ATTRACTION MOLÉCULAIRE HOMOGÈNE

homogènes ; 2^ celles qui unissent les substances hétérogènes ; et 5^ celles qui, s'étendant à des distances très-grandes, produisent les attractions planétaires et la gravité. Envisager ces forces comme dérivant de principes distincts a toujours semblé une superfétation inutile. C'est voir la complication là où, dans le plan de l'univers, règne une admirable simplicité. Ces diverses manifestations sont de même ordre, et les physiciens de tous les temps se sont constamment efforcés de rapporter les effets analogues, autant que faire se pouvait, à un même principe, comme nous le voyons par Thistoire de Télectricité ; de nos jours, cette tendance s'est encore affirmée davantage *.

Le premier effet que nous devons examiner est la cohésion des f:ob<^sior. masses limitées, laquelle semble ne pouvoir exister que si l'on imagine les particules matérielles attachées les unes aux autres par des liens particuliers. Avec un peu de réflexion, on se convainc aisément du contraire. En effet, même dans ces corps, les molécules pondérables ne sont pas en contact réel, mais sont distantes les unes des autres ; elles ne diffèrent des molécules d'une masse gazeuse que par le moindre écartemcnt qui les sépare. Leur réunion ne suppose donc que les seules forces qui existent dans tous les autres états de la matière, mais à un d^^r^ d'intensité plus ou moins prononcé suivant qu'il s'agit de tel ou tel état physique. Tout corps solide soumis à l'action du feu se dilate, se ramollit, se liquéfie, et les parties étant ainsi séparées, la cohésion disparaît. Ainsi la cohésion est liée à un certain degré de rapprochement des parties ; car, dans le solide le plus compacte, entre une particule et la suivante se trouve toujours un intervalle sans lequel le mouvement thermique serait impossible. La question à poser est donc celle-ci : le lien qui réunit les molécules solides consistet-il en forces abstraites ou bien est-il le résultat de l'action d'un milieu? Evidemment il ne s'agit pas ici de forces abstraites; car, pour être excessivement petits, les intervalles moléculaires n'en existent pas moins, et nous serions forcés d'admettre que les

' Nous avons Héjà exposé les idées de Mossotti. Il convient encore de rappeler ici quelques paroles de Lamé qui méritent d'être ciiées (Théorie de l'élofticUé, p. 2 ] : c La gravitation et l'élasticité doivent être considérées comme effets d'une môme cause, qui rendent solidaires et dépendantes toutes les parties de l'univers. »

consUnces innueiitf&>

Structure des solides.

548 GONSTITUTrON DE L\ MATIÈRE.

forces agissent à distance, ce qui est absurde. Reste donc à examiner la seconde hypothèse.

De même qu'il n'est point nécessaire d'admettre dans ces corps une répulsion réelle, mais qu'il suffit d^un mouvement expansif, pour expliquer certains phénomènes, ainsi les phénomènes attribués à l'attraction sont dus à cette disposition du milieu que nous avons signalée dans le chapitre précédent. Nous avons reconnu deux faits bien distincts qui constituent l'attraction : l"* la simple dilatation et la différence de densité du milieu provenant du double mouvement d'impulsion et de rotation des atomes ; 2® l'enveloppe commune et la rotation de la totalité du tourbillon enveloppant. La première force parait être inséparable de la molécule pondérable, elle est la conséquence nécessaire du mouvement dont elle est douée; son intensité extérieure dépend de la dislance; C'est elle qui donne naissance à la force qui règle les mouvements des astres, et constitue la gravitation universelle. La seconde peut exister ou non et être plus ou moins active à une certaine distance : elle est la cause des attractions moléculaires. Déjà dans le premier livre nous avons vu que, dans les deux classes de phénomènes, le principe initial n'était certainement pas identique en tout ; nous allons actuellement éclaircir ce sujet.

Les solides ordinaires, avons-nous dit ailleurs, sont tels en vertu d'une cristallisation plus ou moins parfaite, et leurs propriétés optiques nous montrent un groupement régulier autour de certaines directions axiales dans les dernières parties qui les constituent. La molécule intégrante du cristal n^est autre chose qu^une réunion de ces centres d'action convenablement orientés. Mais comme les sphères ne peuvent remplir un espace donné étant eu même temps distribuées uniformément dans toutes les directions, ces juxtapositions datomes donnent, en général, naissance à des solides ayant des axes principaux de dimensions inégales. Les molécules fondamentales doivent donc avoir des moments d'inertie inégaux dans les diverses directions, et leurs rotations respectives ne sont pas les mêmes. D'où la diversité des formes cristallines primitives ; desquelles, par les procédés de la cristallographie, se déduisent toutes les autres formes composées. Ëtani admis que chacun des centres élémentaires de ces figures agisse

ATTRACTION HOLËCULAIRE HOMOGÈNE. 549

suivant une loi déterminée, par exemple, qu'elle exerce une action quelconque inversement proportionnelle à une puissance des distances, la structure de Tédifice moléculaire se déduira de cette loi par des raisons de pure géométrie. De plus, la résultante des actions complexes qui se passent dans les solides élémentaires déterminera des attractions spéciales en rapport avec leur forme spéciale. Encore que les orientations primitives soient explicables sans recourir à Tintcrvention d'un milieu; toutefois, elles deviennent par là plus faciles à comprendre.

