VV

<fHi' 8.)

I^Lb niveau étant très-bas dans la branche A, il s'élève dans la branche B à une hauteur due i la capillarité , et le ménisque est concave en B.

2^ On verse une nouvelle quantité d'eau dans la branche A jusqu'au niveau de l'extrémité B, les deux surfaces sont alors tontes deux à la même hauteur et planes aussi bien l'une que l'autre.

S« On verse encore une nouvelle quantité d'eau en A, de façon à élever encore le niveau de toute la distance qui mesure la force de capillarité de la branche B. Dans ces nouvdies conditions , l'eau fait saillie en un ménisque convexe qui apparaît en B et qui exerce une compression suffisante pour prévenir l'écoulemenL Si l'on exhaussait encore le niveau en A , l'eau commencerait frôlement alors à s'écouler par la branche capillaire.

Si, an Heu de partager l'expérience en trois temps,

on avait versé l'eau d'une manière continue dans la grosse branche , on aurait vu le ménisque concave s'élever dans l'autre branche jusqu'à l'extrémité, s'aplatir, devenir convoie , puis enfin permettre l'écoulement au moment où la différance des niveaux aurait été égale i celle qui mesure la force de eapiUarité.

Une antre expérience très-simple met en évidence la puissance croissante des ménisques i mesure que leur rayon de courbure diminue. Si dans un tube conique ou insinue une goutte de liquide, qui le mouille ou qui ne le mouille pas, elle prendra d'elle-même la coU" . figuration représentée ici (fig. 0), et cette goutte, abandonnée i THercuire elle-même, se trans-

(Pig. 9.) portera spontanément

dans le sens indiqué par les flèches. Nous laissons an lecteur le soin d'en trouver l'explication très«simp|e fondée sur les principes que nous venons d'exposer.

Cest le moment de citer quelques faits qui tombent journellement sons les yeux et qui se rattachent directement i notre sujet

Les corps légers qui flottent i la surface de l'eau et qui sont mouillés par elle se précipitent l'un sur l'antre toutes les fois que la distance qni les sépare est asses petite pour que la capillarité entre en jeu. Le même effet se produit entre deux corps qni ne se laissent pu monilier par le liquide qu'ils surnagent Si de denx corps qni flottent sur un liquide l'un est mouillé et l'aqtre ne l'est pu , il se manifeste une répulsion qui lu empêche de se mettre en contact.

Examinons successivement eu trois eu afin d'en indiquer en peu de mots l'explication.

!• Il est facile de voir que denx lamu de verre plongeant dans l'un vis-à-vis l'une de l'antre tendent à w rapprocher (fig. 10) , car, si on tire la ligne de nivun M N , toute la portion de liquide située au-dessus est soulevée en veHu d'une attraction. Or, si l'on considère . la lame A, on voit

■A. B qng gfgf gg f g^ ^.

térieore la portion active du liquide attractif ne s'élève que jusqu'au |>, X tandis que sur la face qui regarde l'autre lame eette portion monte jns- (Fi«- »o.) ^^^ y. Il y •

donc prédominance des forces qui agissent pour rentratner de ce côté ; et si cette lame est libre< elle doit céder et se mouvoir vers B : de même pour l'autre lame la différence de niveau q p doit l'entratner vers A.

2o Si ces mêmes lames plongent dans du mercure, cehii-ci se disposera autour d'elle de la manière suivante (fig. 11). Or ici il est parfaitement évident, conformément aux lois de l'hydrostatique, que, pour la lame A le mercure montant d'an cAté jusqa'en|>et de l'autre seulement jusqu'en ç, m face extérieure doit être plus fortement pressée que la face intérieure , et (P^s- >^) qu'en obéissant i cette diffé-

rence de |irefsiim la lamo A doit tendre versB. Le phé^

Si6

nomèoe étinft tymëtriqne poor la liiiia B, elle doit également tendre veri A.

3^ Ponr réaliier le troisième eu il faat plonger lei deux lames de verre dans Teaa, mais après avoir recouvert l'une d'elles par un corps gras on pulvérulent (fig.

18). Alors le liquide se disposera ainsi : sons l'influence de la lame B, qui déprime le niveau, le liquide ne s'élèvera qu'en q sur le côté de Fautre lame qui lui fait face , et la différence de force attractive mesurée par la différence de niveau p q déterminera un

(FIg. 18).

