CHAPITRE V

De chaud et le froid.

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On a cru pendant longtemps que la chaleur était produite par une sorte de fluide mystérieux qui élisait domicile dans la substance même des corps soumis à son action; ce fluide, les physiciens l'avaient surnommé calorique: c'était donc quelque chose rappelant assez bien le fameux phlogistique dont nous avons retracé l'histoire.

Un corps pouvait gagner ou perdre en calorique, il devenait ainsi, ou plus chaud ou plus froid. Pour les physiciens modernes ce calorique n'existe pas.

11 est facile, tout d'abord, de montrer que les corps sont formés de parties extrêmement petites qui ne se touchent pas,

mais qui sont plus ou moins rapprochées les unes des autres.

Suivant l 'éloigneraient des particules constituant les corps, la matière nous apparaît sous des états tout à fait différents.

Nous allons prendre des exemples pour mieux préciser :

Chauffez un morceau de glace : de solide il passera à l'état liquide, puis il se vaporisera et, sous cette dernière forme il occupera un espace énorme en comparaison de son volume primitif.

Les molécules composant la glace et qui étaient collées pour ainsi dire, par leur propre attraction, se sont écartées les unes

des autres, et ont donné lieu à un nouvel aspect : la vapeur d'eau.

Et si nous chauffions encore ? Nous verrions d'abord apparaître des propriétés nouvelles; la vapeur chauffée en vase clos pourrait faire éclater le récipient qui la contient; les molécules d'eau exerceraient alors une pression sur les parois, et c'est cette propriété que nous utilisons pour pousser le piston des cylindres de nos machines à vapeur.

En portant plus loin le degré de chaleur,la vapeur d'eau se dissocierait en ses deux éléments.

Vous savez, en effet, que l'eau résulte de l'association de deux gaz : 1 hydrogène et l'oxygène; eh bien, une température de 1 200 degrés suffit pour détruire cette association, pour « décoller » les molécules.

Des expériences extrêmement ingénieuses ont montré que dans un litre d'hydrogène qui ne pèse que 8 centièmes de gramme, il n'y a pas moins de c9 Q40 quintillions de particules de gaz absolument distinctes. Vous pouvez juger par ces chiffres, le nombre formidable de parties d'hydrogène que contient un litre d'eau.

Il est même certain rpi^ les molécules et les atomes ne sont pas les dernières divisions de la matière, mais l'explication de ce fait nous entraînerait trop loin. Il suffit que nous sachions que tous les corps sont formés d'une façon analogue, c'est-à-dire de parties extrêmement petites qui ne se touchent pas, mais qui sont dans un état de perpétuelle vibration.

Pour faire de bonnes observati' n> météorologiques «m doit disposer les appareils dans un abri spécial.

[Modèle de l Observatoire de MorUsouris.)

Si ces vibrations augmentent d'amplitude, c'est-à-dire si le chemin que parcourt un atome ou une molécule, s'accroît autour de sa position moyenne, il en résulte un écartement total plus grand, et le corps commence par se dilater. Le phénomène est tout à fait visible dans une barre de fer qui s'allonge lorsqu'on la chauffe.

Il suit de là que pour communiquer de la chaleur à un corps, il suffit de lui fournir du mouvement ; mais, entendons-nous bien sur les mots : il y a mouvement et mouvement.

L an ç ons une balle d'acier contre une plaque rigide, si la vitesse est assez grande la balle en arrivant s'échauffera, atteindra même la température de fusion et noue la ramasserons complètement déformée.

Nous pessédon:

maintenant les données suffisantes pour analyser ce qui vient de se passer.

Nous avons donné au projectile un mouvement de translation rapide; or, aucune puissance au monde ne peut enlever à la balle la quantité de mouvement qu'elle a reçue, et si nous la trouvons au repos, c'est que h mouvement visible s'est tratisformé en mouvement invisible.

