Expert m. nova, lih. III, c. xil. p

2. Gaspard Schott (né en 1608 à Kœnigshofen, mort en 1666 à Würzbourg) entra à dix-neuf ans dans l’ordre des Jésuites, et contribua beaucoup par ses travaux aux progrès de la physique. C’est dans ses Mechanica hydraulico-pneumatica, in-4°, parus en 1657, quinze ans avant la pubücation de l’ouvrage de Guericke, qu’il fit le premier connaître l’invention et les expériences du physicien bourgmestre de Magdebourg.

allemands réunis à la diète de Ratisbonne. Que l’humanité serait grande, si l’on n’eût jamais ambitionné d’autres conquêtes que celles de la science 1

Robert Boyle, qui entretenait un commerce épistolaire avec le P. Schott, fut un des premiers instruit de l’invention et des expériences d’Otto de Guericke. Après avoir constaté les défauts de l’appareil qu’on lui fit connaître, il entreprit, avec le concours de R. Hooke, de le perfectionner, et il donna, en 1659, la description de son appareil perfectionné. C’est pourquoi R. Boyle passe généralement , en Angleterre, pour l’inventeur de la machine pneumatique , quoiqu’il se fût lui-même empressé de proclamer loyalement le droit de priorité du physicien allemand, dans la Préface de ses Nova Expérimenta physico-mechanica de vi aeris elastica 1 .

Les perfectionnements qu’il y apporta consistent surtout dans la disposition des soupapes et dans la facilité à mouvoir le piston : une seule personne pouvait , avec une faible dépense de force , faire le vide , qu’on appelait à tort le vide de Boyle, vacuum Boylianum.

Boyle ne se borna pas seulement à répéter les expériences magdebourgeoises, il en imagina de nouvelles. Pour faire bien comprendre l’élasticité de l’air, il comparait ce fluide à une éponge qui, • après avoir été réduite, par reflet d’une compression, à un trèspetit espace, vient, dès que la compression a cessé, reprendre l’espace plus grand qu’elle occupait d’abord. Le nom même d'élasticité signifie force de ressort, si on le fait venir, avec Boyle, du grec elater (iX&rvip), ressort ou moteur.

Le physicien anglais fit particulièrement mettre en lumière l’importance du fait, fort étrange, qui montre qu’une petite portion d’air, emprisonnée dans un vase, peut faire équilibre à une colonne de 28 pouces de mercure, m'explique très-bien en disant que cette petite portion d’air avait, au moment où on l’emprisonnait, la même den-

1. Robert Boyle (né à Lismore, en Irlande, en 1626, mort à Londres en 1691), favorisé par la fortune et par la naissance (il était fils du comte de Cork et d’Orrery), consacra sa vie tout entière au soulagement des malheureux, ainsi qu’à l’avancement de ses sciences favorite^, qui étaient la physique et la chimie. C’est lui qui fonda, avec le concours de quelques savants, la Société royale de Londres. Ses ouvrages parurent d’abord sous le titre d’Opera varia, Genève, 1680, in-4°. Shaw et Birel en donnèrent des éditions trè3-complètes, le premier en 1733 (3 vol. in-4), le second en 1744 (5 vol. in-fol.).

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sité et la même élasticité que l'air extérieur, libre, et que c'est par son élasticité, équipollente à la pression extérieure de l’atmosphère, qu’elle fait équilibre à la colonne de mercure 1 . Cette explication fut repoussée par presque tous les physiciens d’alors : présenter l’élasticité comme égale à la pression leur parut une innovation intolérable, bien qu'elle fût sanctionnée par l’expérience. Parmi ses adversaires, Boyle cite particulièrement François Linus, professeur de physique à Liège. Le vif de la querelle portait sur le fait que voici. Un tube de verre de ûO pouces de longueur, ouvert aux deux bouts, peut être complètement rempli de mercure par le bout supérieur, tandis qu’on ferme le bout inférieur avec le doigt. Mais si ensuite on tient le bout supérieur fermé avec le doigt, tandis qu’on retire lé doigt du bout inférieur, on verra la plus grande partie du mercure sortir du tube, pendant que le reste du métal liquide s’y maintient à 28 pouces; en même temps on sentira le doigt qui bouche l’extrémité supérieure , vivement tiré ou pressé en dedans du tube. Linus expliqua ce phénomène par l’action d’une espèce de cordonnet mystérieux, funkulus , et il prétendait que ni par sa pression ni par son élasticité l’air ne pourrait produire un pareil effet.

