L. Séb. L. et M. l'existence matérielle. Le calorique est un

fluide impondérable, dont les molécules

CALORIQUE. ( Physique. ) La présence sont perpétuellement animées d'une force

<!c la matière ne peut nous être attestée répulsive , qui tend à les disperser dans

que par son impénétrabilité ; cependant, l'espace. Mais, de même que les atomes des

comme nous observons que la matière jouit corps s'attirent entre eux , ils attirent aussi

de la propriété de peser et d'attirer , nous les atomes du calorique, qui vient s'unir à

regardons comme matérielle toute tub- eux , ct ne peut s'échapper tant let entrai-

CALO (3

lier dam leur mouvement ; en sorte que ce fluide exerce une action persévérante pour désunir , dissiper et réduire en vapeur les molécules de tous les corps. Celles-ci résistent, il est vrai, à cette action par leur attraction , qui n'est pas toujours assez puissante pour devenir prépondérante , et il en résulte alors les états de liquidité et de gatéité dont nous parlerons bientôt. Mais si l'attraction est la plus forte , le corps reste solide ; et il faut entendre par ce mot tous les degrés de solidité , selon que le calorique sera plus ou moins abondant entre les

Ainsi , les corps ne sont solides que parce que leurs molécules s'attirent mutuellement, plus que le calorique qui les repousse n'est actif 1 les écarter : les divers degrés de dureté, de ductilité, en sont produits par l'abondance du calorique , combiné avec la forme des molécules et leurs dispositions attractives. Ces atomes paraissent même être, dans les solides, à des distances immenses les uns des autres, comparativement à leurs volumes propres; et un philosophe célèbre , M. La place, pense que , dans les métaux les plus durs, les molécules sont écartées les unes des autres , de plusieurs milliers de fois leurs dimensions. Les interstices qui les séparent sont occupés par le calorique qui maintient les atomes à distance , et qui , fixé dans le corps où il s'exerce incessamment à cette action , reste inaperçu et comme nul; en effet, nos organes et nos instruments ne sont avertis de la présence du calorique, que lorsqu'il les pénètre, et par conséquent lorsqu'il abandonne le corps où il était combiné.

Il ne faut pas confondre les distances entre les atomes occupés par ce fluide répulsif, avec les interstices , les espèces de canaux nommés pores, qui sillonnent l'intérieur des corps ; ce sont de grossiers chemins pratiqués par la présence des liquides et des gaz, à l'instant où les atomes se sont réunis , et qui dépendent des circonstances où s'est faite l'agrégation. Ces pores sont visibles, perméables à de certains liquides, tandis que les espaces remplis par le calorique , malgré leur immensité d'étendue relative, sont d'une telle ténuité, que rien ne peut les faire apercevoir, et que les phénomènes seuls en attestent la présence.

Lorsque le calorique surmonte la cohésion, les atomes deviennent bientôt assez écartés pour qu'il y ait une sorte d'équilibre

2) CALO

entre l'attraction et la répulsion : les molécules sont alors dans une sorte de liberté mutuelle et d'indépendance, qui leur permet de rouler le» unes sur les autres dam tous les sens et au gré des moindres puissances. Cette sorte de flexibilité des atomes, dans leurs situations relatives , a été nommée liquidité, état qui est lui-même susceptible de divers degrés, depuis la mollesse et la viscosité jusqu'à la fluidité parfaite. Cet état uc saurait avoir qu'une existence momentanée , puisque les causes extérieures doivent tendre sans cesse à rendre prépondérantes , soit l'attraction , soit la répulsion , ce qui ramènerait la solidité, ou produirait la gazéité. Tous les liquides seraient même bientôt réduits à l'état de vapeur, par le calorique qui les pénètre, sans la près* sion qu'exerce l'air à leur surface , et celle de leurs propres molécules, pressions qui s'opposent à la dispersion des atomes fluides, et retardent l'évaporalion, d'autant plus que l'air a plus de densité, que le calorique est moins abondant , etc.

Les solides eux-mêmes sont soumis à cette influence qui tend à les vaporiser j mais la cohésion est assez puissante pour vaincre cette action, et les molécules de la surface sont les seules qui puissent, en petite quantité , s'exhaler en gaz. Notre odorat nous atteste souvent cet effet produit sur des métaux et des corps très-denses.

Enfin, si le calorique écarte les atomes au delà de la sphère d'activité de leur attraction mutuelle , et on sait que cette puis, sance cesse de s'exercer à de très-petites distances , les molécules ne sont plus capables de se tenir unies; la pression de l'air, leur gravité propre, sont seules à lutter contre la force expansive du calorique, pour maintenir la fluidité : les atomes du liquide se dispersent bientôt dans l'espace, où les emporte le calorique ; de là.résulte ce troisième état de la matière , qui consti* tue les vapeurs , les gaz , les fluides aèrifbrmes , jouissant de toute l'élasticité du calorique qui leur est combiné.

