Œuvres de Lavoisier, t. II, p

sur des gaz non desséchés; il trouva les dilatations suivantes, entre 0» et 100°, pour

L’air, L’oxygène, L’azote, L’hydrogène ,

) de leur volume *.

Craignant avec raison que l’humidité que ces gaz contenaient n’eût altéré leur dilatation, Gay-Lussac imagina un procédé trèssimple pour étudier spécialement l’air sec. Après avoir fait les corrections nécessaires de la dilatation du verre et des variations de pression, il retrouva pour la dilatation de l’air sec le nombre 0,375 ou -jL- par degré centigrade, qu’il avait antérieurement obtenu pour l'air humide. Il en inféra que l’influence de la vapeur d’eau était nulle , et que ses premières expériences étaient exactes aussi bien pour les autres gaz que pour l’air.

Quelque temps avant Gay-Lussac, Davy avait fait des expériences sur la compression et la raréfaction de l’air, d’où il avait déduit que la dilatation reste constante entre les mêmes limites de température, quelle que soit la pression du gaz. Pour résumer ces expériences et les siennes propres, Gay-Lussac établit, en 1807, les trois propositions suivantes, connues depuis sous le nom de lois de Gay-Lussac, à savoir : 1° que la dilatation de tous les gaz est pour chaque degré la 267e partie ou les 0,00375 du volume à 0° ; 2° que tous les gaz se dilatent uniformément comme l’air, et que, pour tous, le coefficient de dilatation reste le même ; 3° que leur dilatation est indépendante de la pression.

Un peu avant 1807, Dalton, en Angleterre, était arrivé à peu près aux mêmes résultats : il avait trouvé que l’air se dilate, pour tout l’intervalle compris entre 0° et 100® G, de 0,392, ou, pour chaque degré, de 0,00392.

Depuis Dalton et Gay-Lussac, plusieurs physiciens se livrèrent à la même étude. Dulong et Petit se servaient du nombre 0,375, qu’ils admettaient comme exact, dans leurs recherches comparatives sur les thermomètres à air et à mercure, à de hautes températures. De son côté, Pouillet ayant imaginé un appareil particulier

1. Mémoire sur la dilatation des gaz et des vapeurs, lu à l'Institut national le 31 janvier 1802; reproduit dans les Annales de Chimie, t. XLII, p. 137.

MOUVEMENT

^pyromèlre à air), propre à mesurer la dilatation de l’air, fit des expériences qui lui donnaient un coefficient moindre que 0,375. Mais il ne s’arrêta pas à cette différence, qui lui paraissait insignifiante.

Les lois de Gay-Lussac furent dès lors regardées comme irrévocablement établies, et, admettant en même temps l’exactitude parfaite de la loi de Mariotte, on fut conduit à croire que tous les gaz ont des propriétés physiques identiques, du moins en ce qui concerne leur dilatabilité. Celte croyance, trop absolue, servait de base à toutes les conceptions théoriques sur la constitution des gaz, lorsque Rudberg vint tout à coup élever des doutes sur l’exactitude du coefficient de dilatation universellement adopté. La principale cause d'erreur, il disait l’avoir trouvée dans la manière •dont Gay-Lussac avait desséché les gaz. Rudberg apporta donc le plus grand soin à la dessiccation de son appareil thermométrique. A cet effet, il le mettait en rapport avec une machine pneumatique, le chauffait à 100 degrés, le vidait, y laissait entrer de l’air sec et recommençait cette manœuvre une soixantaine de fois avant d’admettre que le gaz fût complètement desséché. Il en mesura ensuite la dilatation, et il la tiouva égale à 0,3646. Cette différence entre ses mesures et celles de Gay-Lussac était trop grande pour ne pas attirer l’attention du physicien suédois. Il étudia l’air sans le dessécher, et il en trouva, dans une première expérience, la dilatation égale à 0,384, et dans une seconde épreuve, à 0,390. Ces résultats mirent en évidence une cause d’erreur qui avait échappé aux physiciens précédents : il fut reconnu que l’intérieur du vase dans lequel ils avaient opéré était recouvert à 0° d’une couche d’humidité qui passait à l’état de vapeur quand on chauffait à 10C°, et que la dilatation du gaz s’augmentait de l’expansion de celte vapeur.

