CHAPITRE PREMIER

De la Fusion et de la Solidification.

146. FbsIob. — Il est facile de reconnaître que la fusion ou le passage de Fétat solide à Tétat liquide est un phénomène produit par la chaleur, et qu'aucune autre cause dans la nature ne peut déterminer les corps à ce changement d'état. La glace peut être brisée ou réduite en poussière, elle peut être soumise à toutes les puissances mécaniques et à tous les agents naturels sans cesser d'être un corps solide, à moins que la chaleur ne vienne exercer sur elle son action pour la convertir en eau» Il en est de même de la cire, et, lorsqu'on la voit fondre aux rayons du soleil, on sait bien que c'est par l'effet de la chaleur qu'elle entre en fusion, et non par TefTet de la lumière. Et, si le plomb peut se liquéfier et devenir coulant lorsqu'on le bat sur une enclume à coups redoublés, c'est que la compression et la percussion dégagent de la chaleur tout à fait semblable à la chaleur d'un foyer. Ainsi, l'état de solidité ou de fluidité d'im corps est un état relatif, dépendant uniquement de la température à laquelle ce corps est soumis. A une autre distance du soleil, la terre prendrait une autre consistance et un autre aspect : si elle en était plus voisine, les métaux seraient pour la plupart dans un état habituel de fusion, et les profondeurs de la mer, au lieu d'être remplies d'eau, poiuraient bien être remplies de substances métalliques liquéfiées : au contraire, si elle en était plus éloignée, la mer serait une masse solide, il n'y aurait plus d'eau coulante et probablement plus de liquide en circulation pour produire les phénomènes organiques de la végétation et de la vie.

La chaleur pénétrant et dilatant tons les corps, il est curieux de chercher si elle peut pareillement les faire passer tous sans exception de l'état solide à l'état liquide. Or, en examinant sous ce point de vue tous les corps solides, on trouve entre eux de grandes différences : il y en a qui sont très-fusibles , et qui ne peuvent soutenir des températures même très-basses sans passer à l'état liquide : tels sont la glace, le phosphore, le soufre, la cire, les corps gras et les résines ; il y en a d'autres qui exigent, pour se fondre, des températures un peu plus élevées, comme î'étain, le plomb et divers alliages; enfin, il y en a qui ne peuvent entrer en fusion que par des feux longtemps soutenus et aux plus hautes températures que nous soyons capables de produire : l'or, l'acier, le fer et le platine sont dans ce cas. Les corps qui ré^stent à ces plus hauts d^rés de chaleur sont appelés infusibles fixes ou réfractaires; et, comme nos moyens de développer de la chaleur se perfectionnent de jour en jour, le nombre d^ substances infusibles a été sans cesse en diminuant. Ainsi, avec le chalumeau à gaz oxygène, M. Gandin est parvenu à fondre le oristal de roche regardé jusque-là qcMume infusible, cm du moins à le ramollir à tel point qu'il se tire en fils fins comme la soie, et qu'il se façonne en globules parfaitement ronds, propres à faire des lentÛles de microscope. Le charbon paraît être le plus réfractaire de tous les corps j quelques physiciens prétendent avoir observé des traces de fusion sur les arêtes des diamants qu'ils soumettaient à l'essai; en attendant que ce résultat soit bien constaté, on peut du moins conclure par analogie qu'il n'y a pas de corps essentiellement infusibles.

Les substances oi^niques , étant en général composées de carbone et d'éléments gazeux plus ou moins volatils, se décomposent souvent par l'action du feu plutôt que dé se liquéfier. Le bois fortement chauffé se carbonise et ne se fond pas ; il en est de même des fruits, des fleurs et des autres tissus végétaux ; il en est de même encore des fibres musculaires et de tous les autres tissus des corps vivants. Toutes ces substances organiques se décomposent par la chaleur : les produits volatils s'exhalent; 0t il ne reste en dernier résultat que le charbon et les autres éléments fixes qui leur servent de bases.

