BISMUTH

^*^e observation journalière nous permet de reconnaître * Sï'ande conductibilité de l'argent. Plongez dans le même >iasG d'eau chaude une cuiller d'argent et une cuiller d'étain ou âo fer, vous trouverez que le manche de la première s'é* cliauffe plus fortement que l'autre.

j Dans les expériences sur la conductibilité, il faut avoir soin *»® ne pas confondre l'intensité de réchauffement avec sa rapidité. La conductibilité seule détermine la première, tandis ÎUe la seconde est un effet complexe de la conductibilité et ^ une autre propriété des corps que nous étudierons bientôt. Ainsi, le bismuth est moins conducteur que le fer, et pourtant

avec l'appai'cil île la figuii; 36, nous verrions la cire fondre plu vite sur le bismuth que sur le fer;nousdisoiisquelebisniut est moins conducteur parce que la cire qui le recouvre fon moius loin, et que par conséquent la quantité de chileu conduite est moindre. La même remarque s'applique ànotr première cxpcricnce. C'est la distance du point d'où la der niÈre bille se détache à l'extrémité chaulTée qu'il faut obwr ver, et non la rapidité des chutes successives.

¥ g M} Apijamlcllngei

Votci une autre expérience qui peut paraître p ii adouk J premier abotd, et qui reproduit le même phénomène sou une autre loi me

Plaçon*- sui It, couiiiclc d un lase plein d eau bouillant deux petits cylindres pleins, dont l'un est en fer et l'autre > bismuth; ilsontlamémedimensionet Icursbasessupérieui' sont enduites de cire (fig. 37). La chaleur du vase se propi géra peu à peu dans nos cylindres, arrivera à la cire et la 1^ fondre. C'est sur le bismuth que la fusion commence, ^ pourtant nous disons que le bismuth conduit moins bien f le fer. Oui; mais nous ne disons pas qu'il conduit moi" vite. Nous verrons plus tard que, pour élever du niB"!' nombre de degrés des poids égaux de ces deux substances, i l'aul environ quatre fois plus de chaleur pour le fer que [H""

CO.tDUCriBELITË DES CORPS POUR LÀ CHALEUR. 131 lebismath. Pour que la température Je fusion delà eiresoit atteinte sur les bases supérieures de nos di'u^ cylindres, il but donc que le fer ait transmis plus de chaleur ijue le bismuth. Imaginons 1 ;>ranime de matière sur chai|ue biise ; le gramme de fer devra recevoir quatre fois plus de chaleur que le gramme de bismuth, avant que la fusion commence. Voilà pourquoi i' m tt plus de temps à s'êch luffer.

Les corps qui conduisent bien la chaleur, comme les mè-

ne. 37. — Candi

^, paraissent froids au toucher. C'est que la main qui les ''"«te ;iyant une t«mpérarure plus élevée, qui provient de la valeur naturelle du sang, leur cëile de la chaleur par cou- ^iK^tlbtlité, et co:nin;ellc$sepi'')pi>i;aiséni3ut dans leur inté- 'ûur, la perlQ de chaleur que subit b main est sans cesse |*noiiïeléc et devient trfes^ensîble. Mais ce ne sont pas tou- J^BTiles meilleurs conducteurs qui paraissent les plus froids *>toacher. L'efTi^-t tient à la i-apiilité de la propagiitiou comme i II eondactibllîté, et il est aussi coTaç\e\eiç:ke\& \rcb:fe&'«v\..

138 U CHAIJ^lll.

Néanmoins les grandes diflïrences de conductibilité soni connues )iiir le simple coriiaet de la main. Ainsi le bois pu moitisrrotdqnelemni'bre; li- marbre para. t moins fi-oidqi métal ; l'ordre que mius suivons est bien celui de la condi bil.técroisi-antc de ces trois sortes de substances. Ousup) que les trnis cor|>s sont t'iucliés aftrèsqu'ilsoiit séjournéqi que timps dans la mémo chambre, pour prendre sa lempi tui'e.

