Les fluides j en général, soit à l'état gazeux^ soit i

rétat liquide, nous offrent dans toutes leurs parties une mobilité si grande qu'elle semble exclure toute idée d'arrangement déterminé. Dans une masse d'eau, par exemple, il ne faut qu'une très-petite force pour que la molécule qui est au centre se déplace et vienne à la superficie, ou pour qu'une molécule superficielle s'enfonce, au contraire, et sillonne toute la masse, suivant une route plus ou moins sinueuse. Un léger mouvement, un changement de température presque insensible, sont toujours des causes suffisantes pour produire ces déplacements et pour bouleverser tou^ les positions relatives des molécules. Ce phénomènei que nous pouvons observer eu petit dans des vases transparents où Uottent des poussières visibles, est un phénomène général qui se répète plus en grand dans toutes les niasses fiuides que nous offre la nature. Ainsi, dans le lac le plus tranquille en apparence, il y a tant de causes sans cesse changeantes qui sollicitent les molécules liquides, que Ton peut bien assurer aussi qu'elles sont à tout moment déplacées; de même, dans l'atmosphère, pendant le calme leplusabsqlu , on peut être bien assuré que les molécules non t point de repos; e( si la masse d'air paraît immobile dans son ensemble, elle n'en est pas moins agitée de mille manières dans fortes ses parties. Cette circulation perpétuelle des fluides semble in* (liquer une parfaite homogénéité déstructure; cepeodauîi dans l'ignorance où nous sommes sur les derniêf^s élénieQtf de la matière , nous ne pouvons rien affijpnçir s^r Tétii d'agrégation des molécules elles-mêmes: il est po$aibk|^pr exemple, qu'une molécule d'eau, qui ^^^ <î il9flt)i{^ Jm|gPP* port aux molécules qui renvironnetit, soit un composede plusieurs molécules élémentaires, assenibléespardesfofCfS permanentes, et retenues à distance dans des po^itiotis prfaitement fixes; car la fixité dans la structure des inoliîciil« secondaires n'empêcherait pas leur mobilité reliuiv.^ >î?*^s pour ne pas se faire une fausse idée de letat dii^. des liquides et des gaz, il nefautad

CHApiT|i^ II. STRUÇfURE DES CqiffÇ. ^3

qu'ils sont composés de molécules simples ou isolées, roulant ou glissant Tune sur lautre avec la pjus grande facilité , ni qu'ils sont composés de molécules secondaires, ou [latomes plus ou moins nombreux, groupés d une manière fixe, et se déplaçant tout d*une pièce , sans qu'il y ait de :;hangement dans les positions respectives de leurs éléments ; car,jusqua présent, il n y a dans la science aucune Jonnée certaine pour lever nos incertitudes sur ce point.

Les corps solides offrent plus de prise à nos observations, parc^e qu'ils peuvent, pour la plupart, prendre naissance, se former et s'accroître sous dos yeux , et parce qu'ib ont en général des propriétés qui sont en rapport avec leur structure intime. Ce sont ces propriétés que nous allons étudier, en distinguant celles qui peuvent être imprimées aux corps postérieurement à leur formation , et celles qui dépendent essentiellement de leur origine, c'est-à-dire des circonstances dans lesquelles ils ont pris leur solidité.

3 14. Des changements de structure que peuvent prendre Us corps solides sans perdre leur solidité.

Changement déforme des cristaux, — M. Mitscberlicb, en étudiant les propriétés optiques de la chaux sulfatée, a reconnu que, dans les lames cristallisées de cette substance, la structure intérieure change avec la température, sans qu'on puisse apercevoir à l'extérieur aucune modification sensible, ni sur les cotés, ni sur les faces poUes de ces lames. D'autres substances cristallisées lui ont ensuite présenté le même phéfiomène.

Ljç sifUate de nickel , en cristaux prismatiques, ayant été exposéi tîn <^lé, ;i la iunùèit! solaire, dans un vase fermé, les particules ont change de position dans la niasse solide^ 5ans qutî l'état fluide ait eu lieu; et lorMqu'au bout de quelles joiir^ on u brisé les criit^iix dont la forme extérieure ['était point ch singée, uiile^w trouv*^* < imposés d'octaèdres li^^e^ carrées a <3ffi***u .j>arr v jjtinje de quelques»

24 LIVRE IV.— -ACTIOirS MOLlteUL AIRES.

Le séléniate de zinc à forme prismatique, exposé au soleil sur une feuille de papier, se transforme aussi en peu d'instants eh cristaux octaèdres à base carrée.

