DE DENSITE DE L'EAU

Pour les gaz l'histrument le plus simple a la forme du *ermomètre de Galilée (fig. C A). En pesant le mercure ([ui P^ttt remplir la boule et celui qui occupe dans le tube une ■^^vision, on calcule par une proporliou c.ou\V\o\\ <\^ ^«vs» \i.

boule contient la capacité d'une division. Lorsque ensuile on u introduit le gaz dans la boule, et qu on a mis une petite colonne de mercure dans le tube pour séparer le gaz de l'atmosphère, on sait aisément combien de divisions correspondent au volume occupé par le gaz. Quand on met la boule dans de Teau à côté d'un thermomètre, et qu'on chauffe, ou wit la petite colonne de mercure se déplacer, et le nombre de di. visions qu'elle parcourt mesure la dilatation, tandis que le thermomètre indique de combien de degrés la température est élevée. C'est ainsi qu'on reconnaît la loi de Gay-Lussac : pour chaque degré, le volume d'un gaz quelconque s'accroît de ^ de sa valeur primitive. 1

Le même appareil peut servir pour les liquides. On n'a

qu'à remplir la boule du liquide, comme s'il s'agissait de construire un thermomètre, et à suivre la même marche que pour un gaz.

11 y a dans tous les cas à tenir compte de la dilatation du verre, qui fait paraître trop petit Faccroissement de volume du gaz ou du liquide contenu dans la boule, comme on peut s'en convaincre en faisant Texpérience suivante.

On prend un ballon de verre, au col duquel est soudé un tube divisé, et on ie remplit d'alcool coloré en rouge, de manière à former une sorte de gros thermomètre (fig. 55). Quand on plonge le ballon dans l'eau bouillante , on voit immédiatement le niveau baisser. Ce n*est quf plus tard qu'il moule, pout %^\e^se^ As, \jlus en plu^ Voici J 'explication de celle e^^^t\e\^^fe . Xl^vx^'^^W^^^^ yerre est échauffée avaul \c \\^vûeLe\e\V ^^^ ^^^Vt ^^^v^.^v^^

Fig. bô.

Dilatation apparontc

des liquides.

CHANGEMENT DE VOLUME DhS COUPS. 171

liveau descend. Peu à peu le liquide s echauflc à son tour, et 1 se dilate plus que Tenveloppe ; son niveau monte alors, et lépasse sa position primitive.

C'est en ayant égard à cet effet de lenveloppe, que Ton a nesuré le coefficient de dilatation dos divers liquides, c'csli-dire la quantité dont s'accroît Tunité de volume quand on lè\'e la température d'un degré, et on a trouvé qu'ils n'aaienl pas le même coeiBcieiit. Ainsi Talcool se dilate plus lie l'eau, lether plus que Talcool.

Remarquons qu'un corps quelconque que [on a dilaté en échauffant se contracte suivant la môme loi dans l'opération iverse du refroidissement, c'est-à-dire qu'il reprend tou- Mirsle même volume en passant par la même température.

L'eau présente un phénomène particulier qui trouve une ^portante application dans la nature.

Prenons un gros thermomètre à eau, semhlahlc au précéent et, le plongeant dans de Teau à 8 degrés, attendons qu'il it cette température ; nous verrons le niveau s'arrêter à une ertaine division du tube que nous noterons. Mettons ensuite e petits morceaux de glace dans le bain pour le refroidir ; î niveau de l'eau va descendre dans le tube, à mesure que la 'inpérature s'abaisse; bientôt, vers 4 degrés, il paraîtra stalonnaire, puis il remontera et quand le bain sera à zéro, le iveau sera revenu à peu près à sa position primitive. Ainsi eau renfermée dans notre gros thermomètre possède le plus etit volume possible à 4 degrés.

Nous conclurons de là que l'eau chauffée à partir de zéro )imnence par se contracter, atteint son plus petit volume à i température de 4 degrés, puis se dilate ensuite de plus en lus jusqu'à ce qu^elle entre en ébullition.

D y a donc plus d'eau dans un litre à 4 de^é,s, c^e. d^sv^ 'lA'ire à toute autre température : ce cpie Yotv c^\itvKNfc <£Çv »/ que J'eau a un maximum de àews\\.c \\ \ àe.^^'à. ^^^"^

à cause de cette particularité qu*on a pns pour le kilogramme le poids d*un litre d*eau à cette température déterminée, el non pas à une température quelconque.

Le célèbre physicien de Genève, Saussure, a reconnu que la température du fond des lacs profonds est toujours de 4 degrés en toutes saisons : nous en connaissons roainteuant la raison. Pendant les nuits d'automne la surface de Veau des lacs se refroidit; lorsque la première couche est à 4 de» grés, elle est le plus dense possible, et tombe, tandis que la seconde couche vient prendre sa place. Celle-ci atteint à soa tour A degrés et tombe aussi, pour être remplacée par la troisième, et ainsi de suite. 11 y a donc un courant descendant de particules d*eau à 4 degrés, et un courant descendant de particules plus chaudes, de sorte que la température décroît progressivement de la surface au fond, où elle est de 4 degrés exactement. Lorsque pendant le jour le soleil envoie ses rayons sur le lac, les couches superficielles s'échauffant deviennent moins denses, et restent à leur place; de plus elles absorbent la chaleur solaire et Fempêchent d'atteindre les couches situées au fond. A mesure que la saison s'avance, le refroidissement nocturne devient prédominant, et il y a un moment où la température est 4 degrés dans toute l'épaisseur du lac. Arrive l'hiver : les couches de la surface se refroidissent au-dessous de 4 degrés ; elles deviennent moins denses et conservent encore leur position. La température croît de la surface, où elle peut être zéro, jusqu'au fond, où elle reste toujours 4 degrés. Quand la surface est à zéro, Feau qui s'y trouve se congèle lentement, de petites aiguilles de glace se forment, et flottent, parce qu'elles sont moins denses que Teau ; ballottées par le vent, elles grossissent en congelant l'eau qui les touche ; elles deviennent des glaçons qui se soudent les uns aux autres et bientôt une nappe de glace couvre Je lac. JBJJe préserve du reîrovàvssemcwll^^çûuches inférieure!