En étudiant les chans^ements d'état, nous avons vu que par la i'assage des

. gair à l'élai

diminution graduelle de la vitesse propre aux molécules d'une hqoidc. substance gazeuse (ce qui revient à dire par la soustraction incessante du mouvement calorifique), ses molécules se rapprochent à tel point qu'une pénètre dans la sphère d'activité de l'autre, de façon à n'en pouvoir sortir. Alors elles se précipitent Tune contre l'autre avec un mouvement accéléré, et un choc violent a lieu, qui se traduit par un dégagement de chaleur; si bien que, pendant le passage d*une partie du gaz à l'état liquide, la masse totale s'échauffe et ainsi empêche la liquéfaction de l'autre partie. Les sphères d'activité dont nous avons parlé alors, suivant le langage reçu des physiciens, ne sont autres que les tourbillons avec les sphères de raréfaction dont ils occupent le centre ; et admettre que les sphères d'activité de deux molécules se fondent en une seule, équivaut à dire que deux tourbillons se réunissent sous une enveloppe commune. Au moment de ce rapprochement, les deux molécules se précipitent l'une contre l'autre, un choc a naturellement lieu par lequel la vitesse de translation se trouve transformée en une oscillation de la masse qui se manifeste comme chaleur, laquelle conserve une partie de la même masse à l'état élastique. Si la force vive continue à être absorbée, de nouvelles quantités de gaz passeront successivement à Tétat liquide jusqu'à ce que la masse entière soit liquéfiée.

A cet état, les mouvements de translation indéfinis sont éteints, Soiidifiration

1 l'i <A • 'j 1 i'j' • *'cs liquides.

les molécules restent emprisonnées dans la sphère des circonvoi-

sines et oscillent suivant des courbes fermées, dont l'amplitude est

fixée parla pression extérieure et par la force impulsive interne.

Maislcsaxfs sont libres drns tous les sens, et les rotationsn'onlpas

Cristallisation et

agrégation confuse.

de direction commune définie. Que la soustraction de chaleur soit encore. poussée plus loin, les molécules déjà formées continuent à se rapprocher, elles ressentent bientôt l'influence des rotations qui tendent à les mettre dans des directions parallèles et à les orienter. Alors, sans que le mouvement oscillatoire ait complètement cessé, le groupe formé conservera une forme déterminée et invariable. Au moment où ce second changement d'état s'effectue, une portion de Téther change de vitesse et de direction, une certaine quantité de force vive se manifeste extérieurement, qui est celle Vient étaient animés les axes des tourbillons durant le mouvement rotatoire, car ils cessent d'être axes instantanés ou tout au moins axes de mouvements analogues aux précessions pour devenir des axes permanents. Il est clair que, dans ce cas, la force vive, mise en liberté, est beaucoup moindre que dans celui examiné précédemment ; de même pour le dégagement de chaleur. Déjà cette conclusion a été signalée dans le livre P', nous la reproduisons ici pour raontrerquerhypothèse d'un milieu éthéré, loin de porter atteinte aux conclusions posées précédemment, les afdrme, au contraire..

Les limites de distance en deçà et au delà desquelles une molécule est enfermée dans la sphère d'une autre, dépendent de l'intensité de la force impulsive et de la pression de l'éther ambiant. Ces deux éléments doivent être parfaitement définis dans chaque cas. A cause de cela, les points du passage d'un état à l'autre correspondent toujours à des températures fixes, la pression artificielle que supporte les substances demeurant constante ; ils varient, au contraire, avec celle-ci.

Les groupes cristallins une fois formés par la simple orientation des axes et une enveloppe commune doivent, en vertu des actions élémentaires de leurs atomes, réagir réciproquement entre eux à des distances excessivement petites, mais avec une énergie qui, d'après leur forme, n'est pas la même dans les diverses directions, et de la sorte ils peuvent tenir unis ensemble les éléments des groupes voisins qni ne sont pas parfaitement orientés, comme il arrive dans les agrégations confuses. Cela est facile à entendre, parce que, étant admis le principe d'une action élémentaire, il s'ensuit comme conséquence

AHRACTION MOLÉGVUIRE HOMOGÈNE. 551

géométrique une forme spéciale du petit solide formé, et cette forme elle-même fait que certaines actions sont plus énergiques dans un sens que dans un autre. Ainsi s'expliquent les tendances des cristaux à se déposer sur les angles, les propriétés spéciales des corps filamenteux, etc., etc.

