Incandescence par les actions chimiques

Nous avons habituellement recours aux phénomènes chimiques pour nous procurer la lumière. Il ne semble pas, au premier coup d’œil, qu’il y ait beaucoup de ressemblance entre une tlamme de gaz et l’incandescence d’une parcelle de fer détachée par le briquet à pierre. Nous allons pourtant prouver que la ressemblance est réelle, et que dans les actions chimiques il y a encore une transformation d’énergie mécanique en énergie de chaleur. Par là, nous étendrons le principe que nous avons posé, et nous comprendrons dans la même loi des phénomènes très-divers.

Nous devons d’abord nous rendre compte d’une combinaison chimique, et pour cela nous prendrons un exemple simple, qu’il est très-aisé de vérifier.

Jetez quelques gouttes d’acide sulfurique sur un fragment de baryte ; immédiatement celle-ci devient incandescente. Si vous opérez sur 76 grammes de baryte, vous pourrez ajouter 49 grammes d'acide sulfurique concentré, et après l’opération, vous aurez totalement changé la nature des substances mises en présence.

La baryte a un aspect terreux, grisâtre, spongieux; elle est un peu soluble dans l’eau; l’acide sulfurique est nu liquide huileux, très-dense, qui dégage de la chaleur quand 011 le mêle à l’eau ; il rougit la teinture de tournesol bleue, tandis que la solution de baryte ramène au bleu cette meme teinture rougie par un acide. Voilà deux substances essentiellement différentes l’inie de l’autre. Eh bien, lorsque le contact a eu lieu entre elles, on obtient finalement une substance blanche, complètement insoluble dans l’eau, et sans aucune action soit sur la teinture bleue de tournesol, soit sur cette teinture rougie par un acide. Avec les proportions indiquées plus haut, vous ob-

tenez 125 grammes de cette substance, qii’on appelle S^^/fate de baryte. Vous relrouvez donc dans le produit de l’expérience la somme intégrale des poids de l’acide sulfurique et de la baryte primitivement employés.

Ainsi le mélange de ces deux substances a créé de la chaleur et de la lumière, sans qu’il y ait eu ni perte ni gain de matière et il en est résulté un nouveau corps, n’ayant aucune ressemblance avec elles : tel est le caractère essentiel de toute combinaison chimique.

Ajoutons que si l’on observe attentivement toutes les parcelles du sulfate de baryte, on les trouve semblables entre elles. L’action chimique s’est donc effectuée entre les plus petites particules de l’acide et celles de la baryte ; on dit que les molécules de ces deux substances se sont unies étroitement. La force qui détermine cette réunion est appelée par les chimistes affinité : c’est une expression qui simplifie le langage, sans rien expliquer.

Il est évident que pour effectuer leur réunion les molécules d’acide sulfurique et celles de baryte se sont précipitées les unes contre les autres ; par conséquent elles ont acquis de la vitesse, puis cette vitesse a été anéantie. Bien que nous ne puissions voir ces mouvements moléculaires, nous les concevons très-clairement, parce qu’ils sont inséparables dans notre pensée de l’idée de réunion.

Qu’est-ce que la chute des corps terrestres, sinon leur réunion au globe? Nous appelons pesanteur la force qui détermine cette réunion, et les phénomènes journaliers de la pesanteur ne nous embarrassent nullement, bien que nous ne cherchions d’aucune manière à nous fi^irer la nature intime de cette force.

Nous devons procéder de la même façon à l’égard des phénomènes à'affinité chimique; l’analogie est un guide excellent pour observer la nature. Or, ici elle est la plus grande possible.

Quand un corps terrestre tombe et ne rebondit pas, il crée de la chaleur pendant le choc. Une balle de fer qui

INTRODUCTION

tomberait dans ces circonstances d’iine hauteur de 72 681 mètres, s’échaufferait de 1 500°; elle atteindrait le sol justement avec la vitesse que nous lui supposions dans le paragraphe précédent. Nous assistons quelquefois à un phénomène de ce genre ; lorsqu’un bolide, ou pierre tombée du ciel, rencontre la terre, elle s’y enfouit en volant en éclats, et chaque éclat possède pendant un instant une très-haute température. C’est la chaleur créée par le choc qui fait éclater le bolide, surtout quand il est mauvais conducteur.

De même quand les molécules de deux corps différents se précipitent les unes contre les autres et forment un composé nouveau, il y a choc et création de chaleur. L'énergie de mouvement molécidaire due à l’affinité est convertie en énergie de chaleur.

L’incandescence due aux actions chimiques est donc bien un phénomène semblable à l’incandescence due aux actions mécaniques. Cette proposition établie, nous comprendrons aisément quelles sont les circonstances principales qui donnent lieu aux flammes dont nous faisons usage.

Toutes les combinaisons chimiques produisent de la chaleur; mais pour qu’il y ait lumière, il faut que l’affinité des corps mis en présence soit très-grande. De plus, si nous voulons entretenir une source de lumière, il faut que le corps résultant de la combinaison soit enlevé, à mesure qu’il se produit, et que l’on renouvelle sans cesse à la meme place les substances qui doivent se combiner entre elles. Alors à cette place apparaît un foyer continu de chaleur et de lumière.

Le type le plus parfait d’une source lumineuse est la flamme du gaz de la houille. Ce dernier est renfermé dans un gazomètre, et il se rend aux becs par des tuyaux au fur et à mesure que l’oxygène de l’air le brûle. Examinons avec quelque détail comment les choses se passent.