écartemeuL Béciproquement sous l'influence de la lame A, qui élève le niveau, le liquide ne s'abaissera qu'en q sur la face intérieure de B. La différence de niveau q' p mesure une différence de pression , d'où résulte également Técartement des lames.

Telle est la série de raisonnements qui permettent , i l'aide de quelques poslulatums, de relier entre eux Ions les phénomènes capillaires , sans qu'il soit nécessaire de recourir aux développements analytiques toujours rebutants pour ceux qui se bornent i consnller les éléments de la science.

La capillarité joue un rôle immense dans les arts et dans la réalisation des phénomènes naturels, c'est elle qui détermine l'imbibition des liquides par les corps poreux, le sucre , l'éponge , etc. , etc. , et qui favorise l'absorption si active chez les animaux et les plantes. Ce sujet méritait donc de nous arrêter quelques instants.

JtTAT GAZBUX.

Dans l'état gaseux les molécules ne manifestent plus d'attraction les unes pour les autres. La force répulsive de la chaleur semble seule persister et détermine ches les gas une tendance à augmenter de volume jusqu'à une limite dont nous n'avons aucune idée. Les gaz diffèrent d'ailleurs beaucoup des solides et des liquides par leur faible densité , qui pendant longtemps fit méconnatire la pesaolaur dont ils sont doués.

On a coutume de partager les gaz en deux espèces : les ga% permanent» et les vapeur». Les premiers sont eenx qui , soumis aux pressions et aux abaissements de température, ne peuvent se liquéfier ; les vapeurs au contraire passent à l'état liquide par des variations de pression et de température. Gatte distinction n'a rien d'absolu, car il est très-probable que le petit nombre de gaz appelés aujourd'hui permanents ne le sont que relativement aux efforts que Ton a faits pour les liquéfier. Ainsi tout ce que nons allons dire des gaz sera également applicable aux vapeurs, pourvu qu'oii ne les prenne pas dans le voisinage de leur point de liquéfaction.

Le type des corps gazeux est l'air qui nous entonre et que nous respirons. Abondamment répandu dans la nature, c'est lui que les physiciens soumettent le plus volontiers à l'étude, à moins qu'ils ne se proposent de rechercher les propriétés particulières de tel ou tel autre gaz.

Démontrons d'abord que l'air ne déroge pas aux propriétés générales de la matière, qu'il est véritablement pesant, et rappelons l'expérience à laquelle Galilée eut luimême recours pour se convaincre de cette vérité.

Il prit un grand ballon de verre d'une capacité connue et garni d'une virolle à robinet , comme dans cette figure (fig. 13), et, au moyen d'une pompe (1), il en retira l'air aussi complètement que possible et ferma le robinet. Dans cet état le ballon fut porté dans le plateau d'une balance, * (I) V«ftraarliiac pM«fluCiqo« dras le traité d« pscmntli^M.

peté et équilibré. Alors il' saffit de toamer |la clef, qui permit i l'air de rentrer, ponr voir le fléan ■'indiiier du cA^ du ballon sons l'influence d'une aogmeotation trèssensible de poids, il fut ensuite facile de rétablir rêqutlibre et de déduire des poids surajoutés comparés à la capacité dn ballon re que pète un litre d'air.

Des opérations de ce genr»

exécutées depuis, av«e plos de précision, oot montré qu'un litre d*air pris dans les conditions onliaaires pèse environ 1 gramme, 3.

Puisque Tair est pesant, la ooudieépaîsse de ce fluide qui, sons le nom d'atmosphère, enveloppa le globe terrestre doit exercer nir tons les corps répartis à si surface une presaioo plus en ^ '^' '' moins considérable. Comme

cette pression agit avec une grande égalité sur la couche superficielle des liquides pla^ en vase découvert, elle n'en trouble point en général l'horizontalité. Mais si, pu- dd moyen quelconque , une pwtion limitée de cette concbe vient à être protégée contre la pression atmosphérique, l'équilibre sera rompn et le liquide s'élancera pour comhirr le vide qui se priante au-dessus de lui jusqu'à noe baolenr particulière et déterminée^ C'est ce qui arrive lorsque Ton plonge dans l'eau Textiémité du tube et qu'on opère une surcion à l'autre extrémité.