1 e n me a on en ent s'applique enn>re à celte autre

pë e e S u cjl dre construit moitié en cuivre, moi

n bo , on enroule une feuille de pa|j

(fo 38 , et on plonge la surface blam

d u ie llamme pendiint quelques instan

I p ration des deux moitiés apparaît bii

tôt 1 partie du papier (lui couvre te bois

cl bo née; celle qni couvre le cuivie

re^t blancho. C'est que le cuivre, bon ci

F K lu , enlève la cbaleur au papier it mesi

Do ■) "> qu elle airive de la llamme, tandis que le b

la In s s'arcumuler an même point.

Nous trouvons ciiuore un trèsn urieux exemple de cond^

tibiliié dans nne pro)>riélé des toiles métalliques quia doi

lieu à une application pi lilanth repique de la plus grande i

port m ro.

Si l'on |iose une loib mciallique (fig. 59) sur la flam d'un ber de g;iz, ta ll^mimc ne traverse )>as ta toile ; la roiK e\t6i ieiire de cette lliinime, qui est la plus chuude, comi nous l'avons vu dmis la chapitie m, rougit la toile, et cercle d ' feu qu'elle trace e^t une nouvelle démonstration lacoiistilulion delà llamme. Ai cune combustion n'a lien i dessus de bi loile; |iourlaul te gaz combustib'e traverse mailles et nous pouvons te prouver de deux manières; d horà en apjirocliant ime allumette eiillammée au-dessus

CONDUCTIBILITÉ DES CORPS POUH LA ClIALEL'U. 120

la toile, nous verrons le gaz brûler ; et encore en éteignant complètement le bec de gaz, replaçant la toile, nous pouvons allumer au-dessus sans que la flamme se propage audessous. La toile de métal intercepte donc la cbaleur seule ; elle refroidit assez le gaz en ignition pour que la combustion commencée d'un côté ne puisse avoir lieu de l'autre. Ce re-

Fig. 39. — Piopriété des toiles métalliques.

froidissement est dû à la conductibilité des fils de cuivre qui imposent la toile, exactement comme dans rexpériencc précédente.

C'est sur cette propriété des toiles de métal qu'est fondée ^ lampe de sûreté, inventée par le célèbre chimiste anglais "^Vl, pour préserver les ouvriers employés à l'extraction d(' h houille des terribles accidents auxquels les expose le déga- Î^Dient du grisou. Chaque coup de pioche qui détache un Noc de houille met en liberté une certaine quantité de cette Substance, gaz formé de carbone et d'hydrogène, qui existe ^turellement dans les interstices de la houille. Comme la ^ne est toujours à une assez grande profondeur dans la ^e, on l'exploite en y creusant des galeries, et par conséï^ient le grisou y séjourne en se toc\îvuI vv \ «vc ^Vw\^s>;Jç\v>

150 L\ CUALEUIt.

rique. Vienne une flamme au milieu de ce mélange, ily ^ explosion })ai suile de la combinaison du carbone et de l'bfdrogÈne avec l'oiygùne de l'air. Les ma)henreui mineim peuvent élrc brûlés par la flamme ou tués par l'ébrarilemen qui accompagne l'ex|)losion ; ceux qui échappent à ces deu: causes de mort, sont souvent asphyxiés par le guz acide car bonique qni remplit les gale ries après la combustion, I faut donc, avant tout, aère convenfiblement lesmines, fatr circuler dans les galères dt masses considérables d'air qi entraînent le grisou au delioi à mesure qu'il se dégage, • cnlin donner aux ouvriers iJ moyen d'être avertis de sa pr sence dès qu'il y a danger.

