DE LA VAPORISATION

La quantité de mouvement qui, dans un gaz, produit un certain déplacement linéaire des molécules, et, par suite, un redoublement d'intensité dans leurs chocs réciproques, ne produirait pas le même effet si le corps était liquide, car les molécules, dans ce dernier, étant cernées par leurs voisines, les collisions sont plus fréquentes; par suite, il faudra des quantités différentes de force vive dans les deux cas pour obtenir dans une substance donnée un même accroissement des vibrations thermiques, c'est-à-dire de la température ; autrement dit, la capacité calorifique d'un corps change avec Vétat du corps. Cette déduction est justifiée par Texpérience, car on a reconnu que dans tous les corps liquides les chaleurs de température sont plus grandes qu'elles ne le sont pour les mêmes corps à Tétat gazeux. La capacité calorifique de Teau à Tétat liquide est 1; à r.état de vapeur, elle est égale à 0,475, et il en est de même des autres corps ^ ; de sorte que, à très-peu près, la capacité des fluides réduits à Tétai gazeux serait généralement la moitié de celle qu'ils présentent à l'état liquide. Ce résultat doit être accepté sans tenir compte des actions secondaires possibles, telles que les variations des mouvements de vibration, l'influence des milieux environnants, les forces moléculaires, toutes conditions qui certainement influent sur la capacité calorifique comme nous le verrons, mais dont nous pouvons pour le moment faire abstraction.

On comprendra encore mieux les considérations précédentes en examinant le cas inverse, c est-à-dire le passage d'un liquide à l'état de gaz; alors il faut développer dans les molécules une vitesse de projection assez énergique pour leur permettre d'abandonner la sphère d'activité des molécules voisines, et la quantité de mouvement à fournir dans ce cas doit être suffisante pour : (a) séparer les molé-

* Voyez Cantoni, p. 1Z de la brochure : Relations entre certaines propriétés thermiques et d'autres propriétés physiques. Pavie, 4862, mémoire inséré également dans le Nuovo CAmento^ année 4862.

cules de celles qui les environnent et leur frayer une route au travers de celles-ci, (b) pour maintenir ces mêmes molécules en mouvement.

Ce changement d'état peut se faire dans deux conditions différentes: dans le premier cas le corps ne reçoit de Textérieur aucune nouvelle quantité de calorique ; dans le second il en reçoit.

1° Premier cas : pendant Tévaporation d'une partie du liquide, celle-ci devra recevoir de la portion restante, ou des corps environnants la quantité de mouvement afférente à son nouvel état ; par conséquent, elle absorbera de la chaleur à tous lescorps voisins, la massehquide non vaporiséey comprise. Tel est le cas ordinaire de Tévaporation des liquides à la température ordinaire, aussi elle s'accompagne toujours d'un abaissement de température, et même sur ce principe on a fondé la construction du psyçhrométre des météorologistes. Les phénomènes sont beaucoup plus marqués avec les liquides trés-volatils, tels que ceux résultant de la condensation de corps ordinairement gazeux, mais susceptibles de se liquéfier sous l'influence combinée d'une forte pression et d'un abaissement considérable de température (ex. : acide sulfureux, acide carbonique, protoxyde d'azote, etc.); alors si la pression diminue, ils reprennent l'état aériforme et absorbent une quantité de chaleur telle, que les physiciens emploient ces liquides pour obtenir de très-grands froids; avec l'acide carbonique liquéfié, la température descend à — 70° et même à — 100**. La soustraction du calorique se fait avec une telle rapidité que l'on peut congeler l'eau dans un creuset de platine incandescent, au moyen de l'acide sulfureux liquide, et elle est assez intense pour que, lors de l'évaporation de l'acide carbonique hquéfié, une partie du liquide se solidifie (Thilorier). Les phénomènes s'expliquent facilement, car par hypothèse la force vive restant constante dans la masse encore liquide et dans celle en voie de gazéification, comme

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les molécules de cette dernière doivent acquérir une vitesse extrême (car le volume devient au moins 400 fois plus grand), il faut bien que Tautre partie subisse une perte correspondante, rien d'étonnant alors à ce qu'elle se solidifie. L'énorme pression exercée par la quantité de liquide, reprenant Tétat gazeux sur celle qui demeure dans son état primitif, peut aussi favoriser la solidification de celle-ci; en effet, cette pression, malgré sa très-courte durée, doit, par un véritable effet mécanique, produire un rapprochement des molécules du liquide restant.

