GRADUATION DU THeRMOMÈTRE. — SON USAGE

C'est à partir de Tannée 1741 qu'on a suivi, pour graduer i thermomètre, une règle posée par le pliysicien suédois lelsius. Jusqu'alors il n*y avait pas de règle lixe et les nomres indiqués par divers thermomètres ne s'accordaient pas ntre eux.

Le long du tube du thermomètre il y a une échelle de di- Isions d'égale longueur. Chaque division s'appelle un degré liermométrique, et est désignée par un inmiéro d'ordre, i^est ce numérotage qu'il s'agit de faire de telle sorte que tous îs thermomètres placés dans les mémos circonstances, par xemple dans la même masse d'eau, aient leurs niveaux rrètés au bout de quelque temps devant le même numéro e Téchelle. La règle de Celsius permet de réaliser cette conition, et de rendre, comme on dit, tous les thermomètres omparables entre eux.

D'après cette règle, on laisse séjourner le thermomètre au lilieu de glace placée dans un vase percé de trous, pour ue Teau provenant de la fusion puisse s'écouler au dehors ; uaiid on prend cette précaution le niveau du mercure devient tationnaire; on manque sa place sur le tube. On porte eujite le thermomètre dans la vapeur produite par de l'eau eu

pleine ûbullitioii, fig. 8. Le niveau motitG par la dilatation <lu mercure, et devient bientôt stationnairc. Ou marque encorr sa place sur le tube. On a ainsi deux points fixes qui vont servir ù tracer l'échelle.

Le thermomètre étant ajusté, par exemple, sur une planchette, on y trace deux traits vis-à-vis des points fixes et on inscrit les numéros et 100 à calé Jl^ H iSSk ^^ *** traits. On divise l'inten-alle VB^ jQr t^i^Pi*'^ entre eux en cent parties

^S^jJ^^É^^ égales, et on prolonge la division ™ T^^ T jusqu'aux extrémités du tube. Les

numéros sont les mâmes de chaque cdté du zéro, comme l'indique h figure y, et pour les distinguer on n'a qu'à dire s'ils sont au-dessus ou au-dessous de zéro. Cette graduation est ap[ielée centigrade, et elle «si \ presque exclusivement adoptée de nos jours.

On emploie le mot températan pour désigner la manière d'être de$ corps relativement à la chaleur.

Quand on met un corj s eu contact avec le thermomètre, le mercure monte ou descend dans le tube, Fig. H. — Appareil pour mur- suivant que le oorps est plus cliauil Zmar<^!'"' '*"'*" '^"'"o" plus froid que le thermomètre, et son iiivenu s'arrête à une division de l'échelle. I* numéro correspondant représente la température du corps.

Le thermomètre sert donc à indiquer l'élat calorique des corps ; si son niveau est stationnaii'e, la température est constante; s'il monte ou descend, on compte le nombre de de-

MÉTHODE EXPËR[HEMALE, TIIERÏOSIÈTRE. 45

grûs parcouinis, et ce nombre représente l'élévation ou l'abaissement de la température.

Un thermomètre à mercure peut avoir une éclielle qui s'étende de 40° au-dessous de zéro ù 36û° au-dessus. C'est entre ces deux températures seulement qu'il reste Lquide. Aux températures plus basses, il est solide; aux

températures plus élevées, Il est gazeux, ^

et, par conséquent, il ne peut plus sci'vir dans ces circonstances.

On emploie le thermomètre à alcool pour les fi'oids excessifs, parce que ce liquide ne se congèle pas. Quant aux températures très-élefées, on les mesure i l'aide Ae&pyromèlres, espèces de thermomètres fondés sui- la dilatation des ean/is solides

Ainsi, à la manufacture de porcelaine de Sèvres, H. Brongtiiart a fait usage du pyromètre suivant, pour estimer la haute température des fourneaux (lig. 10).

Une plaque de porcelaine, placée dan^ le four, porte dans une raîuui-e une barre de fer, dont une extrémité s'appuie contre le fond de la rainure, tandis que l'autre touche une barre de porcelaine qui passe à travers le mur du fourneau.

Celle-ci est pressée contre la barre de fer '^' ^'^ijinj^J^s" "** par un levier. Quand on chaufTc, le fei' se dilate, la porcelaine aussi, mais rallongement de la porcelaine est négligeable, et c'est celui du fer qui met le levier en mouvement. Le mouvement est transmis à une aiguille par une crémaillère et un pignon, de soite que l'aiguille parcourt les divisions d'un cadran. Par cet artifice ou i-cnd très-

sensibles les changements de longueur de la barre de fer. L'échelle insurlle sur le cadran mai'quc 100° et z<^ro quaml on place la barre de for dans l'eau bouillante ou dans la ijlacc fondante, et les numéros [icuvent s'élever jusqu'à 1,500° parce que le fer ne fond qu'à cette haute tenipéralurc. Mais un tel thermomètre n'est pas comparable au thermomètre h mercuie, ce qui signilic que presque toujours des numéros différents sont indiqués par les deux instruments placés dans les mêmes circonstances.