Depuis lors, M. Magnus à Berlin et M. Régnault à Paris continuèrent le travail de révision commencé par Rudberg. Après les expériences les plus soignées et en modifiant les appareils, notamment la capacité du tube à air, afin de changer le sens et l’étendue d’erreurs possibles, M. Régnault trouva, pour coefficient, dans une première série d’expériences, le nombre 0,36623, et dans une deuxième série, celui de 0,36633. Ces nombres étaient plus forts que celui de Rudberg. M. Régnault en expliqua la différence par une observation très-fine, qui avait échappé à Rudberg. Au moment où l’opérateur casse, sous le mercure, la pointe effilée du tube, une certaine quantité d’air provenant de la couche qui enve-

loppe, comme une gatne gazeuse, l’extérieur de ce tube, pénètre, par un effet de succion, dans l’intérieur de celui-ci, et y divise souvent la colonne de mercure en portions discontinues. Voilà pourquoi le volume du gaz à 0° devenait trop considérable, et sa dilatation calculée se trouvait trop faible. Pour éviter cette erreur, M. Régnault couvrait la surface du tube d’une couche d'acide sulfurique, ou il l’entourait d’un anneau de laiton amalgamé qui était mouillé par le mercure. Enfin, dans une troisième série d’expériences, exécutées d’après la méthode dite des approximations successives, M. Régnault obtint le nombre 0,366/j5. En rapprochant les nombres 0,36623, 0,36633, 0,366à5, fournis dans les trois séries d’expériences du physicien français, on voit qu’ils ne diffèrent pas sensiblement entre eux, et que le nombre moyen 0,3663 doit être substitué au coefficient de 0,375. Voilà comment on fut conduit à abandonner la première des lois de Gay-Lussac.

La seconde loi était fondée sur la loi de Mariotte que l’on supposait exacte. Or, les expériences de M. Régnault, répétées par d’autres physiciens, établirent qu’il faut distinguer deux coefficients de dilatation, l’un à volume constant, l’autre à pression constante ; que, pour tous les gaz très-compressibles, le premier est plus petit que le second, et que l’inverse se présente pour l'hydrogène, qui se comprime moins que la loi de Mariotte ne l’indique. Voici le tableau des divers gaz, parfaitement purifiés, dont la dilatation, mesurée, était comprise entre 0“ et 100° :

Sous volume constant.

Sous la pression constante d’une atmosphère.

Hydrogène

Air

Oxyde de carbone

Acide carbonique

Protoxyde d’azote

Acide sulfureux

Cyanogène

Ce tableau mit encore en évidence un fait important, à savoir, que la dilatation des gaz est inégale et d’autant plus considérable que leur compressibilité est plus grande. Il fallut donc abandonner aussi la seconde loi de Gay-Lussac.

Il ne restait plus qu’à s’assurer de l’exactitude de la troisième loi que Gay-Lussac avait déduite des expériences de Davy ; il

MOUVEMENT

UH

fallait chercher si les dilatations des gaz sont indépendantes de leur pression. On entrevoyait déjà que cela n’était pas probable, lorsque M. Régnault vint à le démontrer. On peut inférer des expériences de cet éminent physicien c que si tous les gaz suivaient la loi de Mariolte, ils auraient probablement une dilatation commune, égale à peu près à celle de l’hydrogène et indépendante de leur pression ; mais comme leur compressibilité est, en général, plus rapide, variable avec leur nature et décroissante quand la température augmente, ils possèdent une dilatation inégale, d’autant plus grande qu’ils sont plus compressibles, qui croit sous la pression, et l’on est obligé de distinguer deux coefficients, l’un à volume constant, l’autre à pression constante *. » Il a donc fallu également rejeter la troisième et dernière loi de Gay-Lussac.

Formation, densité, force élastique des vapeurs. — On sait de tout temps que les substances solides ou liquides se réduisent en vapeur, quand on les chauffe; on sait aussi que certains corps solides, tels que le camphre, passent immédiatement à l’état de vapeur, sans passer par l’état liquide intermédiaire, ou du moins la durée de cet état est extrêmement courte. Mais les premiers physiciens n’ont jamais pu s’entendre sur la formation des vapeurs et sur leur mélange avec l’air. Nous passerons sous silence les théories de Musschenbroek, Desaguliers, Bouillet, Wallerius, Hamberger, qui furent toutes successivement abandonnées 2. La théorie de Leroy eut une certaine autorité. Le physicien de Montpellier regardait l’air comme le dissolvant des liquides, et il cherchait à prouver que l’air a la faculté de dissoudre l’eau et de la convertir en fluide élastique, comme l’eau dissout les sels et les fait passer de l’état solide à l’état liquide. A l’appui de cette théorie, il avait essayé de démontrer par ses expériences : 1° que l'air, en absorbant l’eau, conserve sa transparence, ce qui n’aurait pas lieu, si l’eau y était simplement suspendue; 2° que la faculté dissolvante de l’air, diminuant à mesure que la quantité d’eau absorbée augmente, ce fluide élastique peut arriver à une véritable saturation; 3° que le point de saturation est variable, suivant la température, en sorte que l’air saturé d’eau, par une température élevée, contient plus d’eau que quand il est saturé par une lem-