Pour réfuter la théorie imaginaire de Linus, Boyle fît une série d’expériences intéressantes sur la diminution du volume de l’air à mesure que son élasticité augmente par la compression. Ces expériences le conduisirent à la découverte d’une loi, que Mariotte trouva presque en même temps.

Loi de Mariotte. — C’est dans son traité, de la Nature de Pair, publié à Paris en 1676, que Mariotte exposa les recherches relatives à la découverte de la loi que les Anglais nomment loi de Boyle. Après quelques notions préalables, qui s’accordaient entièrement avec les idées de Boyle sur l’élasticité de l'air, Mariotte était arrivé à poser nettement le problème.

« La première question qu’on peut, dit-il, faire là-dessus, est de savoir si l’air se condense précisément selon la proportion des poids dont il est chargé , ou si celte condensation suit d’autres lois et d’autres proportions. Voici les raisonnements que j’ai faits pour savoir si la condensation de l’air se fait à proportion des poids dont il est pressé. Étant supposé, comme l’expérience le fait voir, 'que l’air se condense davantage lorsqu’il est chargé d’un plus grand

1. Boyle, Nova Expérimenta physico-mechanica de vi acris elastica et ejus effectibut ; experim. XVII.

poids, il s’ensuit nécessairement que si l’air, qui est depuis la surface de la terre jusqu’à la plus grande hauteur où il se termine, devenait plus léger, sa partie la plus basse se dilaterait plus qu’elle n’est, et que s’il devenait plus pesant, cette même partie se condenserait davantage. Il faut donc conclure que la condensation qu’il a proche de la terre se fait selon une certaine proportion du poids de l’air supérieur dont il est pressé, et qu’en cet état il fait équilibre par son ressort précisément à tout le poids de l’air qu’il soutient. De là il s’ensuit que si l’on enferme dans un baromètre du mercure avec de lair, et qu’on fasse l’expérience du vide le mercure ne demeure pas dans le tuyau à la hauteur qu’il avait; car l’air qui y était enfermé avant l’expérience fait équilibre par son ressort au poids de toute l'atmosphère , c’est-à-dire de la colonne d’air de même largeur, qui s’étend depuis la surface du vaisseau jusqu’au haut de l’atmosphère, et par conséquent le mercure qui est dans le tuyau ne trouvant rien qui lui fasse équilibre, descendra; mais il ne descendra pas entièrement : car, lorsqu’il descend, l’air enfermé dans le tuyau se dilate, et par conséquent son ressort n’est plus suffisant pour faire équilibre avec tout le poids de l’air supérieur. Il faut donc qu’une partie du mercure demeure dans le tuyau à une hauteur telle, que l'air qui y est enfermé étant dans une condensation qui lui donne une force de ressort capable de soutenir seulement une partie du poids de l’atmosphère, le mercure qui demeure dans le tuyau, fasse équilibre avec le reste; et alors il se fera équilibre entre le poids de toute la colonne d’air et le poids de ce mercure resté (dans le tube), joint avec la force du ressort de l’air enfermé. Or, si l’air doit se condenser à proportion des poids dont il est chargé, il faut nécessairement qu’ayant fait une expérience en laquelle le mercure demeure dans le tuyau à la hauteur de U pouces, l’air qui est enfermé dans le reste du tuyau soit, alors dilaté deux fois plus qu’il n’était avant l’expérience, pourvu que dans le même temps les baromètres sans air élèvent leur mercure à 28 pouces précisément. »

Pour s’assurer de l’exactitude de son raisonnement, Mariolte lit, avec le concours d’IIubin, habile constructeur de baromètres, l’ex-

1. Faire 1 "expérience du vide, c’était, comme l’avait montré Torricelli, emplir un tube de mercure de plus de 28 pouces de long, fermer avec te doigt le bout ouvert, et plonger ce bout, après avoir retiré le doigt, dans un vaisseau plein de mercure : le liquide sort, en partie, du tube pour se maintenir à la hauteur d’environ 28 pouces, la partie supérieure restant vide.