Toutes les molécules de la balle se sont en effet oartagé ce mouvement et, comme elles sont très nombreuses, chacune délies en a reçu une quantité si minime, que no<re sens de la vue ne peut le constater. Mais au toucher nous nous rendrons compte d'un phénomène nouveau : la balle s'est échauffée. La chaleur n'ect.

en somme, qu'un mode de mouvement.

Il n'y a donc, à proprement parler, ni froid ni chaud, mais des mouvements moléculaires plus ou moins intenses.

D'après les physiciens actuels les espaces interplanétaires seraient, tout vides qu'ils nous paraissent, remplis d'une matière impondérable, extrêmement élastique, mise en mouvement par différents foyers.

Le Soleil, par exemple, communique-

La droite nous transmettra une sensation de chaleur et la main gauche une sensation contraire; la même eau tiède produit donc simultanément deux impressions différentes.

C'est encore ainsi qu'une cave nous paraît chaude en hiver, et froide en été.

Toutes ces sensations sont donc essentiellement relatives, et pour juger de la température d'un corps, les physiciens ont préféré s'adresser à un phénomène dont

Le Thermomètre à Maxima indique la plus haute température de la journée. A cet effet un étranglement du tube empêche le mercure de redescendre dans le réservoir

rait des vibrations rapides à cette matière qu'on appelle Yéther et dont les ondulations elles-mêmes se transmettraient aux dernières particules des corps baignés dans ce milieu impondérable.

Il n'y a, évidemment, dans cette dernière explication, qu'une hypothèse extrêmement ingénieuse. Toutefois, quel que soit le sort que l'avenir réserve à cette élégante théorie, il n'en restera pas moins acquis à la science que la chaleur n'est qu'un mode de mouvement et que ce phénomène n'est pas dû à une qualité inhérente à la substance, ni à un fluide mystérieux dont les corps seraient plus ou moins remplie.

Si d'ailleurs nous nous en rapportons à notre seul sens du toucher pour apprécier la chaleur d'un corps, nous tomberons dans les erreurs les plus grossières.

Tout le monde connaît l'expérience suivante : en même temps que nous tenons la main droite dans l'eau froide, laissons séjourner notre main gauche dans l'eau chaude, puis brusquement trempons les deux mains dans un vase plein d'eau tiède.

l'intensité est proportionnelle à la température dans une certaine limite.

Nous avons vu que la chaleur dilate les corps. La valeur de cette dilatation peut donc nous fournir une mesure de la température, et l'instrument qui nous la fera connaître, s'appelle un thermomètre (1).

Les meilleurs thermomètres sont ceux qui reposent sur la dilatation d'une niasse gazeuse : thermomètre à air ou à hydrogène; mais ils sont très encombrants, et pour apprécier la température de l'air ou de l'eau on leur préfère les thermomètres à liquide, quitte à faire subir à ces instruments les corrections nécessaires.

Les thermomètres employés en Météorologie pour mesurer la température de l'air, sont en verre vert qu'on soumet pour éviter les changements du zéro à une chaleur de plus de 400 degrés,

Leur réservoir n'est pas sphérique, mais allongé pour, les rendre plus sensibles; on

(1) Thermomètre, de deux mots grecs : thrrt$, chaleur, me.tron, mesure.

les remplit de mercure ou d'alcool, et on fait la graduation sur la tige.

Cette opération de la graduation est beaucoup plus délicate qu'on pourrait le croire, et il y faut apporter de grandes précautions.

La maison Tonnelot à Paris, a la spécialité de ces instruments précis, et au surplus il est toujours facile de les faire vérifier par le Bureau central météorologique de France.

La graduation centigrade, la plus usitée, s'obtient en trempant le thermomètre

la même quantité de chaleur, de là une diversité très grande dans les climats.

Vers l'équateur où les rayons du Soleil dardent d'aplomb sur le sol, la température atteint à l'ombre des chiffres qui peuvent dépasser 50 degrés. Au Sahara, dans certaines régions basses, par temps calme, on observe la même ascension d© la colonne thermométrique.

