s'arrête ; au-dessus ou au-dessous de ce point, les dimensions n'ont plus d'influence. Ainsi, dans une cloche terminée par un tube vertical très-An (A^. 478), la masse entière du liquide se soutiendra à la même hauteur au-dessus du niveau, que si le diamètre de la cloche était égal à celui du tube , au point où s'arrête la colonne.

Tiêbeê priêmatiqueê. ^ 11 y a un tel attrait de curiosité à l'étude des phénomènes capillaires , que les physiciens en ont poursuivi toutes les modifications par une foule*de recherches Ingénieuses. Après avoir épuisé tootes les combinaisons que l'on peut faire avec des lanes , des c6nes et des cylindres, un observateur ha* blk, Gellert, imagina de faire construire des tubes pris- ■utiques pour examiner la forme des ménisques et mesurer les hauteurs correspondantes des colonnes liquides qu'ils pouvaient soulever. {Comm. de Péiersbaufy, 1. 13.) Au moyen de ces tubes, dont les sections étaient des triangles et des recUngles , il établit deux lois générales assez simples , savoir : lo que les hauteurs sont réciproques aux lignes homologues des bases, quand ces bases sont êembiables; et 9» que les hauteurs sont les mêmes quand les bases ont des surfaces équivtUenteê, Il parait cependant que celte seconde lai est souoiise à quelques exceptions.

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

Les inflexions de la courbure dépendent de la forme des corps. Il y a toujours ascension d'un liquide quand il mouille la surface, et dépression 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 , si un enduit particulier n'empêchait pas qu'ils fusseul mouillés par ce liquide {fig, 479).

507. Attractions et répulsions qui résultent de la capillarité. Les corps qui sont plongés dans les liquides ou qui flottent à leurs surfaces 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 sur 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*està-dire à une distaiice assez petite pour que les surfaces du liquide soulevé autour d'elles se touchent ou se croisent, il y a alorS/une attraction très-vive (/7^. 491).

Deux balles qui jib^e mouillent pas , comme des balles de cire ou ^-Kége enfumées, flottantes sur l'eau , ou des balles de fer sur le mercure , exercent aussi une attraction dans les mêmes circonstances (fig, 493).

Enfin , deux balles dont Tune se mouille tandis que l'autre ne se mouille pas se repoussent toujours lorsqu'elles arrivent à ia dislance capillaire {fig. 495).

Les lames Terticales présentent des phénomènes ana* logues {flg. 486-487-488).

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 mimes corps qui se fuient ou qui s'attirent sur Teau n'exercent aucune action à distance égale dans le vide, ou même dans l'air, ou daus d'autres milieux qui les enveloppent de toutes parts.

508. Adhésion des liquides contre les surfaces so* Udes, Lorsqu'un disque solide est posé sur la surface d'un liquide, on ne peut plus le soulever horizontalement comme s'il éUit libre dans l'air, mais il faut faire un effbrt 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 contrepoids , et quand l'équilibre 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 corn-

bitn II 9 IMu en ajouter poyr roiiprf nid|ié«l«o, Ce procédé a été imaginé par Taylor, et le« rétuiiaU gu*an ont obtenus Cigna t Guyton, el beaucoup d*au(rea p|iy« sicitna, ont donné naissance k d« longues diicqssions. Nous nous contenterons de rapporter ici lei résultats de H, Gay-lussac,

Pour détacher qn disque de verre de MS^^tSao de diamètre, il a fallu différenU poids suivant la nature des liquides, comme on le voit dans le tableau suivant;