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périence suivante. « Nous nous servîmes, dit-il, d’un tuyau de 40 pouces, que je fis remplir de mercure jusqu’à 27 pouces et demi, afin qu’il y eût 12 pouces et demi d’air, et que, étant plongé de t pouce dans le mercure du vaisseau, il y eût 39 pouces de reste, pour contenir 14 pouces de mercure et 25 pouces d’air dilaté au double. Je ne fus point trompé dans mon attente; car le bout du tuyau renversé étant plongé dans le mercure du vaisseau, celui du tuyau descendit, et, après quelques balancements, il s’arrêta à 14 pouces de hauteur, et par conséquent l’air enfermé, qui occupait alors 25 pouces, était dilaté du double de celui qu’on y avait enfermé, qui n’occupait que 12 pouces et demi *. »

Mariotte varia singulièrement ses expériences pour montrer que la condensation de l’air se fait selon la proportion des poids dont il est chargé. En voici une qu’il présente lui-même comme très-facile : il l’accompagne de la figure que nous avons reproduite. « Prenez, dit-il, un tuyau de verre recourbé ABC, fermé au bout C, et ouvert à l’autre A; versez-y un peu de mercure jusqu’à la hauteur horizontale DE, afin que l’air enfermé CE ne soit ni moins ni plus dilaté que celui qui est dans l’autre branche; car si le vif-argent était un peu plus haut dans une des branches que dans l'autre, l’air y serait moins pressé. 11 faut que la haüteur EC soit médiocre, comme de 12 pouces, telle qu’on l’a supposée en cette figure; et l’autre DA, tant grande qu’on pourra. Le mercure étant donc de part et d’autre à la même hauteur vers D et E, et n’y ayant plus de communication de l’air EC avec celui de DA, versez par le bout A, avec un petit entonnoir de verre, du mercure nouveau, prenant garde de ne point faire entrer d’air dans l’espace CE : vous remarquerez que le mercure montera peu à peu vers C, et condensera l’air qui était en CE, et que si EF est de 6 pouces, FG étant une ligne horizontale, le mercure sera monté dans l’autre branche jusqu’en II, si ce point est distant de 28 pouces du point

1. De la Nature de l’air, p. 1SI et suiv. des Œuvres de Mariotte (La Haye, 1740, in-4").

Fig. 9.

G, et que les baromètres soient alors, à la hauteur de 28 pouces dans le lieu de l’observation; car s’ils n’étaient qu’à 27 et demi, aussi GH ne serait que de 27 pouces et demi. Or, en cet état l’air en FC est pressé par le poids de l’atmosphère qu’on suppose égal à celui de 28 pouces de mercure, et encore des 28 pouces qui sont en l’espace GH, et par conséquent il est chargé d’un poids double (de deux atmosphères) de celui dont est chargé l’air qui est dans le lieu où se fait l’expérience, et qui est semblable à celui qui était en EC avant qu’il fût condensé par le poids du mercure G1I. On voit donc manifestement dans cette expérience que l'air EC a suivi en sa condensation la proportion des poids. On trouvera la même proportion dans les autres expériences en faisant le calcul en cette sorte : Il faut prendre pour premier terme la somme du poids de l’atmosphère et du mercure qui sera monté plus haut que le bas de l’air dans la branche EC; pour second terme, le poids de l’atmosphère, 28 pouces de mercure; pour troisième, la distance EC, et le quatrième proportionnel sera l'espace ou* hauteur où se réduira l’air enfermé dans le tuyau EC : si l'air était seulement réduit à l’espace IC de 8 pouces, on trouverait que le mercure serait dans l’autre tuyau seulement 1 4 pouces plus haut que la ligne horizontale IL. Or, ces 14 pouces avec les 28 de l’atmosphère font 42. Il faut donc dire suivant celte règle : 42 pouces est à 28 pouces comme l'étendue de l’air EC est à l’étendue IC. Si on voulait réduire ce même air à l’espace MC de 3 pouces, qui est le quart de EC, il faudrait mettre 84 pouces de mercure dans la branche au-dessus de la ligne horizontale MN, et on trouverait cette proportion par le calcul suivant : MC, 3 pouces, est à ME, 9 pouces, comme 28 pouces, poids de l’atmosphère, est à 84; car, en changeant, 84 sera à 28 comme 9 à 3; et, en composant, 84 plus 28, c’est-à-dire 112, sera à 28 comme 9 plus 3, c’est-à-dire EC, 12 à 3. El si l’on voulait savoir quelle hauteur de tuyau il faudrait pour réduire cet air en l’espace OC de I pouce, on dira : OC, 1 pouce, est à OE, 11 pouces, comme 28 pouces de mercure à 308, poids de l’atmosphère : 308 sera la hauteur verticale qu’il faudra donner au mercure au-dessus du point O ou P; par où l’on connaîtra que, pour faire cette expérience, il faut que la branche DA soit plus haute que 308 pouces, c’est-à-dire qu’elle soit d’environ 320 pouces, afin qu’il reste un espace au-dessus du mercure pour empêcher qu’il ne verse *. »