II parait que les particules des corps composés sont plus rapprochées dans leurs principes constituants , que les molécules composées qui en résultent ne le sont dans leur agrégation. Car les corps ainsi vaporisés sont encore formés, le plus souvent, de ces molécules composées , dissoutes dans le calorique; c'est une vapeur composée:

mais que le calorique devienne plus abon-

dan t, il séparera jusqu'aux atomes même peu le calorique, ou que, par d'autres causes, de nature différente, et k vapeur sera ré- les atomes qui y sont dissous se présentent duite à l'état de mélange de deux substances entre eux par leurs pôles les plus favorables simples. Ce terme, où arrive la décomposi- à l'attraction , ils prennent des situations tion, varie avec le degré d'attraction des relatives, déterminées par leur forme, situaéléments , et il est des corps qu'on ne peut tion qui , imitée par les atomes voisins , réduire en vapeur sans les décomposer à force la masse a prendre une distribution l'instant, tandis que d'autres résistent a. régulière et géométrique, dépendante de toutes les doses de calorique et persistent la figure des atomes et des circonstances où à l'état de composition. ils se réunissent.

Une multitude de phénomènes s'expli- Sans chercher à épuiser la série des faits quent par la puissance du calorique , sur les physiques, dont on trouve l'explication dans corps , dans les trois états de solides, liqui- la théorie que nous venons d'exposer , exades et gaz. Ceux qu'on frappe, qu'on écrouit, minons l'influence générale, sur tous les ne jettent de la chaleur que parce qu'en rap- corps de la nature , de cette puissante action prochant leurs molécules, le marteau en a du calorique.

chassé le calorique. L'air, comprimé dans le On remarque d'abord que ce fluide élasbriquet pneumatique , ne devient incan- tique est dans un mouvement perpétuel de descent et lumineux, que parce qu'il y a une projection qu'on a appelé rayonnement. Il énorme quantité de calorique exprimée par faut se représenter tous les corps, comme le choc. La chaleur qui pénètre les substan- lançant de toutes parts , sous forme de ces ne les dilate que parce que , en s'y insi- rayons, et à la manière de la lumière qui nuant entre les atomes, elle les écarte da- émane des substances lumineuses, une mulvaotage. Un gaz ne se répand dans un plus titude infinie de molécules de calorique, grand espace, que sous la condition d'ab- qui traversent l'espace en tous sens. Chacun sorber le calorique des corps voisins, pour de ces corps fait ainsi un perpétuel échange occuper les intervalles créés par sa dilata- de son calorique avec celui des corps qui tion, et ily a du froid produit : au contraire, l'environnent ; mais cet échange est en la pression qui contraint un gaz à occuper inégales proportions. Ceux qui ont plus de un moindre volume, en exprime le calori- calorique en répandent plus que ceux qui que surabondant, et on sent de la chaleur, en ont moins ; les pi entiers perdent ce que ISëlasticiti d'une sphère qu'on fait rebon- les seconds gagnent, et ils tendent sans dir sur un marbre, y laisse une empreinte cesse à venir a Vunisson de température f circulaire, qui prouve qu'elle s'est aplatie c'est-à-dire à posséder une égale proportion par le choc : la pression a déformé momen- de calorique excédant. Ces rayons , comme tanément le corps; mais les molécules re- ceux de la lumière, traversent l'air , les gaz prennent rapidement leur situation primt- et le vide, librement et sans les échauffer; tive , par l'élasticité du calorique qui les y ils se réfléchissent à la surface des corps, repousse , la dépassent même par la vitesse selon les lois des corps élastiques , ou pénéacquise , puis rentrent dans la situation où trent dans leur substance pour y être abla contraction les avait réduites , pour en sorbes. Les surfaces polies et brillantes sortir bientôt après. Le corps ne reprend réfléchissent presque tous les rayons incisa forme sphérique primitive, qu'après une dents de calorique, et par conséquent ne suite d'excursions de part et d'autre de l'état s'échauffent qu a peine ; les surfaces ternes normal, comme un pendule, qu'on a écarté et dépolies les absorbent au contraire presde la verticale , ne revient au repos qu'après que tous. Le pouvoir émissif des surfaces une série d'oscillations : de même aussi une suit les mêmes lois ; ainsi un corps recouvert corde sonore , tendue par ses deux extrémi- d'une couche de noir df fumée absorbe tés, et écartée de la direction rectiligne, beaucoup de calorique rayonnant, s'échauffe ne revient au repos qu'après une suite de plus promptement et dépense trés-rapidevibrations ; nous la voyons même quelque ment sa chaleur acquise : au contraire , un temps frémir encore , sans pouvoir enten- vase de métal bien poli ne perd que lentedre le son qu'elle imprime a l'air. ment sa chaleur , réfléchit presque toute

