SUBSTANCES

Calories pour !•.

Lithium 0,559

Molybdène 0,567

Tungstène 0,587

Rhodium 0,615

Or 0,624

Osmium 0,662

Zinc 0,669

Palladium 0,6 JO

Iridium 0,678

Platine 0,685

Bore 0,695

Cuivre 0,842

Fer 0,882

Cobalt 0,906

Manganèse 0,921

Nickel 0,961

sulfurique, elles, sont exprimées par dés nombres supérieurs à ceux correspondant aux liquides plus volatils.

Si maintenant nous établissons la relation entre l'élasticité, la densité, la ténacité, etc., et les chaleurs spécifiques, nous trouverons que ces dernières sont proportionnelles aux produits du rapport inverse de la densité par le rapport direct de la cohésion relative, et par suite (fàe les capacités caloriques sont directement proportionnelles à la cohésion des corps K Parmi les propriétés moléculaires des corps, une des plus remarquables est l'élasticité; elle nous montre les molécules susceptibles d'un certain déplacement, de telle sorte que l'on peut évaluer l'élasticité d*at)rès l'allongement produit par un poidâ déternllné, pourvu que la position des molécules ne soit pas changée d*unc façon permanente, c'est-à-dire que l'accroissement de longueur ne devienne pas définitif. Or l'allongement observé dans ces conditions suppose un travail effectué ; par conséquent, il y a lieu de rechercher si une certaine relation existe entre cette dilatation forcée artificielle et celle que la chaleur produit naturellement. On a constaté que le rapport entre la chaleur spécifique et le coefficient d'élasticité est à peu près constant pour tous les métaux non cristallisés et a pour expression 1,36'. Donc, si une quantité donnée de chaleur agit sur un volume égal de ces métaux, elle produira dans les distances moléculaires un accroissement égal à celui que l'on obtiendrait par la traction exercée à Taide d'un certain poids sur les verges métalliques.

La valeur du rapport qui vient d'être cité permet de cal-

* Soient c, </ les chaleurs spécifiques prises à poids égaux des eorps dont les densités sont d et d' et la cohésion K et K'. On a trouvé que

c d' K cd K

-' = j X j^, . Donc , yj^ = rr;. Ov cD ct c'D' sont les capacités calorifiques de Tunité de volume. (Note du traducteur.)

* Voyez Cantoni, p. 24, et son Manuel de physique, p. 551, dans 1» note.

culer l'équivalent mécanique de la chaleur ; on trouve, par ce procédé, 424 kilogrammètres. Un tel résultat nous fournit une remarquable confirmation de la théorie, et il sufllt pour faire disparaître toutes les incertitudes relatives aux diverses manières de mesurer les coefficients d'élasticité. D'une manière générale, on peut dire que les chaleurs spécifiques, prises à volume égal, sont proportionnelles aux produits des rapports directs des coefficients d'élasticité et de dilatation.

Dans les métaux soit à structure cristalline, soitécrouis par leur passage à la filière, les coefficients dont nous parlons subissent des variations, mais alors il y a tine autre cause d'absorption de travail : c'est l'orientation des molécules. Cette circonstance dort exercer une notable influence, la preuve en est que dans les minéraux les chaleurs spécifiques sont différentes suivant la forme cristalline. Ainsi on voit dans un grand nombre de minéraux qui cristallisent, soit en cube, soit en prisme droit à base rhombe, soit en prisme rhomboïdal, les chaleurs spécifiques être directement proportionnelles à leur dureté relative ; et au contraire, pour ceux dont la forme typique est le rhomboèdre, elles varient en raison inverse de la dureté. En outre, sur ces derniers, on reconnaît que les chaleurs spécifiques sont d'autant plus élevées, qu'il existe une plus grande différence d'élasticité suivant les axes de cristallisation. En général, les capacités calorifiques des substances cristallisées sont plus grandes que celles des métaux à structure uniforme. 11 n'est pas inutile de rapprocher cette propriété de cette autre, que les réactifs chimiques agissent différemment sur les corps, selon qu'ils se présentent cristallisés ou amorphes, et l'on comprend que, dans ces deux cas, la dureté n'est pas la même*.

* Voyez Cantoni, p. 29.