Plusieurs corps inorganiques se décomposent aussi avant de se fondre, et il a fallu l'esprit inventif de Hall pour démontrer

CHAP. I. — FUSION ET SOUDIFICITION. SK67

leur finiiiilîtié. Son procédé consiste à chauffer ces corps en les maintenant sous une haute pression, de telle sorte que les éléjnants les plus volatils ne puissent pas s'exhaler. C'est ainsi que Hall a fidt fondre du marbre sans qu'il se couTertît en chaux, et qu'il a démontré pareillement la fusibilité d'un grand nombre de substances Tokaniques. Ces résultats sont importants pour discuter l'origine et la formation des diverses couches dont se compose la terre.

147. Cmméktimma de la foslon. — Lorsque les corps passent de l'état solide à l'état liquide , ils présentent, en général, deux phaiomènes ranarquables (1S5) : premièrement, ils restent* solides jusqu'à ce qu'ib soient arrivés à une certaine température fixe^ qui est toujours la même pour le même corps, et c'est alors seulement que la fosion peut commencer; secondement, ils restent à la même température pendant toute la durée de la fusion, quelle que soit la quantité de calorique qu'on leur fournisse; d'où il suit qu'ils absorbent ce calorique pour se fondre, et qu'ils le cachent dans leur intérieur sans en laisser rien paraître au dehors. Ainsi, la fixité de température et fabsorp^ Uon du calorique latent sont les deux conditions essentielles de la fusion. Ces phénomènes peuvent être facilement constatés sœ* les corps très-fusibles, dont la température est accessible au thennomètre à mercure, et ils peuvent l'être encore sur les substances peu fusibles, dont on obtient la température par d'autres moyens. Il y avait près de cent ans que le thermomètre était inventé, que Ton ne connaissait pas encore d'une manière certaine l'invariabilité du point de fusion des corps : cm croyait que la glace, par exemple, devait entrer en fusion à diverses températures, suivant la latitude ou l'élévation des lieux où elle était formée. La première condition de la fusion une fois démontrée, il fallut encore plus d'un demi-siède pour constater l'autre, c'est-à-dire l'absorption du calorique latent; car ce fîit en 1763 que Black mit cette vérité fondamentale dans tout son jour, et qu'il en fit voir les importantes conséquences. D est visible que la quantité de calorique latent que prend un corps pour se fondre est proportionnelle à la masse de ce corps qui entre en fusion, et nous verrons plus loin qu'à masse égale, des corps différents prennent des quantités de calorique latent

; ce qui suffit pour imprimer à chaque substance

Mt UYtt n. — CHALEUR. — PREHÊKE PARTS.

uu cai^ndèi^ distiiictif pareil à celui qui àénwe de la densité ou il^ auUt^ qualités primitiTes de la matière.

L aâiuilê chimique est cependant une cause qui peut fiûre vhauger le point de fusion des corps, mais il ne paraît pas qu'elle puisse modifier en rien l'absorption du calorique latent; aiu:ù, la neige ou la glace pilée étant, par exemple, à la température de — 10* et en contact avec du sel ordinaire aussi à — 10*, la fu&ioa s'opèi'e par la combinaison de ces deux corps, et la lempératui^ s'abaisse de plus en plus ; ce qui est une preuve évidente de l'absorption du calorique latent. C'est là le principe do la formation des mélanges frigorifiques j dont nous nous occuperons plus tard. Dans les combinaisons de cette espèce, la limite du froid que l'on peut produire est déterminée par la température à laquelle les éléments de la combinaison cessent d*agir l'un sur l'autre. La neige et le sel, par exemple, n'ayant plus d'action sensible à 18 ou 20*, au-dessous de 0, il est impossible d'obtenir avec ces éléments un froid plus grand que — 1 8 ou— *20o puisqu'au delà de ce terme ils cessent de se combiner; et , pour approcher de cette limite autant qu'il est possible, il feut que le calorique latent soit exclusivement fourni pai* la portion des éléments qui entrent en combinaison.