La cristallisation est encore un effet de celle que lui transmet le rayonnement , et l'attraction des molécules , sous l'influence ne s'échauffe que difficilement, du calorique ; lorsqu'un liquide perd peu à Lorsqu'on met en présence deux miroirs

C ALO

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concaves de métal , et qu'au foyer de Tun on applique un corps incandescent , le calorique qui s'en dégage par torrent va frapper le miroir voisin , sans l'échauffer sensiblement, et delà se réfléchit sur l'autre miroir , pour aller au foyer de celui-ci , après une seconde réflexion. La température s'élève beaucoup à ce foyer, lorsque l'appareil est convenablement disposé , et construit selon les lois des surfaces paraboliques. Et cependant la distance des miroirs peut être assez grande ; dans l'espace intermédiaire , que le calorique traverse librement, on ne remarque aucune élévation sensible de température. Si , au contraire , on place au foyer du premier miroir un morceau de glace , il se produit du froid au second foyer. Les corps placés ù ces deux foyers se font , dans ces deux expériences , des échanges de calorique par ,-ayonnement , mais cet échange est une véritable perte pour l'un d'eux , puisque le calorique libre n'y est pas en égale dose.

Dans la première, le corps chaud se refroidit, en échauffant le corps placé au second foyer dont il élève la température ; dans la seconde , la glace absorbe le calorique que lui envoie celui-ci , et y manifeste une production de froid.

Cette tendance du calorique à s'échapper des corps est ce qui constitue leur température; c'est elle qui est rendue sensible à nos organes et aux instruments destinés a la mesurer. Ce sujet sera traité à l'article thermomètre. Les corps en contact se font aussi un échange de leur calorique libre ; c'est une sorte de rayonnement qui n'a plus lieu à distance.

La chaleur se communique aussi dans l'intérieur des corps , selon la même marche que dans le cas du contact; mais les substances se laissent plus ou moins facilement pénétrer par le calorique. On tient à la main un court charbon , dont une extrémité est en feu , et on ne peut toucher une longue barre de fer dont un bout est rouge.

C'est cette propriété qui constitue la conductibilité. Que sur cette barre de fer on applique des thermomètres en divers lieux, et on verra que la température décroit rapidement en partant du foyer ; mais la loi de décroissance varie selon les divers corps. Les gaz, les liquides , les flocons de filaments très-fins, le charbon , les poteries, le verre , les résines , sont de mauvais conducteurs de la chaleur; les métaux laissent, au

contraire, facilement passer le calorique.

Dans tous ces caa il y a dilatation de la substance; le froid produit l'effet opposé, la contraction.

Dans les liquides et les gaz, la chaleur a un mode de transmission particulier ; ce sont de mauvais conducteur* que le calorique rayonnant traverse sans produire d'échauffouaent. filais lorsqu'ils se trouvent en contact avec une surface échauffée, la couche, qui en reçoit immédiatement l'impression, s'échauffe , se dilate , et devient spécifiquement plus légère; elle s'élève donc pour faire place à une nouvelle couche qui s'échauffe et s'élève à son tour, et ainsi du reste de la masse. On voit donc que les molécules forment un courant ascendant , et se mêlent avec les couches supérieures pour y répartir la chaleur qu'elles ont reçue ; mais si l'on place le foyer dans la région supérieure , la communication aux inférieures n'a plus lieu. On peut ainsi faire bouillir l'eau de la surface d'un bain , dont le fond serait glacé. Cette mobilité des particules échauffées est plus remarquable dans les gaz.

Une loi générale , qui a été reconnue par MM. Gay-Lussac et Dalton, c'est que la dilatation des gaz est uniforme de 0 à 100 degrés ; elle est de 0 , 00375 , ou des 7^7 du volume à zéro, pour chaque degré du thermomètre centigrade. ( Voyez Dilatation. )

Le fait qu'il importe surtout d'analyser, c'est ce qu'on a nommé la capacité des substances pour le calorique. Sous des poids égaux , les corps exigent des quantités différentes de calorique pour s'élever d'une même température. Par exemple , le calorique dégagé d'un morceau de fer, qui se refroidit d'un degré centigrade , suffit pour élever de 3» 8 un poids égal de mercure ; en sorte que, pour élever des masses égales de ces deux métaux d'un même nombre de degrés, il faut dépenser presque quatre fois plus de chaleur pour le fer que pour le mercure, et , par conséquent, consommer quatre fois plus de combustible , toutes choses égales d'ailleurs. Un kilogramme de mercure à zéro et un kilogramme d'eau à 34 degrés, étant mêlés ensemble , formeront une masse de deux kilogrammes à 33 degrés ; d'où l'on voit que la quantité de calorique, capable de porter l'eau de 33 à 34 degrés , suffit pour élever un même potak de mercure de zéro à 33 degrés.