Des cristaux de sulfate de magnésie et de sulfate de zinc, chauffés graduellement dans Talcool jusqu'au point d*ébullition de ce liquide, perdent peu à peu leur transparence; et lorsqu'on les brise, on les trouve composés d*un grand nombre de nouveaux cristaux très-petits, qui sont, pour la forme, entièrement différents de ceux qu'on avait employés.

Ces faits remarquables, et bien constatés par un habile observateur, démontrent jusqu'à l'évidence que, même dans les corps solides, les molécules constituantes n'ont pas des positions relatives invariables, mais qu* elles peuvent encore changer de place, s'arranger et passer successivement par des états d'agrégation complètement différents.

De la trempe et du recuit, — L'arrangement des molécules ne se montre pas toujours par des faeetteâ cristallines : par exemple, dans les propriétés qui résultent de la trempe, quelque tranchées qu'elles soient, il nous est à peu près impossible de démêler les diverses structures qui correspondent dans un niêiiie corps aux divers degrés de trempe; mais comme on ne voie rien en lui qui puisse varier, excepté Tarrangeinent de ses moléeulef», on est bien porté à conclure que c'est la la cause qui lui donne les qualités si singulières et si diverses que nous observons et dont nous allons essayer de prendre une idée.

Il n'y a que très-peu de corps qui soient susceptibles de recevoir la trempe : Vacler est du nombre, soit qu'il ait été obtenu naturellement^ ou par (cémentation, ou par Jiui&M* Pour tremper l'acier, il suffit de le porter à une haute température et de le refroidir brusquement. Les divers degrés de trempe dépendent et de Télévation de la températiire et de la rapidité du refroirlîssenient.

En partant du rouge ùlanc^ le refrmiliaiifiiÉfit juImI rhm le mercure, dans le plomb ou êk

GHAFiniE II. STRUCTURK DBS CORPS. 25

trompe la plus dure; le refroidissement dans Teau donne une trerape un peu moins dure, et le refroidissement dans les corps gras, comme Huile ou le suif, donne des trempes encore un peu moins dures.

En partant du rouge rose^ du rouge vif^ du rouge cerise^ ou du rouge brun^ on a des trempes toujours décroissantes, c'est-à-dire toujours moins dures, et d^autant moins que le corps refroidissant est moins actif; ainsi , pour chacune de ces températures, Thuile paraît donner une trempe moins dure que leau, et 1 eau une trempe moins dure que le motnire.

L'acier qui a reçu la plus forte trempe est plus cassant que le verre : il arrive assez souvent que les coins qui servent à frapper les monnaies et les médailles se brisent naturellement sans recevoir de chocs ni de pressions, même dans des lieux où la température varie peu.

Les instruments qui doivent avoir une trempe très-dure ne doivent lavoir en général que dans une petite partie de leur volume : aussi se garde-t-on de les tremper en entier: les burins, par exemple, ne sont trempés que dans une petite partie de leur longueur, et c*est ainsi qu*ils peuvent être très-durs à la pointe, et cependant assez solides et assez résistants dans leur ensemble.

Les ouvriers qui travaillent Tacier savent donner à chaque instrument le degré de trempe qui lui convient suivant Fusage auquel il est destiné; mais on conçoit qu*il serait bien difficile de saisir ce point avec précision si Ton n'avait pour guide que la nuance du rouge à laquelle il faut plonger Facier dans le mercure ou dans leau pour lui faire prendre toutes les qualités qu'on se propose de lui donner: •t*il bien rare que l'oh suive cette méthode. On a un de varier la trempe avec certitude, et pour kfC^lonté: 06 moyen est le recuit; il repose sur i^Oisdde l'acier trempé dur de se détremb degré de chalemr auquel on Veir

36 ^y^^ ly'—Ac^^9^^ i^oLipvf^^E^.

