CHAPITRE PREMIER

De la Fusion et de la Solidification.

146. Foftloii. -— n est facile de reconnaître que la fusion ou le passage de l'état solide à l'état 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 ▼ienne exercer sur elle son action pour la convertir en eau. Il en est de même de la cire, et, lorsqu'on la Yoit 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 l'effet 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'un 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 rempUes d'eau, pourraient 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 tous les corps, il est curieux

de chercher si elle peut pareillement les faire passer tous sans exception de l'état solide à Tétat 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 Tétat 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 températin?es un peu plus élevées, comme l'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 : For, l'acier, le fer et le platine sont dans ce cas. Les corps qui résistent à ces plus hauts degrés de chaleur sont appelés in fusibles fixes ou réfractaires; et, comme nos moyens de développer de la chaleur se perfectionnent de jour en jour, le nombre des substances invisibles a été sans cesse en diminuant. Ainsi, avec le chahimean à ga^ oxygène, M. Gaudin est parvenu à fondre le cristal de roche regardé jusque-là comme infusible, ou 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 lentilles de microscope. Le charbon parait être le plus réfractaire -de tous les corps , quelques physiciens prétendent avoir oTïservé des traces de fusion sur les arêtes des diamants qu'ils soumettaient k l'essai; en attendant que ce résultat soit bien constaté, on peut du moins conclure par analogie qull n'y a pas de corps essentiellement infusibles.

Les substances organiques, étant en général composées de carbone et d'éléments gazeux plus ou moins volatils , se décomposent souvent par l'action du feu plutôt que de 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 cha:leur : les produits volatOs s'exhalent; et 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 Tespril inventif de Hall pour démontrer leur fusibilité. Son procédé consiste à chauffer ces corps en les Tnaintenattt lous une haute pression , de telle aorte que les élé-

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menls les plus volatils ne puissent pas s'exhaler. C'est ainsi ^e Hall a fait fondre du mai*bre sans qu'il se convertît en cliaux , et qu'il a démontré pareillement la fusibilité d'un grand nombre de substances volcaniques. Ces résultats sont importants pour discuter l'origine et la formation des diverses couches dont se compose la terre.

147. €«ii4itl4Nis de la f<Bsl«A, — Lorsque les corps passent de l'état solide à l'état liquide, ils présentent, en général , deux phénomènes remarquables (123) : premièrement, ils restent solides jusqu'à ce qu*ils soient arrivés à une certaine température fixe^ qui est toujours la même pour le tnême corps, et c*est alors seulement que la fusion 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 fomuisse; d'où il suit qu'ils absorbent ce calorique poiu* se fondre, et qu'ils le cachent dans leur intérieur sans en laisser rien paraître au dehors. Ainsi , la fixi^ de température et Vabsorp-tion du calorique Icttent sont les dsua: condiCioms essentielles de la fusion. Ces phénomènes peuvent être facilement constatés sur les corps très-fusibles, dont la tempéiature est accessible au thermomètre à mercure, et ib 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 l'on ne €X)miaissait pas encore d'une manière certaine l'invariabiUté du point de fusion des corps : on croyait que la glaoe, par exemple, devait entrer en fusion à diverses températures, suivant la latitude ou l'élévation des Ueux où elle était formée. La première condition de la fusion une fois démoflitrée, il fallut encore plus d'un demi -siècle pour constater l'autre, c'est-à-dire l'absorption du calorique latent; car ce fut eti 1763 que Black mit cette vérité fondamentale dans tout son jour , et qu'il en fit voir les importantes conséquences. Il est "visible que la quantké de calorique latent que prend un <^ips pour se fondre est proportionnelle à la masse de ce coqps qui entre en fusion , et nous verrous plus loin qu'à masse égale, des corps difFéivntS prennent des quantités de calorique latent ^rèfr-diffénentes; ce qui sufHt pour imprimer à chaque substance un CMacrëre distinctif pareil à celui qui dérive de la densité ou ^es autres qualités primitives de la matière.

L'affinité ohimifue ^t cependant une cause qui peut faire

changer le point de fusion des corps , mais il ne paraît pa$ qu elle puisse modifier en rien Tabsorption du calorique latent ; ainsi, la neige ou la glace pilée étant, par exemple, à la tempe* ratiu^ de — 10® et en contact ayec du sel ordinaire aussi à — 10^,^ la fusion s opère par la combinaison de ces -deux corps , et la température s'abaisse de plus en plus; ce qui est une preuve évidente de Tabsorption du calorique latent. C'est là le principe de la formation des mélanges frigorifiques^ 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'apnt 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 — 18 ou — 200 puisqu'au delà de ce terme ils cessent de se combiner; et, pour approcher de cette limite autant qu'il est possible, il faut que le calorique latent soit exclusivement fourni par 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, comme dans Tex traction 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 alors des fondants^ c'est-à-dire des corps qui ont la propriété d'accélérer la fusion des matières avec lesquelles ils sont en contact, à peu près comme le sel accélère la ^sion de la glace ou de la neige. Le composé qui en résulte étant beaucoup plus fusible que n'est la substance à laquelle on ajoute le fondant, on peut en tirer parti plus -facilement : tantôt on le destine à d'autres combinaisons chimiques , comme il arrive à la mine de fer , qui entre en fusion par le fondant et ensuite se désoxyde et se carbonise pour se transformer en fonte ; tantôt on le travaille immédiatement , comme le verre ; tantôt on observe les nuances de sa couleur pour juger par là des éléments chimiques qui le constituent.

Le tableau suivant contient les points de fusion de diverses substances : j'ai déterminé ceux de ces points qui sont supérieurs a la température du rouge naissant, soit au moyen de mon pyromètre à air précédemment décrit (154), soit au moyen d'une masse sphérique de platine , dont j'avais déterminé les capacités