Par ce procédé on diminue seulement la pression dans Ir tube. Pour parvenir à la supprimer complètement , il faut choisir, comme l'a fait le premier Toricdli, un tube bouché à une estrémité, le remplir d'un liquide, de mercure par exemple, pour en chasser Fair.

puis le renverser en pressant |^ doigt sur son ouverture, jusqu'à ce qu'on ait eu le temps de le plonger verticalement dans un bain de mercure (fig. 14). Si le tube est suffisamment long, au moment où son extrémité devient libre, on voit le liquide descendre et s'arrêter à 0 m. 76 environ au-dessus du niveau extérieur, et, dans un moment donné, cette hauteur verticale se montre toujours la même, quelles que soient la longueur excédante dn tobe, sa forme et son inclinaison.

Dans cette expérience la colonne soulevée à rintérienr du tube exerce par son poids sur le bain qu'elle surmonte une pression qui remplace celle que l'atmosphère ellemême exerce à l'extérieur. Et dès que cette colonne s acquis une position stationnaire, une couche qnelconqae horizontale M N considérée dans le bain de mercure supporte en tous ses points la même pression ; cette pression se compose de la hauteur A, à laquelle s'ajoute soit la pression atmosphérique en dehors du tube, soit la pression de la colonne soulevée au dedans même du tohé . ces deux pressions sont donc égales entre elles et peuvent se mesurer l'une par l'autre. Cest pourquoi la haatevr verticale o p d'une colonne de mercure est prise pour la mesure de la pression de l'atmosphère^ IC

PHYSIQUE GENERALE

Si OD eiaayail, en répétant oelle expérience, ë'emplo]ier tont antre liquide ponr remplacer le mercure , on serait obligé de recourir i dea tubes beaucoup plue longi ponr ¥oir la colonne ee détacher du lommet Lee hauteurs auxquelles parviendraient, dans ces circonstances, les liquides employés seraient inversement proportionnelles à leurs densités respectives. De façon que leurs basée étant égales, ces colonnes auraient le même poids. Ce poids correspond à une pression d'environ 1 kil. par centimètre carré. Il est donc certain que tel est le poids d*nne coJomie d*air s'appnyant sur un centimètre carré et supposée prolongée jusqu'aux limites de l'atmosphère. Cette pression ne variant que dans des lin*ites étroites, elle a fourni une unité nature! !c à Ijqucllc on compare la pression artificielle que Ton développe dans les arts ; celle unité se nomme ell»-méme une atmotphère.

Disposé en un instrument qui permette de faire des observations faciles et exactes , le tube de Torieelli prend le nom do banmkre. De toutes les formes qu'on a essayé de donner an baromètre, la pratique et Tnsage n'en ont conservé qu'un petit nombre : ce sont celles que l'on retrouve dans les baromètres de Fortin , de M. Gay-Lussac , et dans ceux à cadran et à cuvette.

La banteoT du baromètre, c'est-à-dire la hauteur verticale de la colonne soulevée dans le tube, n'est pu absolument 6xe. D'abord , il est un moyen très-simple de la faire Turier : c'est de porter l'instrument en quelque lien élevé, auquel cas ou la voit diminuer ; ou de descendre dans une mine profonde , ce qui la fait augmenter sensiblemenL Cest que dans l'un et dans l'autre cas Tinstmmeot est inOnencé par le changement d'épaiueur de la couche atmosphérique qui le surmonte. Cette observalioa fournit le moyen d'apprécier l'élévation d'un lieu donné d'une manière seulement approximative , à cause de la complexité de la loi inconnue suivant laquelle décroit la densité de l'atmosphère i mesure qu'on s'élève.

Mais , fixé dans le même lieu , le baromètre éprouve très-fréquemment de petites variations dont les unes, régulières et diurnes, n'apparaissent nettement que sous les tropiques, et les antres, accidentelles et irrégulières, sont particulières à nos climats. Ces dernières coïncident atses bien avec les changements de temps pour que, dans les usages de la vie commune , le baromètre ait été adopté comme suaoeptible de donner, suivant qu'il monte on qu'il descend , l'indication du beau et du mauvais temps.