Or, enielopiiez la flamn

d'une lampe à l'huile (%. i<

^p d'un fourreau de toile métal

que .Qu'arrivera- t-il quand cet

lampe brûlera au milieu <■

r .B. w - 1..".^^ uc ^,.. j,f isou 9 Le gaj combustible ei

(reru dans la lampe par les mailles de la toile, et y brûlera a contact de h flamme de l'huile ; celle-ci s'allongera donc,p: lira, cnrem|ilissant tout l'intérieur de l'appareil. Mais ceti flamme ne pourra pas sortir, si lesmailles de la toile sont a) sez serrées, et s'il n'y a pas de trous résultant de l'usure, l mineur averti devra s'empresser de quitter la galerie, mai avec précaution, sitns agiter brusquement la lampe ; car quel ques p:ircelles incandescentes pourraient traverser la loil sans que celle-ci ait eu le temps de les refroidir; la flamiD intérieure sortirait mécaniquement et l'explosion aurait lie'

Le problème est donc bien résolu ; malheureusenicnl remploi de la lampe de Davy exige de la part des ouvriers des Feulions et de rintelligence. Le mauvais entretien la rend pins dangereuse. Quelques fils sont-ils déjà usés parFoxydation, la flamme grossie par le grisou achèvera leur destruction, la toile sera trouée et il y aura explosion. Aussi les accidents ne sont pas toujours évités. Aujourd'hui la lampe électrique dans le vide doit partout remplacer la lampe de Davy. Mais nous n'avons pas à la décrire dans ce livre.

a. DES OORPS MAUVAIS CONDUCTEURS.

Jusqu'à présent nous nous sommes occupés surtout des ^T>s solides bons conducteurs de la chaleur. Les pierres, le ^en^, le bois, les tissus animaux et végétaux sont de mai:- ^8w conducteurs: la chaleur s*y propage très-difficilement. wni on emploie ces substances à Tétat de poussières ou de "«res, on peut même arrêter complètement la chaleur ; ce Çû tient à ce que d'une part la division mécanique détruit la ^tinuité moléculaire, qui est nécessaire à la conductibilité, ^' d autre part elle interpose entre les parcelles du corps so- Me de petites couches d*air qui conduisent très-peu la cha- '^^ Par exemple, en mettant dans le creux de sa main des ^^ d*amiante, espèce minérale que Ton trouve dans la na- ^f on peut tenir impunément un boulet de fer rougi au "îu. Les artilleurs transportent les boulets chauffés au rouge dïns des brouettes de bois remplies de sable sec. De même oq conserve la glace dans de la sciure de bois ; aux États- Dnis on la charge dans les navires en blocs de idO kilogr., en * entourant de cette poussière et on la çorle da\\^ V^^s^ ^'s^^'^ *»ud». Ainsi, en 185t , on a exporte ç\us àe ?>Q ViVi^ VxywwK»».

de glace, et oii a ili'peiisé pour cela 70 000 frimes de ! de bois. Malgré ces précautions, une |iartic de la glace dans )e voyage; de Boston à Calcatta, les quatre i^nqu sont fondus, parce igu'il j a un trËs-long trajet et de dialeui s.

Fig. 11. - Glacière.

La construction des glacîùi'es utilise la fuible couduct de ta brique. Ce sont des fosses profondes (ftg. 41 ) tap de briques qui empèclient la chaleur du sol de pénétre qu'à la glace qu'on y eulassu en hiver. Le loit est rec( de /wiWe pour intercepter la clialeur solaii-e, et des arbre plantés autour pour que leur te\\ft\aç,e. ïoTmc w\ ws»\\^

\\ iaut encore éviter la circulation de Tair à travers les interstices de la glace, et pour cela on a soin de jetor de l'eau dans la fosse pendant l'hiver, afin qu'en se congelant, elle réunisse tous les morceaux de glace en une seule masse. Quand la belle saison arrive, la^lacefond peu à peu, mais très-lentement, et l'eau qu'elle produit se rend dans un .puisard par une grille <lisposée au fond de la fosse.

