FUSION

La fusion offre un second exemple d’un changement d’état physique soumis à l’influence de la pression.

M. J. Thomson a montré, comme conséquence du théorème de Carnot, que la température de fusion d’un corps est liée à la pression supportée par le corps. . Un accroissement de pression a pour effet d’abaisser ou d’élever le point de fusion d’un corps solide, suivant que le corps solide, en fondant, diminue ou augmente de volume. Les expériences de MM. W. Thomson et Joule sur l’eau, de M. Bunsen sur le blanc de baleine et la paraffine, ont fourni des vérifications expérimentales de la justesse des prévisions théoriques de M. J. Thomson.

Lorsque le volume du corps à l’état liquide est supérieur au volume du corps à l’état solide, on peut répéter entièrement les raisonnements qui précèdent en remplaçant, dans le paragraphe précédent, les mots liquide et vapeur par les mots solide et liquide, les mots vaporisation et liquéfaction par les mots fusion et solidification.

Lorsque le volume du corps à l’état liquide est au contraire inférieur au volume du corps a l’état solide, comme cela a lieu pour l’eau, il y a lieu de cher cher si les résultats précédents sont eneore applicables.

Dans le cas où la fusion est accompagnée d’une diminution de volume, la. pression sous laquelle la fusion est un 'phénomène réversible diminue à mesure

(1) "bulletin rfe la Société philomathique, 7e sér.-, t. fl, p. 75.

MOUTIER. - SUR QUELQUES RELATIONS ME LA PHYSIQUE ET DE LA CHIMIE. 391 que la température s’élève. Si l’on prend pour abscisses des températures, pour ordonnées les pressions correspondantes, la courbe de fusion d’un corps solide est représentée dans la figure 6.

La fusion est un phénomène réversible lorsque le point figuratif est sur la courbe, en M. Les transformations sont-elles encore réversibles, lorsque le point figuratif occupe dans le plan despositionsM'ouM" situées en dehors delà courbe de fusion ?

Prenons pour abscisses les volumes occupés par le corps solide ou liquide, pour ordonnées les pressions correspondantes; considérons un corps solide aune certaine température, soumis à une pression égale à la pression sous laquelle la fusion est un phénomène réversible. Soit S la position du point figuratif (fig. 7) ; l’ordonnée SD de ce point est la pression p.

Fig. 7.

Supposons le cycle suivant d’opérations accomplies à une température constante ;

1° On comprime le solide. La pression prend une 'nouvelle valeur p', supérieure à p ; le point figuratif décrit une courbe SS' qui diffère peu d’une parallèle à l’axe dés pressions.

2° Le corps solide fond sous la pression p'. Le volume du liquide est inférieur au volume du corps solide ; le point figuratif décrit une droite S'L' parallèle à l’axe des volumes. .

3° On diminue là pression exereée -sur le liquide et on amène la pression â la valeur initiale p. Le point figuratif décrit une courbe L'L qui diffère peu d'une parallèle à Taxe des pressions.

4° Le liquide se solidifie sous la pression p. Le point figuratif décrit une droite LS parallèle à l’axe des volumes.

Le cycle est fermé, isothermique ; la somme des travaux extérieurs est négative ; le cycle est donc irréversible. Les opérations 1, 3 et 4 sont réversibles, la seconde opération n’est donc pas réversible. Le point figuratif ne peut décrire le chemin L'S' ; le liquide ne peut se solidifier sous une pression p' supérieure à la pression p, sous laquelle la fusion est un phénomène réversible à la température considérée.

Voyons maintenant ce qui arrive pour les pressions inférieures à la pression p.

Soit S la position du point figuratif (fig. 8), lorsque le corps entièrement à l’état solide est soumis à la pression SD = p.

Supposons le cycle suivant d’opérations effectuées à la même température :

1° Le corps solide fond et passe entièrement à l’état liquide. Le volume du liquide est inférieur au volume du corps solide ; le point figuratif décrit une droite SL parallèle à l’axe des volumes.