Ces observations se font en général très-grossièrement Quant à celles qui mettent en éridence les variations diumes , elles ont un ciract^ scientifique et nécessitent des procédés de lecture très-parfaits et des corrections de plusieurs espèces dont la plus importante a trait aux changements de densité qui surviennent dans la mesure par suite des variations de température, il nous est impossible de les exposer ici. Nous renverrons également aux ouvrages spéciaux pour ce qui concerne les précautions relatives à la fabrication et à la conservation de ces inslruments.

ammumuri , élasticité dis oâz , loi db mariottb.

Les gax sont des corps éminemment compressibles , éminemment élastiques ; car, par les seules forces dont BOUS disposons , nous pouvons faire varier leurs volumca dans d'énormes proportions. Si l'on voulait démontrer ces deux propriété, on introduirait une certaine quantité d'un gax quelconque dans un corps de pompe garni d'un piston , puis on constaterait qu'il est possible àe déplacer celui-ci de manière à faire varier considérablement fespaoe compris entre lui et le fond du corps de pompe , sans que le gax cesse de se répandre uniformément dana cet espace. En supposant que le puton fât trèa-libre , sa tendance i revenir au même point suffirait à montrer en même tampe l'élutidté du gas indus.

Mais, pour faire ressortir la loi remarquable qui détermine dies tous les gas une relation simple entre leur volume et la pression qu'ils supportent, il faut recourir i d'autres procédés d'expérimentation. Suppo-

sa

sons que l'on ait un tube recourbé ABC (fig. 15) à branches très-inégales dont la plus courte soit fermée et que l'on vienne i verser du mercure dans la plus longue , conservée ouverte jusqu'à ce que le liquide, s'étant logé dans la partie courbe, se maintienne de niveau dans l'une et l'autre branche. Les choses étant ainsi, il est clair que la force élastique de l'air confiné en C est égale à celle de l'air libre , car autrement les surfaces libres \l et N du mercure ne seraient pas sur un même plan horizontal. Ce plan doit servir d'origioe à deux échelles dressées dont l'une partage l'espace limité CN en parties d'égale capacité et dont l'antre puisse servir à mesurer les hauteurs à partir du point M.

Si alors on vient à verser du mercure par la partie évasée,' qui figure en A jusqu'à ce que la différence de mercure dans (^>g- !«>•) 1^ ^gQ2 branches, derienne égale à la hau* teur donnée par un baromètre voisin , on voit le volume d'air diminuer dans la petite branche et se réduire à moitié sous l'effet de celte pression évidemment double de celle qu'il supportait primitivement ; l'addition dans chaque nouvelle colonne barométrique , si la longueur du tube A le permettait , réduirait successivement le volume de l'air contenu en C au tiers , puis au quart, ainsi de suite. Mariette , qui a reconnu cette loi , la formule en disant que « les volumes occupés par une même masse de gaz sont en raison inverse des pressions qu'elle supporte. > La vérification de celle loi peut être abordée pour des pressions moindres que celle de l'atmosphère en ayant recours à un appareil différent. On insinue dans L'espace qui surmonte la colonne d'un baromètre de fort calibre, et qu'on appelle chambre ou vide haromilrique^ une certaine quan* tité de gas. Puis on enfonce le tube dans le récipient au mercare jusqu'au point où les niveaux intérieurs et extérieurs à ce tube deviennent tangents au même plan horizontal. On note alors le volume du gas, qui , dans cet état, possède une force élastique égale à celle de l'atmosphère. Le tube étant soulevé , une colonne de mercure le suit en partie et en même temps le gas se dilate. On peut arrêter le tube dans des positions telles que cette colonne atteigne des hauteurs égales à | , J , | , etc. de celle du baromètre normal. On voit en même temps le gas présenter des volumes égaux à S fois , 3 fois, \ fois celoi qu'il avait tout d'abord; il est clair que ces nombres confirment aussi la loi de Mariotte.

Cette loi, si simple, si belle, se vérifie à peu près pour tous les gaz, pourvu que l'on ne les prenne pas dans le voisinage de leur point de liquéfaction. Elle se vérifie également pour les mélanges de gas qui n'agissent pas chimiquement l'un sur l'autre ; c'est ce que montrent les expériences faites sur l'air formé d'un mélange intime d'oxygène et d'azote, et, dans ces circonstances, chaque gaz agit contre les parois qui le retiennent comme s'il était seul; en sorte que la pression on, si l'on aime mieux , la tension du mélange est égale à la somme des pressions ou des tensions des gaz qui le composent.