C'est encore à cause de leur faible conductihililé qu'on emploie les briques dans la construction des poêles, tels que ceux ^lueTon rencontre dans les coiitrérs du nord. On profite de Impropriété qu'elles ont de se refroidir très-lentement, après îivoir été fortement échauffées. On allumer le feu seulement le Dïatin, et, quand tout le combustible est transforme en char- *wns ardents, on ferme les ouvertures ; la chaleur est laible- 'ïient rayonnée par la surface extérieure du poêle, qui est re- <^uvert de faïence vernie, et elle suffit pour compenser la perle de chaleur qui se fait par les murs de la chambre. Les '^ûrs en briques sont aussi les meilleurs ; ceux qui sont con- ^^niils en pierres doivent être plus épais, parce (|ue la pierre ^ïiduit mieux la chaleur que la brique. Un excelLmt mur insisterait en une double cloison en bois, remplie de sciure "^ bois. 11 faut remarquer que de tels murs sont aussi bons pour les pays chauds que pour les pays l'roids ; car ils empê- ^"cnt la chaleur du dehois d'entrer dans les maisons, si on f soin de tenir fermées toutes les ouver ures pendant le jour.

Comme exemple des effets singuhers qui s'expliquent par ^'^ conductibihté, M. Tyndall cite un bateau à vapeur qui fut Pfisque entièrement perdu dans les circonstances suivantes, llaiisua voyage en mer, il arriva que la chaudière de la ma- ^08 se recouvrit intérieurement d'une couche épaisse de macères terreuses provenant de l'eau. Des dépôts de ce genre ^t toigours ïiea sur les parois des vases Aax\s\e^v^\^\'$»Q.w\i\\.

bouillir de l'eau ordinaire, parce qu'elle contient en soin plusieurs substances provenant des couches du sol qu'ell rencontrées. Dans la chaudière dont il s*agit, on avait la accumuler ces dépôts outre mesure. Or ils ^ont très-mau conducteurs; la chaleur du foyer les traversait donc dilGc ment, et pour obtenir Xoute la vapeur nécessaire auloncti ncment de la machine, il fallait augmenter Tardeur du f brûler plus de charbon. La provision fut bientôt épuisée, av que le navire 'ût arrivé au port; il fallut alors briller le p et tout le bois qu'on put trouver dans le bâtiment, découvrit au retour la cause de cette dépense inusitée dec( bustible.

Les tissus d'origine organique sont les corps solides conduisent le moins bien la chaleur ; aussi beaucoup d'i maux et de végélaux peuvent résister à des changeme brusjjues de température, grâce à la perfection de leur vi ment naturel. Nous-mêmes, nous essayons d'imiler la nat dans nos habillements. Le vêlement de laine empêche lu corps de perdre sa chaleur en hiver et de prendre en éléc des corps extérieurs, et il convient mieux que le vêteni de coton, parce qu'il est encore moins condu teur ((ue ce( nier. Les tissus de nos vêtements sont toujours formés substances qui ont servi à couvrir des végétaux ou des ; maux. Les animaux dont le sang est chaud ont surtout soin d'une protection plus grande ; car la perle de thaï d'un corps croit avec l'excès de sa température sur celh l'espace environnant. Aussi voyons-nous les quadrupèdes pays froids revêtus d'une fourrure épaisse, et les oiseaux d plumage encore plus efficace que la fourrure. Nous retrouv dans ces vêlements naturels la division mécanique d'un ce mauvais conducteur poussée à l'infini. Les mille fiJaments constituent le poil ou la plume opposent le plus grand stade à la transmission de \a tWVexw . Vi>ywû\. ^vml auim

aériens ou aquatiques dont le corps possède une température très-peu supérieure à celle du milieu qu'ils habitent, ils n'ont pasbesoin de vêtements, et Tactivilé de leurs fonctions vitales ^arie avec la température du milieu, de telle sorte que la température de leur corps subit les mêmes changements. Ce sont les animaux à sang froid ; le froid les engourdit, parce que leur activité vitale diminue avec la température ; la chaleur, au contraire, les ranime, parce que leur activité vitale augmente pour maintenir leur corps suffisamment chaud.