Dès qu'on avance plus au Nord, la différence d'obliquité des rayons solaires, suivant la saison et la longueur variable de3 jours et des nuits, nous donne des tempe -

Le Thermomètre à Minima indique la plus basse température des 24 heures. Un index en émail restant au point le plus bas alteint par la calonne d'alcool, marque le degré minimum obtenu

dans la glace fondante, et l'on marque zéro au point où s'arrête le liquide, puis dans la vapeur d'eau bouillante, et l'on marque 100 degrés.

En Météorologie, où l'on n'a jamais besoin de mesurer cette dernière température on s'arrête généralement à 55 degrés, ce qui est suffisant pour tous les cas. Une bonne mesure thermométrique de l'air doit toujours être faite à l'ombre audessus d'une pelouse, autant que possible, a 2 mètres de hauteur et en se mettant à l'abri des réverbérations des murailles.

Le mercure se solidifiant vers 40 degrés au-dessous de zéro, les observateurs des pays très froids doivent faire usage des thermomètres à alcool.

Les indications des thermomètres sont extrêmement précieuses pour juger d un climat.

Théoriquement, nous savons, en effet, qu'en raison de son inclinaison sur le chemin qu'elle parcourt, la Terre ne reçoit pas chaque jour en un point de sa surface,

ratures extrêmes, aussi bien pour le chaud que pour le froid.

Les météorologistes appellent moyenne de la température d'un© journée, la moyenne de la température la plus élevée et la plus basse.

Le maximum de chaleur a lieu vers deux heures et demie du soir, et le minimum une demi-heure environ avant le lever du soleil.

Mais ce ne sont là que des indications vagues qui ne suffiraient pas pour fixer d'une façon précise la valeur de ces extrêmes de température. Pour les relever on a recours à des appareils automatiques pour ainsi dire.

Veut-on obtenir la plus haute température de la journée, on emploie un thermomètre qui possède au-dessus de son réservoir un petit étranglement.

A mesure que la chaleur augmente, le mercure, par l'effet de la dilatation, est forcé de sortir, mais comme le thermomètre est disposé presque horizontalement..

le poids du liquide expulsé n'est pas suffisant pour le faire rentrer; on peut donc immédiatement apprécier la quantité de mercure sortie du réservoir et par conséquent le degré de chaleur atteint : cet instrument est un thermomètre à maxima.

Les pki6 hautes températures relevées à Paris et constatées d'une manière certaine n'ont jamais dépassé 38°, 4, malgré des étés extrêmement chauds.

Cependant à en croire certains auteurs, le thermomètre serait monté à 40° en 1720, à 39° en août 1763, mais il faut se méfier beaucoup de ces données souvent prises à la devanture d'un opticien, dans une rue exposée de longues heures au soleil.

L'un des derniers maxima certains observés, l'a été le 19 juillet 1881 avec une température de 38°, 4. En France, le thermomètre est monté à 41°, 2 le 24 juillet 1870, à Poitiers, et à 42°, 9 le 19 juillet 1904 à Montpellier. C'est le plus fort maximum constaté d'une façon certaine dans notre région.

Les plus hautes, températures sur la Terre ont été enregistrées en Egypte :

+ 47°,4; dans les déserts de Nubie :

+ 54°,4 a l'ombre et + 65°, 5 au soleil, et «nfin celle qu'a signalée le capitaine Griffiths près de l'Euphrate où le thermomètre accusa une température de +55°, 5 à l'ombre, et +68°,8 au soleil.

Quand on songe aux écarts qui ont

Sous l'influence de la température, un tube recourbé, légèrement aplati et rempli d'alcool communique ses déformations à une plume traçante et rend le thermomètre enregistreur.

(Modèle Richard.)

lieu entre les régions tropicales et les températures de la Sibérie, on est surpris de voir avec quelle facilité et quelle souplesse le corps humain sait se plier aux exigences du milieu ambiant.

Sous ce rapport il est certain que l'homme peut supporter des températures extrêmes, pourvu qu'elles soient de courte durée et que l'air soit tout à fait sec.