Los faits observés jusqu'ici sur les cristaux sont fort peu nombreux, mais s ils ne permettent pas d'établir des lois générales et absolues, ils suffisent cependant pour nous guider dans Télude de nombreux phénomènes. Par exemple, ils sont très-utiles pour expliquer les singularités présentées par Teau. Ces questions peuvent être traitées sous un point de vue plus juste et plus fécond en résultats que celui sous lequel on les a envisagées jusqu'à présent. Il est donc à désirer que les recherdies commencées par Cantoni soient poursuivies sur un grand nombre de corps. Le travail de ce physicien renferme encore d'autres résultats fort remarquables, mais nous renvoyons le lecteur au mémoire original, et nous terminerons en rappelant quelques faits relatifs aux liquides et aux gaz.

On a remarqué sur un grand nombre de liquides indécomposables par la chaleur, que les nombres de calories nécessaires pour produire une égale augmentation de volume sont plus élevés lorsque la substance est à l'état solide que si elle est liquide. Ainsi, pour le soufre, on a les nombres 0,225 et 0,082; pour l'iode, 0,i086 et 0,496, et pour le phosphore, 0,0901 et 0,0654 ^ Toutes ces valeurs, aussi bien pour les sohdes que pour les liquides , décroissent à mesure que la température s'accroît : résultat facile à comprendre, puisque au fur et à mesure que diminue la résistance des liens qui unissent naturellement les molécules, on éprouve une moins grande difficulté à séparer celles-ci; et elles seront d'autant plus faciles à désagréggr, qu'elles seront plus éloignées les unes des autres. Aussi, pour l'eau, voit-on la viscosité et les actions capillaires diminuer avec la température, de même que la valeur de la capacité calorifique.

Dans les gaz le travail intérieur, antagoniste de la cohésion, est sensiblement nul, et, par suite, les gaz parfaits, à

* Voyez Cantoni, p. 40.

DE QrKLQUES PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES CORPS. i^t

volume égal et sous une pression constante, ont la même capacité calorifique, tandis que les chaleurs spécifiques, sous des poids égaux, diffèrent énormément les uns des autres.

En second lieu, dans les gaz soit simples, soit composés, les capacités calorifiques et les chaleurs de dilatation sont plus grandes, à volume égal, pour ceux dont la dilatabilité est la plus prononcée ; elles sont, en outre, en rapport avec la densité relative de ces corps et le trés-faible degré de cohésion que peuvent présenter leurs molécules, car dans tous les fluides aériformes les molécules ne jouissent pas d'une égale liberté; beaucoup d'entre eux qui, à la température ordinaire, se présentent sous la forme gazeuse, sont véritablement des vapeurs faciles à liquéfier et même à solidifier par des moyens artificiels.

Les lois de Mariette et de Gay-Lussac ne se vérifient pas complètement pour ces gaz. Cependant, même dans ce . cas, les chaleurs de dilatation, calculées comme on Va fait pour les solides, c'est-à-dire sous des volumes égaux, différent entre elles beaucoup moins que si on les rapporte à des poids égaux, et les valeurs sont d'autant plus élevées que les corps sont plus rapprochés de leur point de liquéfaction. Ainsi Tacide carbonique, Tacide sulfureux et le protoxyde d'azote, donnent 0,0000116, tandis que pour les gaz permanents et l'oxyde de carbone, on trouve 0,0000083. D'après M. Hirn, lorsque la vapeur d'eau est soumise à une pression de 32 atmosphères, l'influence moléculaire intérieure acquiert une valeur que l'on peut estimera 6 atmosphères |, quantité nullement négligeable. A vrai dire, il n'y a aucune limite tranchée entre les solides, les liquides et les gaz eux-mêmes, au point de vue des résistances intérieures.