Ce qui arrive dans les mélanges frigorifiques se reproduit avec quelques modifications dans plusieurs procédés des arts, conmie duns l'extraction des métaux, dans la fabrication du verre, et aussi dans les nombreux essais que l'on peut faire au chalumeau, pour la détermination chimique ou minéralogique de diverses substances. On emploie alora des fondants^ c'est-à-dire des corps qui ont la propriété d'accélérer la fusion des matières avec Itisquelles ils sont en contact , à peu près comme le sel accélère la fusion de la glace ou de la neige. Le composé qui en résulte fitant beaucoup plus fusible que n'est la substance à laquelle on lymiie le fondant , on peut en tirer parti plus facilement : tan- |(\| ou le destine à d'autres combinaisons cliimiques, comme il arrlvi* à la mine de fer, qui entre en fusion par le fondant et iiiismIMi se désoxyde et se carbonise pour se transformer en tWllIiM UntiU on le travaille immédiatement, comme le verre; lUnlAl ou observe les nuances de sa couleur pour juger par là iliMk ilWiueuU chimiques qui le constituent.

I41 lahIvMU suivant contient les points de fusion de diverses

GIAP. I. — FUSION ET SOUDIFICATIOll. S69

substances : j'ai déterminé ceux de ces points qui sont supérieurs à la température du rouge naissant , soit au moyen de mon pyromètre à air précédemment décrit (134), soit au moyen d'une masse qphérique de platine, dont j'avais déterminé les capacités croissantes pour la chaleur, jusqu'à la température de la fusion de l'or. (Voy. t. II, Calorimétrie,)

Tableau dupoini de fusion de diperses substances, en degrés du thermo^

mètre centigrade.

Nom»

acs mbstiHCM»

Fer nMortelé anglaî» ,

Degrés

les moins fosibles 4 400

Acien, les plus fosibles 4300

Fonte manguiésée 4250

Foote grise. S* fnsion 4200

Foate grise, très-fusible 4 4uO

Fonte Uiindie, peu fusible 4100

Fonte Uancbe, très-fusible 4 050

Or très-pur 4250

Or an titre de monnaies. 4480

Argent trèe^or

Bronze

Antimoine •

Zinc

Plomb

Elain

Alliage , 6 atomes d^éuin , 4 de

plomb 494

Id. 4 étain, 4 plomb 489

Jti. 3 étain, 4 plomb 480

IJ. 2 étain, 4 plomb 496

/</. 4 êtain, 4 plomb 24<

Noms Degrés

des substances.. centigr.

Alliage, 4 étain, 3 plomb 289

Id. 3 étain, 4 bismuth SM

Id. 2 étain, 4 bismuth Jeffl

Id. 4 plomb , 4 bismuth 4 44 ,2

Id. 4 plomb, 4 étain, 5 bismuth.. 4 48,9

Soufre 4 46

Iode... 407

2 plomb, 3 étain, 5 bismuth 400

5 plomb, 3 étain, 8 bismuth 400

4 bismutli, 4 plomb, 4 étain 94

Sodium 90

Potassium 58

Pbosi)hore 44,2

Acide stéarique 70

Cire blanchie 68

Cire non blanchie 63

Acide margariqne 55 à 6(^

Stéarine 49 à 4S

Spermaceti 49

Acide acétique 45

Suif. 33,33

Glace 0,0

Huile de térébenthine -«4 0

Mercure — 40,O

Quelques physiciens sont portés à croire que de très-fortes pressions peuvent avancer le point de fusion; cette hypothèse a été mise à l'épreuve par M. Thomson et par M. Bunsen. M. Thomson croit pouvoir conclure de ses expériences que le point de fusion de la glace est hâté de 0%1 pour une augmentation de pression de 4 atmosphères, qu'ainsi elle fondrait

à !• et à — 2' sous 40 et sous 80 atmosphères. M. Bunsen , en

opérant sur le spermaceti et sur la paraffine , est parvenu au résultat suivant :

Spermaceti

Pression. Point de fusion.

4 atmosph . . . 47*,7 49,7

Pression. Point de fusion.

4 atmosph . . . 40*,3

Paraffine.. {85 48,9