Fig. 10. — Pjrom*

Les physiciens se servent, pour les expériences précises, de thermomètres à air qui ont quelque analogie avec celui de Galilée : mais nous ne devons pas nous en occuper dans ce livre.

Nous voilà donc munis d'un instrument très-sensd]le qui va nous servir pour observer les phénomènes de la chaleur. Dans la plupart des expériences, nous avons à suivre les déplacements de l'indcï, à noter les températures. Nous comparons ensuite les résultats de l'observation, et nous en déduisons par le raisonnement les lois des phénomènes.

Une picmièrc application du thermomètre i d'une unité de chaleur.

On pourrait mesurer, comme nous l'avons vu dans le cliaritre 1, la quantité de chaleur qu'un corps dégage par le X)ids de glace qu elle est capable de fondre; évidemment, pour bndre 2 kilogrammes de glace, il faut doux l'ois plus de chaleur que pour en fondre un seul. Mais on n'a pas choisi ine telle unité ; on en a pris une plus commode, à laquelle )n a donné le nom de calorie.

Prenons 1 kilogramme d'eau, et mettons le vase (jui le contient dans la glace fondante ; un thermomètre plongé dans cette eau marquera, au bout de quelque temps, la température 0**. Otons le vase de la glace et mettons-le près du feu ; l'eau va s'échauffer progi*essivement ; nous verrons le thermomètre monter. Quand il sera arrêté à 1 degré, l'eau aura reçu une certaine quantité de chaleur ; c'est celle-là qu'on appelle calorie.

Dans la fusion de 1 kilogramme de glace on consomme 79 calories, c'est-à-dire 79 fois la quantité de chaleur qui vient d'être définie. Avec toute cette chaleur on pourrait donc élever de 0** à 1° la température de 79 kilogrammes d'eau.

U ne faut pas confondre la calorie avec le degré thermométrique : ce dernier nombre est simplement une notation conventionnelle ; ce n'est pas une quantité ; c'est l'indication d'une manière d'être. Pour bien fixer la différence, voici les nombres de calories qu'il faut consommer pour faire subir à 1 kilogramme d'eau diverses modifications.

Pour fondre 1 kilogr. de glace, il faut 79 calories.

Pour chaufTer un kilogr. d'eau, de 0" à 100<*. . . 101 Pour réduire en vapeur 1 kilogr. d'eau à lOC'. . 530

Total de chaleur consommée. ... 716 calories.

Avec cette chaleur on aurait pu élever de 0" à l*» 716 kilogrammes d'eau.

Et ne croyons pas que ce soit là toute la chaleur contenue dans notre kilogramme d'eau réduite en vapeur à 100<*. Car, si on le refroidit, il dégagera d'abord les 716 calories pour reformer la glace à 0**, et la glace pourra être refroidie encore. Si 1 kilogramme de glace est refroidi de 0® à 100® au-dessous, il dégage 50 calories. Il en dégagerait encore si on le refroidissait davantage.

11 est impossible d'évaluer en calories la quantité totale de chaleur que contient un corps. Nous ne pouvons connaître que les' quantités de chaleur qu*il faut ôter ou donner à un corps pour Tamener de tel état à tel autre, le thermomètre étant notre guide dans l'appréciation du changement d'état.

Nous reviendrons sur la fusion et la vaporisation dans un chapitre spécial, et nous préciserons davantage ce que nous ne pouvons qu'indiquer en ce moment.

La définition de la calorie nous fournit une conclusion relative à un résultat indiqué dans le premier chapitre. Nous avons vu qu'une machine à feu peut élever le poids de 1 kilogramme à une hauteur de 400 mètres en faisant disparaître une quantité de chaleur capable de fondre 12 grammes de glace. Or, pour fondra i kilogramme déglace, il faut 79 calories ; pour 1 gramme il faudra mille fois moms, et pour 12 grammes on devra répéter 12 fois le nombre précédent, ce qui donne un peu moins d'une calorie. C'est à la hauteur de 425 mètres que ce poids de 1 kilogramme serait élevé si la machine faisait disparaître exactement une calorie. On appelle ce nombre 425 équivalent mécanique de ïa chaleur^.

' Il est possible que les progrès de la physique conduisent à un chiffre un peu différent de 425; mais c'est actuellement le chiffre généralement admis.