GROUPE. — LA CHALEUR SPÉCIFIQUE DE L'ÉQUIVALENT EST VOISINE DE
Map^nésium Mg = 12
Calcium Ca = 20
Aluminium Al = 13,7
Gallium Ga = 35
Manganèse Mn=27,5
Fer Fe=28
Nickel Ni = 29,4
Cobalt Co=29,4
Zinc Zn=32,7
Cadmium Cd=56
Indium In= 56,7
Cuivre Cu=31,7
(Bunsen.)
(Bunsen.)
Noms. Equiv.
Plomb Pb=
Mercure (solide). Hg =
Étain Sn =
Palladium Pd =
Or Au =
Ruthénium Ru =
Platine Pt =
Iridium Ir =
Rhodium Rh =
Molybdène Mo =
Tungstène W =
Zirconium Zr =
Osmium Os :=
Soufre crist. ... S ^:=
Sélénium crist . . Se =
Tellure Te =
Bore crisl B =
Silicium crist. . . Si =
Carbone C^ =
DONNÉES NLMÉRIOUES.
Chaleur spécifique rapportée Chaleur spécifique
au poids ëquival. pour
l'unité do poids. Anlenrs.
-78oà— 40«)(R.)
(Bunsen.)
(HixteretDana.)
[ 1,76 diamant.
2,41 graphite nat. 0,202 2,90 charb.de bois 0,241
3. Ces nombres montrent que les corps simples peuvent être partagés en deux groupes : pour les uns, la chaleur spécifique rapportée à l'équivalent est voisine du nombre 6,4; pour les autres, elle est voisine du nombre 3,2, qui est la moitié du précédent.
4. Observons cependant que les écarts extrêmes vont de 6,9 à 5,8 dans le premier groupe ; de 3,5 à 2,8 dans le second groupe ; c'est-à-dire qu'ils s'élèvent au quart de la valeur minima : ce qui indique plutôt une relation grossière qu'une loi physique proprement dite.
Le bore, le silicium et le carbone donnent même des nombres beaucoup plus faibles. En outre les chaleurs spécifiques de ces trois corps simples varient avec la température d'une façon beau-
(i) Voyez aussi les observations de M. Weber, page 469.
coup plus marquée que celles des autres éléments : circonstance qui paraît traduire dans ces trois corps solides une constitution moléculaire dissemblable de celles des autres éléments solides.
5. Cependant les deux groupes principaux d'éléments peuvent être ramenés à un seul, si Ton convient d'adopter un nombre double pour l'équivalent des corps du second groupe ; ou, plus exactement, si l'on convient d'appeler jooids atomique une valeur double du poids équivalent pour le magnésium, le fer, le manganèse, etc.; tandis que l'on conserverait un poids atomique égal à l'équivalent pour l'argent, le potassium, etc. M. Regnault avait proposé de le faire, il y a longtemps, et un grand nombre de chimistes ont îidopté depuis la même convention. Cette convention étant admise, on pourrait dire que : les poids atomiques de totis les éléments chimiques solides ont la même capacité pour la chaleur.
6. Tel était l'énoncé primitif de la loi de Dulong et Petit. Mais, je le répète, et j'insiste fortement sur ce défaut d'exactitude, la loi ainsi formulée n'est vraie qu'à un quart près des chaleurs spécifiques réelles, d'après ce qui précède ; elle se trouve tout à fait en défaut pour trois éléments, à la température actuelle ; enfin les écarts entre les chaleurs spécifiques, et par suite les rapports de celles-ci^ varient d'une façon extrêmement inégale pour les divers éléments avec la température (tableau LYI).
C'est pourquoi je ne pense pas que l'on soit autorisé à regarder un énoncé de ce genre comme suffisamment exact, dans son application aux éléments solides, pour constituer une loi physique véritable. Au contraire, la loi de Dulong et Petit me paraît vraie et rigoureuse en principe pour les éléments gazeux. En effet, pour un tel état des corps, la réduction de tous les éléments à une même unité de chaleur spécifique est fondée sur des notions mécaniques très vraisemblables : elle signifie alors que tous les gaz simples, amenés à un état voisin de celui de gaz parfait, éprouvent un même accroissement de force vive pour une môme élévation de température (voy. page 431). Mais la constitution physique des corps solides est trop compliquée pour autoriser une conclusion si simple et si générale.
7. Sans doute, il est incontestable que les poids atomiques du soufre et du sélénium, déterminés d'après leurs densités gazeuses, sont doubles de leurs équivalents : ce qui concorde avec rinduction tirée des chaleurs spécifiques solides. Mais, par contre, les poids atomiques du mercure et du cadmium, déterminés aussi d'après leurs densités gazeuses, sont précisément égaux à leurs équivalents : leur valeur numérique est seulement la moitié de celle des poids atomiques peu corrects, à mon avis, que l'on a déduits des chaleurs spécifiques de ces- mêmes corps pris dans l'état solide.
