EXISTENCE D’UNE DENSITÉ UNIQUE AU POINT CRITIQUE

Jamin admettait qu’à la température critique, un liquide, sans changer pour cela d'état, possédait la même densité que sa vapeur saturée, et qu’il en était encore de même aux températures supérieures.

L'hypothèse opposée a été soutenue par MM. Cailletet et Colardeau (loc. cit.). Les auteurs se basent sur l’expérience suivante :

Dans un tube en forme d'O allongé, dont la courbure inférieure est occupée par de l’acide sulfurique, une cer-

taine quantité de gaz liquéfié (anhydride carbonique) est introduite, et le liquide est réuni dans l’une des branches. Le tube étant porté dans un bain d’eau à une température suffisamment élevée pour que le ménisque s’efface complètement, la dénivellation de l’acide sulfurique, très considérable au début de lexpérience, diminue notablement, mais ne s'annule pas. Refroidissant alors l’appareil, la condensalion se fait en majeure partie dans la branche où était d’abord le liquide.

Ces résultats, impossibles à interpréter dans l'hypothèse d'Andrews, constituent un argument en faveur de la persistance de l’état liquide, bien qu’il reste à expliquer pourquoi il ya condensation dans la branche où est le liquide, si ce dernier n’a pas changé d’état.

M. de Heen (!}) a également observé l'inégalité de condensation avec un tube en U renversé, dont l’une des branches contenait de l'éther.

L'auteur rend compte de ces résultats en admettant qu'à une température donnée il peut exister une infinité de vapeurs saturées, el aussi de vapeurs surchauffées sous la même pression, de densités différentes, par suite de la diffusion de motécules liquidogéniques dans la vapeur formée de molécules gazogéniques. M. de Heen explique ainsi pourquoi, en 1886, MM. Cailletet et Mathias ont trouvé qu’au point critique un liquide et sa vapeur avaient même densité, alors qu’en 1889 MM. Cailletet et Colardeau ont obtenu un résultat opposé.

Mais les hypothèses de M. de Heen ne se prêtent que difficilement à la discussion.

J'ai répété l'expérience du tube en O avec le protoxyde d'azote et avec l’anhydride carbonique purs, dans des tubes scellés de 4"% à 4%%,5 de diamètre intérieur sur

(:) Bulletin de l’Académie Royale de Belgique, 62° année, æ série, t AXUNE p-279.

Ne )

35cm à 4o°" de hauteur. Deux de ces tubes, remplis de protoxyde d'azote, contenaient l’un du mercure, l’autre de l'acide sulfurique. Un autre tube, contenant de l’acide sulfurique, a été rempli avec de l’anhydride carbonique. Les résultats ayant été les mêmes dans les trois cas, je décrirai seulement l'expérience relative à l’anhydride carbonique, corps dont la température critique est connue très exactement (31°,4)[ M. Chappuis (t)].

L'anhydride carbonique liquide ayant été rassemblé dans l’une des branches du tube en O, celui-ci a été plongé dans un bain d’eau de 12%! maintenu à + 31°,7, soit 0°,3 au-dessus de la température critique.

La dénivellation de l’acide sulfurique, voisine de 8°" au début de l'expérience, s’est annulée complètement au bout d’une vingtaine de minutes.

Par refroidissement dans un bain d’eau à température uniforme, inférieure de quelques degrés à la précédente, il s’est produit dans les deux branches des condensations identiques et simultanées. Le phénomène débute par la formation d’un nuage bleu dont la lumière est fortement polarisée; ce brouillard peu visible se transforme brusquement en un nuage blanc brillant, ce qui permet de constater facilement la simultanéité de condensation dans les deux parties du tube. La résolution de ce nuage se fail pareillement dans les deux branches et donne progressivement naissance à deux colonnes liquides qui ont à chaque instant la même hauteur.

L'égalité de condensation a pu être également constatée dans un tube en U renversé dont la courbure était capillaire sur une longueur de 20°*. La durée de l’expérience était toutefois un peu plus grande qu'avec le tube

en O.

L'égalité de condensation dans le tube en Ü renversé

‘) Comptes rendus, t. CXVITE, p. 976.

n'avait pas encore été observée, à ma connaissance du moins, à l’époque à laquelle j'ai réussi à l'obtenir (1).

Ces résultats sont entièrement conformes à l’hypothèse d’Andrews, mais ils le sont également à l'hypothèse de Jamin. D'autre part, il est certain que MM. Cailletet et Colardeau ont observé une inégalité de densité dans le tube en O et que M. Battelli (2) a constaté une inégalité marquée de condensation dans un tube en U renversé à courbure étroite. [Il est donc nécessaire, avant toute conclusion, d'expliquer les faits observés antérieurement à mes expériences, et de montrer que ces faits ne sont pas en contradiction avec les idées d’Andrews. C’est pourquoi Je reviendrai sur ces diverses expériences, dans le Chapitre IV de cet exposé.