Les liquides conduisent la chaleur comme ks solides. Mais la condiictibilité se complique hubituellement d'un autre phénomène qu'on appelle la convection.

Considérons un vase de verre, plein d'eau, et chauffé par lefond(fig. 42). On à disséminé dans cette eau de la sciure "6 bois de chêne, qui a à peu près la même densité qu'elle. "U voit les parcelles de sciure monter dans Taxe du vase, et <lescendre le long des parois. Quelle est la cause de ce mou- ^^inent,de cette sorte de circulation continue? L'eau échauf- '^ au fond devient plus légère ; elle s'élève donc en entraî- ^t la sciure. Arrivée à la surface elle a déjà été refroidie P^ le contact des couches moins chaudes qu elle a traver- ^, elle est encore refroidie par le contact de l'aii* et par le '^jonnement ; les parois du vase sont aussi refroidies par les ^®ux dernières causes, de sorte que l'eau qui les touche est plus lourde que l'eau des parties centrales ; cette eau plus «ïurde tombe donc au fond, où elle s'échauffe pour remonter w long de l'axe, et ainsi de suite ; les parcelles de bois suivent les mouvements de l'eau et les reivàewl NX-sWi^Kà.

LA GIIALËUU.

La coiivectioii consiste dans ce déplacement des coud liquides inégalement chaudes, et elle a pour résultat de i partir rapidement la chaleur dans toute la masse, lors méi i\ne le liquide est tn>s-mauvais conducteur. Car les part

chaudes échauiîent les pari froides en les rencontrant, le mélange s'effectue sansce< tant que le vase est sur le fe Si Ton veut ohserver la co ductibililé seule, ilfautéviler transport de là chaleur p convection, et pour cela on i qu'à chauffer le liquide par haut; c'est ce qu'a fait Di pretz en disposant à la surfa du liquide une boite eu mci dans laquelle passait un co rant d'eau chaude. Cette bo constituait une source de cl leur qui échauffait la colonne quide de haut en bas. La pi niière couche en s'échauiïï devenait plus légère; elle restait donc à la surface ; elle écha fait par conductibilité la seconde courbe située au-dcssoi mais celle-ci ne pouvant pas s'échauffer assez pour deve plus légère que la première conservait sa place, échauffait troisième couche, et ainsi de suite. Des thermomètres dis] ses horizontalement le long du vase (fig. 45) indiquaient, bout d'un temps assez long, des températures décroissanl de haut en bas. Donc les liquides conduisent la chaleur ; m ils sont en général peu conducteurs. L'eau surtout a une tri faible conductibilité ; et on Ta niée pendant longtemps, fai f l'avoir fait des expériences assex çtécÂse^. k\u%\, eu meXU

Fig. hH. — Convection dans IVaii.

CONDUCTiniLITE DES CORPS POUII I.A IIIIAI.EUR. 137 ^l'«iud»nsun tubede¥eiTC,aïccdelaplaceaufoiid(fîg 44) OD peiit faire bouillir l'eiiu n la surface sans que la glace fonde. ï»iB cela prouve seulement que l'eau conduit très-peu, et non in'elle ne conduit pas du tout la clialcur.

- Appareil poi

Mns les gai. la coiivei lion c l beaucoup plus difficile i «.vi ^ <|ne dans les li luides Des courants s etablissejit non pas '^Dkment dans le sens vertic.il a cause d<. 1 inégale densité ^ parties cliaudes et des pailies Iroides mais en orc danr- '^1 les sens, à causi di.1 expausibilite disgizpar la chaleur D»ii toutes les expiiieuce'i qui ont île laites sur ces fluides °B peut attribuer les effets pj oduit s ilafoisA la conduLtibihté <tàlt canvection. Il n'en est pas moins fort intéressant de wif les effets que produisent les d\fl'éïex\ls %ai.

15S LA CHALBGR.