8. Pour concilier cette contradiction apparente, on pourrait supposer que, dans l'état solide, chaque particule élémentaire du mercure, du plomb, et des métaux analogues, résulte de l'association de deux particules plus simples ; lesquelles seraient indépendantes l'une de l'autre dans l'état gazeux et comparables alors à la particule simple du potassium ou de l'argent. Au contraire, cette dernière demeurerait la même, soit dans l'état gazeux, soit dans l'état solide.*
Quelques développements à cet égard ne seront peut-être pas superflus; ils nous permettront de comparer plus nettement les chaleurs spécifiques des divers groupes d'éléments sous les états gazeux et solide, en attribuant aux chaleurs spécifiques leur véritable signification mécanique.
9. En général, la chaleur appliquée à un corps produit deux ordres d'cflets, savoir : un accroissement de la force vive et certains travaux intérieurs. Ces derniers étant négligeables dans les gaz simples et parfaits, l'accroissement de force vive est alors, je le répète, mesuré par la chaleur spécifique à volume constant, laquelle est exprimée par le nombre 4,8 pour les poids moléculaires de ces gaz, tels que :
U* z= 2 grammes ; 0* = 32 grammes.
Ces relations théoriques sont confirmées par l'expérience.
En outre, la valeur 4,8 trouvée pour la chaleur spécifique à volume constant des gaz précédents doit êlre encore la même, d'après le véritable énoncé de la loi de Dulong et Petit, pour les
poids moléculaires des gaz suivants, pris à une température convenable :
K« = 78«%2; Hg« = 200 grammes; S* = 64 grammes, etc.
Cela étant admis pour les éléments gazeux, venons aux éléments solides. Pour un tel état des corps, la chaleur spécifique comprend à la fois l'accroissement de la force vive (réduite alors aux mouvements de vibration et d'oscillation) et les travaux intérieurs. Or l'expérience prouve que la chaleur spécifique moléculaire des éléments solides est égale :
PourK», à6,47X2 = i2,94; Pour S*, à 5,68X2 = 11,36.
elle a des valeurs voisines pour tout un groupe d'éléments pris sous leurs poids moléculaires.
Les poids moléculaires K* = 78«^2; S* = 64«^, sont ici définis comme tout à l'heure par les densités gazeuses des éléments pris à une température convenable.
Au contraire, les poids moléculaires étant également définis par les densités gazeuses, l'expérience a donné :
Pour Hg9 solide : chaleur spéciOque = 3,19 X 2 = 6,38; Pour Cd« solide : 3,17 X 2 = 6,34.
Et cette valeur se retrouve à peu près la même pour tout le groupe des métaux analogues.
Il résulte de ces nombres, comparés à ceux donnés plus haut, que la chaleur spécifique moléculaire des éléments solides n'est ni identique, ni proportionnelle à celle des mêmes éléments gazeux. En fait, elle lui est toujours supérieure, et les écarts entre ces deux chaleurs spécifiques sont fort inégaux. En effet, la chaleur spécifique solide surpasserait seulement d'un tiers, dans le cas du mercure ou du cadmiun, la chaleur spécifique gazeuse à volume constant d'un élément, cette dcrnièro quantité (4,8) étant calculée d'après la loi de Dulong et Petit. Au contraire, la chaleur spécifique solide prend une valeur presque triple de la même chaleur spécifique des éléments gazeux pour le potassium et les éléments analogues.
10. Une telle inégalité semble fort surprenante, et même opposée à ce qu'on aurait pu croire à priori, d'après la nullité des mouvements de translation et de rotation des particules dans les corps solides.
Les travaux intérieurs de l'ordre physique proprement dît qu'une élévation de température produit dans les solides ne semblent pas d'ailleurs capables d'expliquer cette divergence; ces travaux pouvant être évalués tout au plus à un chiffre voisin de 0,8, d'après certaines hypothèses (1). On est donc conduit à admettre que la constitution intime des dernières particules physiques des corps solides est toute différente de celle des dernières particules physiques des corps gazeux. Pour se rendre compte d'une telle diversité, on pourrait, je le répète, supposer que plusieurs molécules, distinctes dans l'état gazeux, s'assemblent en une molécule unique dans l'état solide. Le nombre de molécules ainsi assemblées ne serait pas d'ailleurs le même pour le mercure, le cadmium et les métaux analogues, que pour le potassium, le soufre, etc. Enfin ce serait la séparation progressive de ces nouveaux groupements moléculaires, c'est-à-dire un phénomène comparable à une décomposition chimique proprement dite, qui consommerait les quantités de chaleur considérables, nécessaires pour expliquer la diversité entre les chaleurs spécifiques des éléments gazeux, sous les deux états solide et gazeux.
il. En résumé, la loi de Dulonget Petit, appliquée aux solides, manque de rigueur. A proprement parler, ce n'est plus alors une loi physique, mais le résidu et la trace d'une loi véritable, justifiable pour les gaz seulement; si on la retrouve avec quelque approximation pour un certain groupe d'éléments solides, c'est probablement dans les cas où tous les éléments sont assez analogues pour avoir subi depuis l'état gazeux une suite de transformations parallèles.
