CHAPITRE IX

158. Les corps soumis à l’action de la chaleur augmentent de volume et peuvent passer de l’état solide à létat liquide ou à l’état de gaz. La cause qui produit ces effets est connue sous le nom de calorique ; mais on ne peut en comprendre l’existence et se faire une idée de cet être hypothétique, que par ceux de ses effets qui sont perceptibles à nos sens. Les physiciens et les chimistes sont divisés sur la cause qui produit en nous la sensation du chaud et du froid. Les uns l’expliquent en admettant l’existence d’un fluide impondérable, qui pénètre tous les corps en s’interposant entre les molécules, ou bien en se combinant avec elles; les autres 1 attribuent aux vibrations de la matière, qui se transmettent au travers d un fluide impondérable nommé éther, comme les ondes sonores au travers de l’air. S’il ne s’agissait ici que d’examiner les effets que la chaleur produit sur les corps, il serait indifférent d’adopter l’une ou l’autre de ces opinions, car elles rendent à peu près également raison des phénomènes observes; mais il n’en est plus ainsi lorsque l’on cherche à établir des relations entre les effets du calorique et les principales propriétés chimiques de la matière, puisque ces relations ne s’établissent facilement qu’en envi- . sageant le calorique comme un fluide impondérable.

L’illustre Lavoisier disait qu’il est difficile de concevoir les phénomènes de la chaleur, sans admettre qu’ils

sont l’effet d’une substance réelle et matérielle, d’un fluide enfin très-subtil, qui s’insinue au travers des molécules des corps et qui les écarte. Ce chimiste ajoutait qu’en supposant même que l’existence de ce fluide fût une hypothèse, elle devait être admise, puisqu’elle explique d’une manière si heureuse les phénomènes de la nature.

Disons qu’il est parti de cette manière de voir, nonseulement pour expliquer les phénomènes qui étaient déjà connus, mais encore pour prévoir d’importantes découvertes qui se sont faites successivement plus tard. En effet Lavoisier n’avait-il pas posé en principe qu’un gaz soumis à l’influence cl’un corps refroidissant ou d’une certaine pression , passerait à l’état liquide ou solide , pourvu que l’un ou l’autre de ces agents fût assez puissant? Les belles expériences de MM. Faraday, Bussy et Thilorier, qui nous ont fait connaître par quels moyens on parvient à produire l’abaissement de température ou la pression suffisante pour opérer la solidification ou la liquéfaction des gaz, ne sont donc aussi en définitive qu’une application du principe énoncé par M. Lavoisier, et nous pensons qu’en l’appliquant sagement, et dans les vues qui ont dirigé dans ses travaux ce célèbre chimiste, on parviendra à faire des découvertes plus remarquables encore que celles que nous venons de rappeler. D’après ce peu de mots, on comprend qu’entre les deux hypothèses qui ont été établies au sujet du calorique, nous adoptons celle qui a produit déjà de si importants résultats et qui en fait prévoir d’autres ayant un rapport plus direct avec celles des propriétés de la matière qu’on est convenu de désigner, à tort ou à raison, sous le nom de propriétés chimiques b

1 Ce qui est aussi de nature à nous fortifier dans l'opinion que la théorie de MM. Levoisin et Laplace est la plus rationnelle, c’est qu’elle est adoptée par l’un de nos plus célèbres géomètres. M. Poisson.

Le calorique se manifeste dans les corps de plusieurs manières différentes. Ainsi l’on dit que le calorique est libre ou qu’il est latent, c’est-à-dire combiné . On dit aussi chaleur latente et chaleur spécifique, expressions qui ont un sens strict et déterminé, et dont il est important de bien comprendre la valeur.

La chaleur , considérée comme sensation , n’est que l’effet que produit sur nos organes le passage du calorique qui se dégage des corps qui nous entourent, et qui contiennent du calorique libre. La sensation du froid est produite aussi par le calorique libre, qui passe de nos organes sur les corps environnants , lorsqu’ils sont à une température inférieure, et qui se met ainsi en équilibre avec tous les corps qui se trouvent en présence. Ce passage se fait tantôt par le contact immédiat des corps et tantôt par le rayonnement.

Tous les corps pris à poids égaux, n’absorbent pas les mêmes quantités de calorique, pour que leurs masses soient respectivement portées au même degré de chaleur. Les quantités de chaleur nécessaires pour opérer des changements égaux de température dans les corps, sont ce que l’on appelle leurs chaleurs spécifiques. Elles dépendent de l’intervalle qui existe entre les molécules des corps , et c’est pourquoi l’on se sert aussi du mot capacité des corps pour le calorique.

Quand on chauffe un corps au point de le faire changer détat, il y a des quantités plus ou moins considérables de calorique qui deviennent insensibles au thermomètre. Chauffe-t-on de la glace, par exemple, il faut accumuler sur elle une grande quantité de chaleur , avant que sa masse n’éprouve le moindre changement de température. Tout le calorique accumulé pendant sa fusion, est ainsi employé à opérer ce changement d’état, et reste insensible au thermomètre.