Toutefois, cette loi de Mariotte, sur laquelle on a vécu pendant longtemps, ne peut plus être considérée comme étant l'expression rigoureuse des faits. Quoiqu'elle fournisse en bien des cas des indications très - approchées , il résulte des travaux les plus précis de quelques physiciens modernes que tous les gax , soumis à de grandes I variations de pression , s'écwtent de la loi de Mariotte

ii9

tNStRÎJGTtOM l^OUtl LE PEUPLE.

ito

d'une petite quantité, qai est ctnctériitiqiie pour chacon d*eax, et qvi eeniMe dénoter nn reste d'inflnence des forces attractives des molécules des corps gaieu.

Tout ce qni vient d'être dit , concernant les moyens employés ponr étudier Télasticité des gas , suppose connue Texistence de ce principe en vertu duquel toute pression, exercée à la surface d'un fluide liquide ou gaieux , se transmet sans altération dans la masse. Les développements de ce principe donnent lien à des expériences et à des applications , qni sont exposées dans le Traité d'hydrasliqne et de pneumatique (1).

UiUNGIS Dia fiAX INTRI ICX KT AVBC LBS LIQUIDIS.

L'extrême écartement des molécules des gas et la prédominance de leur action répulsive sont les causes probables de la facilité avec laquelle ils se mélangent entre eux, et pénètrent dans les différeots liquides pour y former ce que Ton a appelé des dissolutions.

Un gaz , répandu dans un certain espace , est tout au plus une cause de retard mais nullement un obstacle à la diffusion d'un autre gaz dans le même espace. Ainsi, supposons que l'on ait rempli les ballons A et B (Gg. 16), le premier d'hydrogène et le second d'acide carbonique, deux gaz très-difliérents au point de vue de leur densité.

Les deux ballons étant vissés l'un sur l'autre et mis en communication par un tube très-étroit, on observe qu'un mélange homogène ne tarde pas à s'établir , '^-v^^ bien que les gaz aient été super- ^\^ posés dans l'ordre de leur den- \ site le plus favorable i les \ maintenir chacun dans son com- J) I partiment respectif. Cette expc-

/ rien ce montre que l'acide car- / bonique contenu primitivement / en B, s'est répandu dans l'es- ^-^^ pace AB, au temps, près comme (FJg. 16.) g' il ^juit gçyi gt qug l'hydrogène

en a fait autant ; et , chose singulière, le mélange s'opère d'autant plus facilement que les gas mis en présence ont des densités plus différentes.

C'est en vertu du même principe que les liquides volatils, tels que l'eau, l'alcool, l'éther, qui, dans un espace vide, fourniraient une certaine quantité de vapeurs, n'en émettent pas moins quand cet espace est déjà occupé par un corps gazeux quelconque.

Enfin , une loi très-simple préside à la solubilité des

Saz dans les liquides. Pour chaque gaz mis en présence 'une masse liquide, il y a une quantité absorbée qui est spéciale pour tel ou tel gaz ; mais qui , ramenée i la pression sous laquelle la dissolution s'est opérée, présente toujours le même volume quelle que soit cette pression : en d'autres termes , la densité du gaz répandu dans le liquide est toujours dans le même rapport avec celle du gaz extérieur.

Cette loi ne cesse pu d'être en vigueur lorsque le liquide se trouve en présence d'un mélange gazeux. Dans ces circonstances , chacun des gas conserve vis-i-vis du liquide sa solubilité spécifique et s'y dissout comme s'il était seul avec la tension particulière pour laquelle il entre dans le mélange. Par exemple , (Jnand l'eau a été exposée i l'air libre elle dissout ses éléments oiygène et asote en <)uantités variables avec la pression atmosphérique ; mais, î|uelle ((ne soit cette pression, les éléments

(I) Voir le traité tf'by*Mll^« et d« pataàMtIqM.

gazeux dissous par l'eau s'y trouvent à une dnavité qui est toujours pour l'oxygène 17 fois et pour Fasote 34 fois plus faible que celle qu'ils ont dans l'air. Lu difli^rence de ces rapports -jV *^ âV <!xpli<n>® pourquoi le mélange de gaz dissous naturellement par l'eau an contact de l'air, est plus riche en oxygène que l'air Ini-mémc.