Cette propriété des différentes substances

d'exiger plus on moin» de chaleur pour remplit de glace fondante , dans laquelle

élever leur température d'un même nombre on introduit le corps qu'on veut éprouver,

de degrés, constitue leur capacité pour la qu'on a préalablement pesé et dont on a

calorique , ou leur chaleur spécifique ; le mesuré la température. On pesé ensuite

corps, qui exige plus de chaleur pour «Vie- l'eau provenue de la glace liquéfiée par le

ver d'un degré , sous même masse , est dit refroidissement du corps jusqu'à zéro ; on

avoir plus de capacité. Décrivons les deux divise ce poids d'eau par celui du corps , instruments qu'on a imaginés pour mesurer pour avoir la glace qu'aurait fondue l'unité

ces effets. de poids; puis on divise ce quotient par le

Calorimètre Je glace. Il est constaté , par nombre de degrés qu'avait le corps éprouvé ,

diverses ezpériences, que des poids diffé- pour obtenir le poids de glace fondue par

renls d'une même substance fondent , en le refroidissement de un degré. Ce poids est

se refroidissant d'un même nombre de de- la mesure de la capacité de la substance

grcs, des poids proportionnels de glace; deux proposée pour le calorique, ou sa chaleur

kilogrammes de fer fondront deux fois plus spéciGque.

de glace qu'un seul kilogramme, quand la Soit P le poids de glace à zéro liquéfiée température de ces poids aura baissé d'au- P* r un corps pesant G , et ayant la tempêtant. En outre un corps, lorsqu'il passe, rature T; ces poids étant d'ailleurs rapporen se refroidissant, par des degrés décrois- tés à la même unité, en grammes, par sants de température, fond, pour chaque exemple, et la température étant mesurée degré d'abaissement, des poids égaux de par un thermomètre à mercure, on trouve glacer mais ce fait ne subsiste qu'entre cer- que le poids de glace a zéro fondue par un taines limites de chaleur. Ainsi du fer gramme de la substance éprouvée, qui se

a lOOo fond autant de glace , en descendant refroidit de un degré , ou sa capacité pour

a 60* , que si ce métal était d'abord à 50° et te calorique est fût descendu à 10°. Si un morceau de cui- p vre a fondu un kilogramme de glace en •^ = GÎ* passant de 15« à séro, il en fondrait deux

kilogrammes en descendant de 30* à séro , Supposons , par exemple, qu'un morceau

ou de 50» à 35» , ou etc. Tout cela suppose de fer pesant un kilogramme et demi ait été que les corps mis en expérience n'exercent • w température de 64 degrés, en le

aucune action chimique sur l'eau, si l'expé- plongeant dans un bain d'eau échauffée à ce

iils soient d *g«* et qu'après l'i

est faite de manière qu'ils soient de 8 re * ct qu'après l'avoir placé dans le plongés dans cette eau après la fusion de la lorimétre pendant un temps asse z long pour

glace. qu'il descendu à zéro , on ait trouvé

La quantité de glace fondue par le déga- q"** 1 a fondu l4 M56 grammes d'eau ; notre

getnent du calorique d'un corps qui se refroidit, est donc la mesure exacte de la I4( 455 chaleur qu'il avait absorbée pour passer de C = T5jÔ~ir"64 == ®»^*'^* la température inférieure à la supérieure,

et qu'il reperd ensuite pour descendre de Ce nombre exprimera la chaleur spécifi-

fune à l'autre. Cette quantité varie d'ail» que du fer, ou la quantité de glace fondue

leurs avec les diverses substances , sous le par un gramme de ce métal , qui se refroidit

même poids et le même degré thermomé- de un degré.

trique ; mais, pour l'une d'elles en particu- Pour que l'expérience soit faite avec pré*

lier, elle est proportionnelle à son poids et cision, il faut l'environner des précautions

à son degré de chaleur : bien entendu que propres à empêcher qu'aucune cause étran-

la glace qu'on emploie à ces expériences gère n'en puisse influencer les résultats,

doit être à zéro , c'est-à-dire prés de la fu- Ainsi , on devra faire en sorte que la tem •

sion. A mesure qu'elle fond , comme l'eau pérature extérieure , ou celle des parois du

qui en résulte est précisément aussi à zéro , vase , ne contribuent en rien à la fusion de

cette eau ne s'empare d'aucune portion de la glace; l'appareil imaginé par Lavoisier

la chaleur du corps , laquelle est unique- et M. Laplace remplit parfaitement ces

ment employée à fondre la glace. conditions. Le calorimètre est formé de

Il suit , de cet exposé , qu'on peut faire trois vases , contenus l'un dans l'autre

un calorimètre en prenant un vase qu'on (fig. 19, pl. de géométrie); le plus grand