Lors d'un changement d*état physique, une portion de l'éther Produeiîon placé entre les molécules est souvent expulsé, ou au moins prend ^^èt ^"^ une autre disposition, parce que son mouvement dans l'intérieur ^^IfnTieT^ du corps est nécessairement changé. De là les dégagements de changcmenrs chaleur et d'électricité qui les accompagnent, de là les courants électriques que fournissent les métaux au moment de la solidification, et cette augmentation ou cette diminution de conductibilité que présentent les. métaux, selon qu'ils se contractent ou se dilatent en prenant l'état solide ^

De tout cela résulte que dans les liquides, et bien plus encore dans les solides, les molécules sont enfermées au sein d'une espèce d'atmosphère commune, plus dense que le milieu occupant leur intérieur; autrement dit, en réalité, à l'intérieur des corps l'éther est raréfié*. Aux raisons qui ont été précédemment données, nous pouvons ajouter que la grande conductibilité des métaux (classe de corps dont les poids atomiques sont très-élevés), peut tenir à ce que, à l'intérieur de ces substances, l'éther est proportionnellement moins condensé que dans les autres, et que par suite, lorsqu'ils sont envahis par le torrent électrique, ce dernier y trouve une circulation plus facile.

Depuis longtemps déjà, Fusinieri et Graham ont noté que, plus Puissanco

1 , ' . à t A*y \ difTu&ive de

par des moyens mécaniques ou autres, on porte la matière à un i^ maiière. grand état de division, plus on augmente son pouvoir diffusif ; si bien qu'à travers les parois poreuses, la pénétration réciproque des gaz acquiert une intensité extraordinaire. A cette même force diffusive se réduisent les phénomènes, d'expansion que présentent les lames liquides très-minces. De tels faits prouvent qu'on ne

' De la Riye a constaié qu'au moment delà solidification, la conductibilité se trouvait doublée dans tous les métaux, excepté dans ceux qui, i ce moment, éprouvent une dilatation, tels sont le bismuth et l'antimoine. Il e^t aussi remarquable que plusieurs métaux cristallins présentent entre la solidification et la fusion un état pâteux (ex. l'élain), qui dure à la vérité fort peu de temps.

« Voy. livre II, p. 227 et suiv.

peut absolument pas négliger Tinfluence de la masse, même dans les actions moléculaires. A mesure que les molécules pesantes sont davantage soustraites à Tinfluence des molécules voisines qui les enveloppent, s'accroît leur facilité à céder au mouvement diffusif. Notre théorie rend aisément compte de ce résultat. Plus est grande la masse pesante intérieure, plus est grande la dilatation relative du milieu renfermé en elle, et par suite la pression extérieure ; précisément, parce que la dilatation augmente quand les centres d'expansion sont très-rapprochés. Sans doute, les riiyons de ces sphères, même dans la partie où elles agissent avec l'intensité maximum, sont d'une petitesse extrême, mais elles ne sont nullement négligeables les unes par rapport aux autres; aussi, quand elles sont réiinies, leur action résultante est d'autant plus considérable qu'elles sont plus nombreuses. Hais à cause de cette petitesse, l'influence des masses dans les phénomènes moléculaires devient promptement insaisissable, et à de grandes distances Teffet qui constitue la gravité demeure seul sensible. En définitive, les attractions sont produites indirectement par la force expansive, celle-ci développant un état de pression ambiante, qui est la cause du mouvement des corps les uns vers les autres; cette expansion étant provoquée par la grande vitesse des Oiolécules, qui serait plus grande que la limite d'élasticité avec laquelle le milieu peut remplir le vide formé. Nature des La naturc des tourbillons éthérés est ici mise en pleine lumière, et on reconnaît en quoi notre comparaison était insuffisante, lorsque nous les assimilions à de petits moulinets ; puisqu'ils sont en outre de véritables centres de raréfaction. Il importe aussi de distinguer les tourbillons moléculaires de ceux propres aux aimants. L'action de ces derniers s'étend beaucoup plus loin, au moins pour ce qui regarde la polarité magnétique permanente, car ils sont souvent détruits ou insensibles quand les autres conservent toute leur énergie. Cependant on ne doit pas repousser toute relation entre les deux genres de tourbillons ; en effet, si la polarité magnétique disparaît quand une substance perd l'état solide, les dernières molécules des corps conservent toujours une certaine facilité à s'orienter, qui les rend aptes à subir l'influence de l'aimant. Le magnétisme favorise manifestement l'adhésion mole-

lourbillonsi.