Dans les Mémoires de l'Académie pour 1764, Tillet rapporte que les filles de service employées au four banal de la petite ville de La Rochefoucault avaient imaginé une sorte de sport que nous recommandons à nos lectrices.

C'était à qui resterait le plus longtemps dans le four au moment de la cuisson et plusieurs d entre elles y faisaient des séjours de dix minutes. La température y atteignait couramment 132°, soit 32 degrés de plus que celle de l'eau bouillante.

Au moment d'une des expériences à

Lorsqu'on borne ses observations aux indications du thermomètre on peut se contenter d'un abri sim;>lifiè. [Modèle de la Maison Tonnelot à Paris.)

laquelle tout le monde pouvait assister, I une des jeunes filles entrée dans la fournaise était entourée des pommes et de la viande qui cuisaient.

Aussi invraisemblables que peuvent paraître ces faits, ils n'en sont pas moins authentiques, et différents observateurs les ont renouvelés depuis.

Passons maintenant aux températures inférieures au zéro, c'est-à-dire à la glace fondante.

Pour mesurer les plus basses températures on se sert de thermomètres à minima qui sont habituellement à réservoirs remplis d'alcool incolore.

Un petit index en émail peut circuler librement dans la tige, et avant l'expérience on le fait descendre jusqu'à l'extrémité supérieure de la colonne d'alcocl.

Disposons maintenant l'instrument dans une position horizontale et observons : si l'alcool se dilate et envahit le tube, il passe entre ses parois et le petit index, sans déplacer celui-ci, mais si la température baisse, le liquide se contracte et par l'adhérence de son extrémité à celle de l'index, ramène celui-ci qui finalement montre la plus faible hauteur atteinte.

Ces deux appareils à maxima et à minima sont avantageusement remplacés aujourd'hui par des thermomètres enregistreurs.

Ces instruments qu'on gradue par comparaison, portent un

voir métallique, sorte <ie tube aplati et recourbé renfermant de l'alcool.

La dilatation ou la •-ontraction du liquide augmente ou diminue la courbure du tube et par un système de leviers facile à imaginer, fait mouvoir une plume traçante sur un cylindre comme dans le baromètre ?ue.

Ces enregistreurs nous ont fourni de précieux ren-

Cristal de neige obpervé au microscope-

seignements sur la température de la haute atmosphère, car tous les cerfs-volants et les ballonsnsondes les emportent avec eux dans les grands sondages aériens.

Dans nos régions, les températures les plus basses constatées ont été pour Paris : - 23°,5, le 25 janvier 1795; -21°, 3, le 9 décembre 1871; et surtout - 25°, 6, le 10 décembre 1879.

Mais il n'est pas rare de voir dans l'Est de la France le thermomètre descendre à plus de 30° au-dessous de zéro.

Parmi les chiffres les plus bas relevés sur la Terre, nous pouvons citer l'observation du capitaine Back dans l'Amérique du Nord, où il a constaté un froid de - 56°, 7 en janvier 1834; celle de Xevirof, le 21 janvier 1838, à Yakoutsk, où le thermomètre a marqué - 60°.

Mais la partie du monde qui détient ce record peu enviable et qui est probablement l'un des pôles du froid de notre globe, c'est la région de la vallée de Lena et de la Iana.

Pendant quatre mois de l'année ou y voit souvent le thermomètre descendre audessous de - 50°.

A Verkhoïansk, petite station de ce district, on a observé sur un thermomètre à alcool une température de - 69°, 8, ce qui, d'après M. Angot, doit correspondre au moins à une température réelle de 72° audessous de zéro.

Si l'on remarque que dans cette même station la chaleur peut atteindre en été + 31°,5, on voit que les écarts de température se chiffrent par plus de 100 degrés au cours de l'année.

a Et il y a des gens qui habitent ce payslà ! » ainsi que me le faisait observer un de mes élèves au temps où j'enseignais la Physique.

Et nous nous plaignons

lorsque dans nos contrées

la température descend un

au-dessous de zéro!

peu

Les nuages vus du sommet du Canigou.

{Cliché Tes tory.