Nous avons appris dans le chapitre iii qu'un (il de milil qui réunissait la plaque de cuivre située à une des eitrémitéi d'une pile à la plaque de zinc située à l'autre extrémité M échaunë par suite de ce niouvement intérieur émané de h

pile, qu'on appelle le courant électrique; si le fil est remplacé par une suite de parties met albques parmi lesquellesest un fil de platine sulfisammenl fin, ce dernier peut élrechauS^ au rouge. Un gros tube de verre contient le fil fin dans sM axe, h l'aide de tiges de enivre qui traversent des Imuchoiis adaptés aux exlrci^ités (tu tube (fig. 45). En outre, chacun, de ces bouchons porte un lube ie'«CTTe^Vi&'çî&.,<;*a*.i!«s

Sût ouverts, Fair remplit naturellement ippareil, enveloppe le lil et le refroidit, e qui le prouve, c'est que si nous fermons an des petits tubes et si nous enlevons air par laulre à Taide d'une machine neamatique, nous verrons Tincandescence ufil fin augmenter.

Maintenant ouvrons de nouveau les Hits tubes, et adaptons à Tun d'eux une îssie pleine de gaz hydrogène : en présent la vessie nous introduisons ce gaz itour du fil ; nous voyons aussitôt le fil «ser d'être incandescent. Donc l'iiydro- 'Qe refroidit beaucoup plus que Tair les fps chauds qu'il touche.

On pense que la conductibilité est dans tte expérience la principale cause de la lért'nce observée entre les actions de ir et de l'hydrogène, et que ce dernier t le meilleur conducteur de tous les 2. Le contact du fil incandescent avec gaz produit le même effet que si on le iichait dans toute sa longueur avec un étal.

Quand on rend la convection trèsible, l'air propage très-mal la chaleur, • qui prouve qu'il est peu conducteur.

Cette propriété de l'air contribue à efficacité des fourrures et des vêtements.

L'air qui remplit tous les interstices de iors filaments y forme une couche sta- ?Minte qui arrête la chaleur. Si on les poir'nioiitrër ^S'îlou- «mprimait fortement pour en chasser cel '^^' '^ ^tT'''"

air, on augmenterait leur conductibilité. Si cet air n'était pas stagnant, s*il pouvait se renouviler, il transporterait la chaleur par conveclion et le vêtement perdrait encore son efficacité. Voilà pourquoi les fourrures sont plus chaudes quand leur poil est tourné en dedans.

Les doubles fenêtres usitées dans les pays froids et àm nos serres chaudes sont une application de ces principes. Il y a entre les deux vitrages une mince couche d'air qui ne peut se renouveler, et dans laquelle les courants sont trèsfaibles ; elle agit donc comme un corps mauvais conducteur empêchant la chaleur de la chambre ou de la serre de sortir par conductibilité. La chaleur ne peut pas non plus sortir par rayonnement, parce que le verre ne lai.<se pas passer les rayons obscurs. Quand aux rayons solaires qui sont d'une autre nature, ils entrent librement, et contribuent à Télévation de la température intérieure.

Un célèbre physicien de Genève, Saussure, avait construit une caisse en bois, noircie à l'intérieur, et dont l'une des faces était formée par trois lames de verre séparées par de minces couches d air. En mettant dans la caisse un vase d'eau et exposant la face vitrée aux rayons solaires, il pouvait faire bouillir l'eau. L'explication de cette curieuse expérience résume ce que nous avons appris sur le rayonnement et sur la conductibilité. La chaleur du soleil traverse les vitres, et les couches d'air interposées par rayonnement; elle est fortement absorbée par les parois noires. Devenue chaleur obscure, elle ne peut plus traverser par rayonnement le vitrage ; elle est donc entièrement employée à échauffer l'air et l'eau que contient la caisse. Les parois de bois fortement échauffées à l'intérieur conservent une température élevée, à cause de leur mauvaise conductibilité , qui les rend insensibles à l'action refroidissante des corps environnants. Enfin y la paroi vitrée se eom^orte de la même ma-

^, à cause des trois couches d'air qui y restent cii ignation.