1. Traitement du mouvement des eaux et des autres corps fluides, 2° partie, 11' discours (Paris, 1G90), p. 381 des Œuvres de Mariotte.

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Telle est la fameuse expérience de Mariotte, décrite par Mariotle lui-même. Le fait général qu’elle devait servir à démontrer, « la condensation de l’air proportionnellement au poids qu’il supporte, » c’est ce qu’il appelle tout simplement une règle de la nature. Nonseulement il se garde bien de lui donner le nom de loi, mais il est loin de lui supposer l’extension qu’on lui a prêtée depuis. Mariotte n’appliquait cette règle de la nature qu’à l’air; il ne parle pas même de l’action de la température, bien qu’il sût parfaitement que la chaleur dilate les corps, et il s’est contenté de faire varier les pressions dans des limites peu étendues.

Les expériences de Mariotte et de Boyle furent répétées avec le même succès par Amontons, ’S Gravesande, Shuckburg, Fontana, Roy et d’autres 1 : ils trouvèrent tous qu’un volume d’air, soumis à des pressions égales à 2, 3, 4, 5... atmosphères, se réduit à ï? à» 1, *... de 6on volume.

Parent, Maraldi, Cassini le jeune refusèrent d’admettre « que l’air se condense à proportion des poids dont il est chargé. » Parent alla jusqu’à nier l’élasticité de l’air. « Cette élasticité, disait-il, n’èst qu’apparente : elle ne dépend que des particules d’éther, qui se trouvent dans les interstices des particules de l’air *. » — Vaine affirmation, qui prouve que les résultats les mieux établis ont toujours rencontré des contradicteurs. L’histoire des sciences est remplie de faits du même genre.

Avec le progrès de la physique, le fait général que Mariotte avait présenté, d’une façon assez restreinte, comme une règle de la nature, est devenue la loi de Mariotte, sous celte forme beaucoup trop générale : La température restant la même, le volume d’une masse donnée d’un gaz quelconque est en raison inverse de la pression qu'elle supporte.

Van Marum reconnut l’un des premiers que Ton .s’était trop empressé d’étendre aux autres gaz ce que Mariotte n’avait appliqué qu’à l’air. Ainsi, il vit, sous les mêmes pressions, le gaz ammoniac diminuer de volume beaucoup plus vite que l’air, et devenir liquide quand l’air fut à peine réduit au tiers de son volume. Cette question fut plus tard reprise et développée par d’autres physiciens.

CErstedt et Swendsen firent voir, en 1826 * , que le gaz acide

1. Mém. de l’Acad. royale dcssc. de Paris, année 1705. — S Grave; ande, Phys, elém., II, 579. — Philos. Transact., n* 73.