Le gaz de la houille est un composé de charbon et

d’hydrogène; lorsqu’il arrive au contact de l’air, et qu’on

en approche une allumette enflammée, on chauffe le mélange ; il en résulte une séparation du charbon et de l’hydrogène, et une combinaison de ce dernier avec l’oxygène de l’air, qui est l’eau en vapeur. Le charbon reste pendant un instant à l’état de particules solides, fortement chauffées et très-lumineuses; puis il se combine à son tour avec l’oxygène et produit du gaz acide carbonique. Ce gaz et la vapeur d’eau sont donc les produits de la combustion ; ils se dissipent très-vite dans l’atmosphère. Mais à la place même qu’ils quittent arrive une nouvelle quantité de combustible; elle est échauffée par la flamme de la précédente et se combine comme elle en produisant le même effet, et ainsi de suite. Il y a donc à la sortie du bec une suite de flammes qui se succèdent très-rapidement à la même place, et cette place présente l’aspect d’une flamme continue, vacillante à cause des courants d’air qui déforment le lieu de l’action chimique.

Une flamme est toujours le lieu d’une combinaison cliimique incessamment renouvelée, le théâtre de mouvements invisibles des particules de la matière, dont l’énergie est transmise aux corps environnants sous forme de chaleur, et à nos yeux sous forme de lumière. Une flamme n'est pas plus un corps que l’ombre projetée derrière un corps opaque par les rayons du soleil. Mais de même que l’ombre n’est visible que par les corps qui s’y trouvent placés, de même la flamme n’est visible que par les corpuscules pondérables qu’elle contient en suspension. Sans le charbon qui existe en liberté dans la flamme du gaz de la bouille avant sa combinaison avec l’oxygène de l’air, il n’y aurait qu’une lumière très-faible, et pourtant les mouvements des particules gazeuses existeraient encore, ils agiraient seulement comme chaleur et non comme lumière.

Introduisons dans la llam.me un fil très-fin de platine. Il est alors chauffé à l’inca^ndescence, et son éclat est beaucoup plus grand que- celui du l’esie de la llannne.

INTRODUCTION

Déposons sur ce fil quelques parcelles d’un sel de cui^ vre, immédiatement la flamme deviendra verte; avec un sel de soude, elle serait jaune; avec un sel de strontiane, rouge. Chaque substance produit à l’état d’incandescence une lumière de couleur particulière, suivant sa nature.

A quel état sont les particules en suspension dans la flamme? Comment peut-on les reconnaître, les distinguer les unes des autres, et apprécier les mouvements qui sont la cause de la lumière? Ce problème semble bien difficile à résoudre; il paraît moins complexe, si l’on se laisse guider par les analogies que présente ce phénomène avec d’autres déjà connus.

Vous êtes placé assez loin d’un orchestre pour que votre œil ne puisse voir ce qui s’y passe ; vous entendez les sons des instruments, et votre oreille perçoit des impressions multiples qui se traduisent dans votre âme en sensations variées, tristes ou joyeuses, douces ou sévères. L’orchestre invisible est la source de ces sensations, comme la flamme est la source de la lumière qui frappe vos yeux. Faites abstraction de la sensation musicale, et cherchez à analyser le phénomène qui s’accomplit en dehors de vous ; les expériences les plus simples et les plus concluantes vous auront bientôt fait connaître le mécanisme du son.

Placé près des instruments, vous reconnaîtrez d’abord que ce qui vous paraissait de loin un son unique, est un composé de sons simultanés dus à la vibration des divers instruments. Avec quelques artifices, vous verrez comment chacun d’eux est le lieu d’un mouvement oscillatoire de la matière qui le compose, comment ce mouvement est propagé par l’air jusqu’à votre oreille ; comment celle-ci entre aussi en vibration. Lorsque cent instruments émettent à la fois cent notes différentes, chacun d’eux vibre à sa manière : ceux des notes graves exécutent des vibrations lentes, ceux des notes aiguës des vibrations rapides; chacune de ces vibrations engendre

dans Tair une ondulation semblable à celle qu’engendre à la surface de l’eau le choc d’une pierre. Cent ondulations se propagent à la fois, sans se nuire les unes aux autres, en se superposant suivant une loi d’harmonie, de même que cent pierres tombant à la fois sur une nappe d’eau tranquille développent à sa surface cent rides qui se propagent ensemble, et donnent lieu à un mouvement composé de cent mouvements ondulatoires simples.

Vous pourrez scruter plus profondément encore cet admirable mécanisme, analyser chaque vibration sonore en particulier, vous verrez que la note grave de la basse ne diffère pas seulement par la lenteur des vibrations de la note aiguë du violon. Avec celle-ci, chaque particule vibrante exécute une oscillation plus complexe qu’avec celle-là. 11 y a entre elles une différence analogue à celle que votre œil peut apercevoir entre la grande vague liquide, hérissée de petites rides entremêlées, et celle dont la surface est lisse et en quelque sorte tranquille. Vous apprendrez même à distinguer dans la note conjplexe du violon une cause de dissemblance avec la même note complexe de la cloche ou de la cymbale. Dans celle-ci, l'ondulation principale se subdivise en plusieurs ondulations secondaires, dont les périodes n’ont entre elles aucun rapport simple, tandis que dans celle-là les durées des ondulations secondaires sont des sous-multiples simples de celle de l’ondulation principale; elles produisent, comme on dit en acoustique, les harmoniques du son fondamental, et par leur simultanéité elles assaisonnent la note principale de notes secondaires qui composent le timbre du son.

Quand cette notion du son vous sera familière, vous serez en état de voir avec l’œil de l’esprit ce qui se passe dans une flamme.

Chacune des substances qui s’y trouvent est comparable à un instrument de musique; les molécules qui composent cette substance exécutent des mouvements vibra-