pose, pn commence donc par donner une ^empe tfop dure, et on la réduit graduellement. La seule difficulté est d'avoir une série de caractères auxquels on puisse reconnaître les divers degrés de chaleur par lesquels on passe. Or, ces caractères se présentent d eux-mêmes dans l'acier : lorsqu'il a été trempé et qu'on l'expose, pour le recuire, sur des charbons allumés ou seulement sur du poussier de charbon , sa surface prend des couleur^ très-marquées qui changent avec la température. Ces couleurs sont les suivantes: jaune paille, rouge pourpre, bleu violet , bleu, bleu clair couleur d'eau. Il paraît qu'en partant d'une trempe dure, il faut, pour avoir la trempe des canifs et des rasoirs, arrêter le recuit au jaune paille, l'arrêter au pourpre pour avoir celle des couteaux et des ciseaux , au bleu pour celle des ressorts de montre, et seulement à la température du rouge naissant pour avoir celle des ressorts de voiture. Il est bien rare que des pièces d'acier bien dressées ne se déforment pas par la trempe, et souvent le r.ecuit qu'elles doivent éprouver n'est pas assez grand pour qu'on puisse les redresser au marteau; c'est, par exemple, ce qui arrive aux aiguilles magnétiques, car il est bon de ne pas les recuire jusqu'au bleu. Dans ce cas on oliautTe les pièces dans un tube ou dans un manchon de fer, afin qu'elles prennent plus sûrement une température uniforme dans toute leur étendue, et ensuite on les laisse tomber verticalement dans l'eau, d*une hauteur un peu grande, afin que tous les points d^ la surface soient saisis par le froid presque au même instant. Le verre peut être trempé comme Tacier, et s'il est impossible de lui donner par le recuit la souples^ise et Télâsti* cité des ressorts, il est possible au moins de diminuer beaucoup sa fragilité. Tout le monde sait comment se font les larmes batai^iques^ et conmient elles se réduisent t^n poussière dès qu'on en brise la poinle. Puisqu'elles îïe 1V♦^ ment en versant du verre fondu dans Teau froide, et puis^ qu elles éclatent en mille fragments

CQAPfJBE II. STRUCTURE DES CO|IPS. ft7

<|uelque point leur continuité , il est évident qu elles sont tout à fait analogues à lacier fortement trempé : aussi, lorsqu'on fait recuire une larme batavique jusqua une température voisine du rouge, elle devient comme du verre ordinaire et ne se brise plus que dans les points qui reçoivent le choc. C'est pour cela que dans les verreries on prend grand soin de recuire les pièces qui sont soumises pendant leur fabrication à un refroidissement un peu rapide.

Nous verrons dans la polarisation de la lumière un procédé curieux pour observer Tarrangement moléculaire des corps diaphanes, et nous reconnaîtrons, par exemple, que le verre est presque toujours trempé en plusieurs points de sa masse, à moins qu'il n'ait été refroidi avec beaucoup de préc^autions.

Il y a une substance qui présente des phénomènes de trempe d autant plus singuliers , qu'ils sont exactement apposés a ceux que présente Facier: cette substance est lalliagedes instruments chinois que nous connaissons sous le nom de tam-tam ; elle se compose de quatre parties de cuivre pur une partie d'étain. Quand Talliage des tamtams est lentement refroidi, il est fragile comme le verre ; lu contraire, quand il est refroidi rapidement, il devient malléable , il peut être travaillé au marteau , façonné en instruments , et exécuter par son élasticité ces vibrations multipliées qui produisent des sons si graves et si pleins. C'est même d'après celte observation curieuse que nous pouTons maintenant en France exécuter des tam-tams , moins bons peut-être que ceux des Chinois , mais assez sonores cependant pour entrer dans nos orchestres. ^^BH^^bnjt^ il idX{)ti(|ut'r les phénomènes de la trempe cltt verre et de Tacieri eu disant que les molécules superiH'ii'llc^ saisir* par le froid seconsolitlent brusquement en farniani une espèce d** vortu* qiû enveloppe de toutes paris le nojim iniérienr, tanciî.^ qu il est encore très-dilaté par la baieur : si ce nojau b^* i i ssajt librement, il diuijnue>

28 tiVHE IV. — ACTïOirS MOLIÊGULAIRES.

rait de Tolume; mais forcé comme il l'est d'occuper en se refroidissant le même espace qu'il occupait étant très-chaud, ses molécules éprouvent une grande tension et font un effort continuel pour briser la voûte de dehors en dedans , et la brisent en effet avec explosion quand une cause extérieure vient favoriser leur action. Par cette espèce de comparaison l'on explique tout au plus la facilité avec laquelle le verre trempé se brise ou se réduit en poudre, mais l'on n'explique ni la dureté que prend lacier, ni l'élasticité , ni les autres propriétés remarquables qui correspondent aux divers degrés de trempe, et Ton n'explique pas à plus forte raison ce qui arrive à l'alliage des tam-tams. On a coutume de dire aussi que les autres corps n'ont pas la propriété de se tremper; mais cela signifie seulement qu'ils n'ont pas la propriété de devenir fragiles par le refroidissement y car il est bien probable que tous les corps brusquement refroidis diffèrent des corps recuits par quelques propriétés physiques j comme ils en diffèrent par leur densité ou par la marche de leur dilatation.