La conductibilité des corps pour la chaleur est également en relation avec leurs propriétés moléculaires énoncées ci-dessus. En général les corps ductiles^ mais mous et non élastiques, sont mauvais conducteurs; exemple les ar-

giles, les cires, etc. ,et parmi les métaux, les moins bonscoiu ducteurs sont les plus malléables et les moins élastiques, tels que potassium, sodium, plomb. La conductibilité calorifique semble donc exiger delà part des molécules deux conditions : d'abord une grande facilité au déplacement (qui produit la ductilité), puis un retour rapide à leur position d'équilibre (qui produit Télasticité) . Une de ces propriétés à l'exclusion de l'autre ne suffit pas pour constituer une matière conductrice. Tel est le cas des corps vitreux, qui jouissent bien d'une très-grande élasticité, mais ne présentent aucune ductilité. Nous verrons ailleurs une nombreuse série de propriétés liées à cet état moléculaire; pour le moment, notons que les métaux présentant une conductibilité presque parfaite, sont les métaux nobles, or, argent, platine, cuivre, etc., dans lesquels le déplacement moléculaire peut s'accomplir dans des limites assez étendues et qui jouissent d'une ductilité et d'une élasticité très-grandes.

La raison du fait parait être celle-ci : plus les molécules d'un corps sont aptes à faire des excursions ayant une amplitude relativement considérable, et à revenir facilement à leur position d'équilibre, plus facilement aussi elles peuvent heurter violemment les molécules environnantes et communiquer le mouvement qui les animo à une plus grande distance. Or, ces conditions favorisent certainement la propagation du mouvement vibratoire calorifique dans les corps.

Dans les liquides, la chaleur se propage par le moyen de courants causés par des différences de densité, mais on ne peut leur refuser cependant une véritable conductibilité; Hagnus l'a démontré, et il en est de même et mieux encore pour les gaz. De tous les fluides, les meilleurs conducteurs sont ceux dont la mobilité est la plus grande, ainsi l'hydrogène parmi les gaz, et le mercure parmi les liquides.

De tout ce qui a été dit jusqu'à présent, tirons cette conclusion : les forces moléculaires, quelle que soit leur origine, diminuent d'intensité à mesure que la distance entre leurs centres d'action augmente; toutes les circonstances qui accroissent cette distance affaiblissent l'énergie de ces forces, et, paf suite, diminuent la quantité de travail à dépenser pour produire un certain effet sur les corps eux-mêmes.

Tout se ramène donc à un principe fondamental : la quantité de chaleur nécessaire pour produire un effet donné est loujoûlrs proportionnelle au travail absorbé par les molécules l» péUr vaincre les résistances qui s opposent à la manifestation de cet effet, 2° pour au^nenter V amplitude des oscillations et des vibrations des molécules elles-mêmes.

Ainsi se trouvent justifiées les réflexions relatives au travail intérieur du corps par lesquelles nous terminions le chapitre v, et Ton peut affirmer que le jour où les observations et les expériences auront été faites en nombre suffisant, il sera possible de calculer la valeur de toutes ces forces moléculaires, et même quelques déterminations de ce genre ont été déjà faites dans un petit nombre de cas. Nous comprenons encore pourquoi les physiciens modernes se sont vus dans la nécessité de reconnaître à une même substance deux capacités calorifiques; l'une, la seule admise jusqu'alors, est relative au travail total accompli par le corps ; l'autre, dite capacité^tso/we, se rapporte seulement à réchauffement de la matière. Exemple pour l'eau : la chaleur spécifique ordinaire = 1 , et la chaleur spécifique absolue = 0,4.

Donc la théorie mécanique offre un moyen d'expliquer et de coordonner une infinité de faits qui, jusqu'alors, paraissaient fort éloignés les uns des autres, et ce seul avantage suffirait pour la faire adopter comme une hypothèse physique extrêmement rationnelle, quand bien même nous h*en aurions pas établi jusqu'à l'évidence les

principes fondamentaux comme nous Tavons fait fNus haut. Avec ce système disparaît la théorie absurde dans laquelle les diverses formes de la matière sont assimilées à des récipients, véritables cachettes dans lesquelles le calorique se dissimule pendant un temps plus ou moins long ; puis tout à coup il s*en échappe et se produit au dehors.

Les faits nous enseignent que si tous les corps n*ont pas la même capacité calorifique, cela résulte simplement de ce que les diverses substances requièrent des quantités de mouvement différentes pour produire un certain travail intérieur dont Tintensité varie suivant la grandeur de Texcursion que doivent faire les molécules et des résistances qu'elles doivent surmonter.