L’expérience suivante peut donner une idée nette de la quantité de chaleur qui est indispensable pour fondre la glace. En prenant 1 kil. de glace et 1 kil. d’eau à 75°, et en les mélangeant , on obtient 2 kil. d’eau à 0°. 1 kilogr. de glace, pour changer d’état, exige donc une quantité de chaleur précisément égale à celle qui est nécessaire pour porter 1 kil. d’eau de 0° à 75°; 1 kil. d’eau, pour passer4 de 0° à l’état de vapeur, exige une quantité de chaleur suffisante pour chauffer 6 kil. 5 d’eau , de 0 à 100, et cependant le thermomètre, plongé dans cette vapeur, n’indique qu’une chaleur = à 100°. Le calorique , qui peut devenir ainsi insensible, est celui qu’on appelle calorique latent ou calorique combiné ^ ou enfin, chaleur latente . Maintenant que nous avons cherché à donner une idée de ce que l’on entend par calorique libre et combiné nous allons examiner les phénomènes qui se passent lorsque les corps simples et composés sont soumis à l’action de cet agent. Il pourra, s’interposer entre les molécules, les éloigner et produire ainsi les phénomènes connus sous le nom de dilatation des corps. Il pourra aussi se combiner avec un certain nombre de corps et leur faire éprouver un changement d’état ou des modifications, dans leurs propriétés physiques et chimiques , sans toutefois altérer la composition de ces corps. Il pourra enfin se combiner avec une inégale énergie aux differents éléments d’un composé et en opérer la décomposition.

Pour bien comprendre les effets du calorique, il ne faut pas perdre de vue les principes suivants établis par Lavoisier et Laplace : « Si dans une combinaison ou « dans un changement d’état quelconque il y a une di- « minution de chaleur libre , cette chaleur reparaîtra « tout entière, lorsque les substances reviendront à leur

« premier état; et réciproquement, si clans la combi- « naison ou dans le changement d’état il y a augmentation de chaleur libre, cette nouvelle chaleur dis- « paraîtra dans le retour des substances à leur état <i primitif. »

Enfin, ces savants ont posé encore un principe plus général et plus fécond , que voici : Toutes les variations de chaleur j soit ré elles > soit apparentes * qu éprouve un système de corps en changeant d’etat 3 se reproduisent dans un ordre inverse , lorsque le système repasse à son premier état .

Nous avons dit que les corps soumis à l’action de la chaleur augmentent de volume. Étant chauffés, ils occupent généralement, toutes circonstances égales d’ailleurs, un espace d’autant plus grand, que le degré de chaleur auquel on les expose est plus élevé. Il y a cependant quelques exceptions a cette réglé. L eau, par exemple, à -H 4° du thermomètre centigr. représente un volume moins grand que celui quelle occupait à 0°; d’où il faut nécessairement conclure qu’en s’élevant de 0° à ~f~ 4 , 1 eau se contracte et échappe ainsi à la loi générale. Un phenomene à peu près du même genre s’observe dans d’autres substances que l’eau , et nous pensons qu’on ne peut assez y prêter attention.

Les expériences les plus simples démontrent qu’il y a de notables différences dans la manière dont les corps se dilatent par l’effet de la chaleur; qu’ainsi la dilatation des gaz est ordinairement plus grande que

celle des liquides, et celle-ci plus grande que celle des solides.

En étudiant les phénomènes de dilatation, dans les differents états de la matière, on a trouvé qu’entre certaines limites de températures, les gaz et les vapeurs se dilatent ou se contractent de la même manière; en

sorte que des volumes égaux de gaz, de natures diverses, placés dans des circonstances parfaitement identiques, augmentent également de volume ou sont également réduits par le refroidissement.

Nous avons fait voir (§17) que les gaz se combinent dans des rapports simples, et en outre, que 1, 2, 4 vol. d’un gaz peuvent remplacer dans une combinaison 1,2,4 vol. d’un autre gaz. Si ces derniers jouissaient chacun d’une dilatation particulière, qui fût en même temps irrégulière, il serait difficile de concevoir des combinaisons et des déplacements aussi simples. Il faut donc nécessairement reconnaître l’uniformité des dilatations des gaz, du moins dans une certaine limite de température.

L’étude que l’on a faite de la dilatation des solides et des liquides n’a pas permis jusqu’à présent de présenter quelques généralités sur ce sujet. Beaucoup de physiciens pensent même que chaque corps doit avoir une dilatation qui lui est propre. Cependant si, comme M. Gay-Lussac l’a remarqué le premier, on prend les liquides à partir d’un point déterminé, celui, par exemple, où leur tension fait équilibre à la colonne atmosphérique, si, en un mot, on les saisit à leur point respectif d’ébullition, quelques-uns présenteront des contractions régulières par un abaissement uniforme de température.

Voici, d’après des expériences de M. Gay-Lussac, les contractions que des volumes égaux d’alcool et de sulfide carbonique éprouvent en les abaissant de 5 en 5° au-dessous de leur point d’ébullition.