2® Dans le second cas, si on augmente la quantité di) chaleur renfermée dans une masse liquide, lorsqu'elle a atteint le point d'ébuUition, c'est-à-dire la température à laquelle la tension de la vapeur égale celle de l'atmosphère ambiante, l'addition d'une nouvelle quantité de chaleur ne déterminera pas un accroissement de température, le supplément de force fourni aux molécules sera employé ni à augmenter leur collision réciproque, ni à dilater la masse liquide, mais à communiquer un mouvement de projection et une vitesse suffisante aux atomes delà masse liquide qui se transforme en gaz ou en vapeur ^ Dire que le liquide se vaporise, c'est admettre implicitement qu'il existe un espace dans lequel les molécules peuvent se dégager. Si cet espace manquait, la température s'élèverait indéfiniment le corps conservant toujours l'état liquide.

Lors du changement d'état dont nous nous occupons, on observe un fait fort remarquable et qui, à première vue, semble paradoxal et contraire à la théorie do la chaleur établie par Clausius et Tompson. Voici ce fait :nin corps froid peut céder de la chaleur à un autre plus chaud que lui. En effet, la portion qui se vaporise possède dans le principe une certaine quantité de force vive qui à l'instant de

* Nous disons gaz ou yapeur, car il n'y a aucune différence réeUe entre ces deux états, si ce n'est quB les vapeurs sont des gaz dont le point de liquéfaction est peu élevé, et inversement pour le gaz.

la volatilisation s'accroît considérablement aux dépens de la masse restée liquide et alors celle-ci plus froide que la première lui abandonne cependant une certaine quantité de chaleur. De même la température d'un corps froid peut s'élever par l'action d'une substance encore plus froide. Nous citerons un exemple : Une masse d'eau étant refroidie à — 5°, je suppose, si on la touche avec un corps à — 2°, elle se congèle en partie et toute la masse remonte à 0°. Ainsi un corps froid, lors de son changement d'état, peut céder de la chaleur à un autre plus chaud que lui. En présence de ce fait, on nous adrssera peut-être Tobjection suivante : Si la température dépend de la vitesse propre aux molécules, comment se peut-il qu'une molécule douée d'une moindre vitesse en communique une plus grande à une autre? — La réponse est simple, lorsqu'on suppose les molécules animées d'un double mouvement de rotation et de translation, car les vitesses de rotation peuvent, nous le savons, se transformer en vitesses de translation, et, à la suite d'un choc, un" mobile peut rebondir avec une vitesse supérieure à celle qu'il avait auparavant.

Dans l'hypothèse de molécules simplement élastiques, on a essayé d'expliquer le phénomène dont il vient d'être question ; mais alors, comme la molécule exerçant le choc communique à celle qui l'éprouve une vitesse supérieure à la sienne, on suppose à la première une masse plus grande que celle de la seconde, et cette hypothèse n'est pas toujours admissible. Donc on est loin de pouvoir tout expliquer en supposant, comme on le fait ordinairement, les molécules douées seulement d'élasticité, tandis que la théorie adoptée par nous est beaucoup plus générale. Les molécules, spécialement celles des Hquides et des solides possèdent certainement une énorme vitesse de rotation; et la force vive, ou le travail, est emmagasiné dans ces molécules. A l'occasion d'un choc convenable, cette force vive pourra se transformer en mouvement de translation