De récrouissage. — Lorsqu'un corps métallique peut être martelé à froid sans se rompre et sans se gercer, il devient ordinairement plus ferme, plus élastique, plus sonore , et l'on dit alors qu'il est écrouL Le laiton , l'argent , le cuivre , l'étain et même le plomb présentent de grandes différences dans leurs propriétés lorsqu'ils ont été simplement fondus et refroidis ou lorsqu'ils ont reçu un écrouissage convenable. Ce qui se produit par le marteau se produit encore à un degré plus ou moins marqué par l'action de la lime , par celle du burin et par les pressions qui s'exercent dans les trous des filières ou entre les cylindres des laminoirs. Lorsqu'un métal a été trop fortement écroui par l'une ou l'autre de ces actions mécaniques, il devient cassant au point qu*il est impossible de le courber ou même de continuer sur lui le même travail sans le voir se rompre ou se gercer. Alors on le fait recuire comme l'acier qui a reçu une trempe trop

CHAPITAE II. STHUCTURE DKS COMFS. 29.

dure, et Ton peut sans danger le reporter sous le marteau ou lui donner d'autres froiCf à la filière. Toutes ces propriétés niérilent quelque attention de la part des physiciens, car elles peuvent avoir une influence sur beaucoup de pbénomènes, tels que Télasticité, la dilatation , la conductibilité pour la chaleur ou pour l'électricité , et particulièrement sur les irrégularités que présentent quelquefois les instruments de précision ; car il suffit, par exemple, qu'un cercle soit inégalement écroui dans les divers points de son contour ou de son épaisseur pour qu'il se tourmente et se gauchisse avec le temps.

31 5. Des pt^opriétés que prennent les corps en se consoU-' dont après une fusion complète ou incomplète.

Cristallisation de Feau. — Il y a peu d'observateurs qui n'aient eu la curiosité d'examiner la congélation de l'eau, et de suivre l'accroissement des fines aiguilles de glace qui se forment d'abord à la superficie ou sur les solides qu'elle touche. D'un instant à l'autre ces aiguilles se développent et se ramifient de mille manières par le progrès de la solidification. Il est rare , à la vérité , qu'elles prennent des formes cristallines régulières comme celles que l'on observe dans le givre ou la neige (voyez la Météorologie) ; mais leur aspect suffit cependant pour montrer comment les corps solides se constituent, et comment , dans un volume donné de glace, on peut concevoir une infinité de surfaces courbes, qui séparent ce qui a été solide dans un moment de ce qui a été solide dans l'instant suivant. C'est au reste ce que nous allons mieux voir encore par d'autres exemples.

Cristallisation du soufre. — * Un cylindre de soufre parait à peu près homogène à l'extérieur, mais lorsqu'on le brise on voit autour de son axe une infinité de petites aiguilles transparentes qui se croisent sous tous les angles. Cette cristallisation régulière s'est opérée dans l'intérieur, parce que le refroidissement y a été plus lent qu'à l'extérieur. Eu effet, la grandeur des cristaux dépend de la nuisse qui était

30 LITRE nr. ACTIONS MOIÉCTTLATKBS.

en fusion et de la rapidité de son refroidissement. En faisant fondl^e ensemble 5o livres de soufre, M. Mitscherlich a obtenu des britaux d'un demi - pouce d'ëpaisseur qui avaient une grande régularité. Le bain était refroidi lentemehi pendant quatre ou cinq heures, et l'on perçait la êrdûte épaisse qui s'était formée au-dessus pour décanter le liquidé intérieur. Ces cristaux, une fois formés, ne se seraient pas sans doute décomposés pendant la solidification du liquide restant ; ils se seraient seulement enveloppés de nouvelles couches solides plus ou moins régulières, et lorsqu'on aurait brisé la masse après une solidification complète, sans décantation^ la cassure, tout en présentant quelques facettés cristallines, n'aurait pu donner une jtiste idée de 1 état d'agrégation des molécules.

Cristallisation du bismuth. — Le bismuth très-pur est, parmi tous les métaux, celui qui cristallise avec laplils grande Aicilité; on le fait fondre dans un cretiset, on le versé dans un test un peu chauffé d'avance, et Ton attend que la croûte superficielle ait acquis une solidité convenable ; lilors on décante^ c est-à-dire que Ton prend lé test comme pour verser ce qu'il contient ; le liquide intérieur coule après avoir percé la croûte par son poids, et la calotte solide qui reste attachée au test présente de beaux el larges cristaux irisés, formant par leur arrangement mille reflets et mille accidents singuliers.

Cette expérience curieuse et la précédente sont bien propres à nous faire concevoir la structure intérieure des cofps ; ce n'est qu'en suspendant ainsi leur formation , et en séparant à un instant donné ce qui est déjà solide de ce qui reite encore liquide , que l'on peut se foire utie idée des groupements moléculaires qui constituent les masses. Kt comme les cristaux qu'on obtient par ce procédé dépendent, poUr leur grandeur et leur arrangement, de la vitesse avec laquelle la massé se refroidit, On ne peut dontel* qùé toute là texture d'un corps solide quelconque ne