INVENTION DU THERMOMÈTRE

La première chose à faire est de trouver un instrument pour mesurer les effets de la chaleur. Celui que les physiciens ont adopté est le thermomètre ; ses formes sont très-variées, et son caractère essentiel est d'indiquer, par le changement de volume du corps qui le constitue, s'il y a échauffement ou refroidissement dans l'espace qu'il occupe.

Le premier thermomètre parait a\oir été construit par GaUlée en i597 : il était fondé sur la dilatabilité de l'air (fig. 6 A). Une boule de verre est soudée à l'extrémité d'un tube de verre, et une petite colonne de liquide est iniroduite dans le tube par l'autre extrémité ouverte. Il y a de l'air dans l'instrument, et cet air est séparé de l'atmosphère par la petite colonne de liquide, de sorte que sa quantité reste toujours la même. Quand on met cet instrument dans un endroit chaud, on voit l'index liquide s'éloigner, ce qui tient à ce que l'air de cette boule s'échauffe et augmente de volume, en conservant une pression à peu près égale à celle de latmosphère qui agit sur l'index par l'extrémité ouverte du tube.

Inversement, quand le thermomèUe e%Vm\^ \5,\x^\ôà^\\x^'^'^

Fig. 6. — Thermomètres à air.

se rapproche de la boule, parce que l'air de la boule est refroidi et diminue de volume.

Un grand nombre de savants de cette époque se sont occupés du thermomètre. C'est qu'en eflet on jetait alors les fondements de la physique moderne ; on éprouvait le besoin de créer des instruments pour observer les phénomènes de la nature mieux qu'on ne l'avait lait antérieurement. Le thermomètre de Cornélius Drebbel, fjls d'un paysan hollandais, se répandit rapidement en Flandre et en Angleterre (lig. 6, B). C'est encore de l'air renfermé dans une boule de verre soudée à un tube; le tube est ])lacé verticalement, et son extrémité ouverte plonge dans un liquide contenu dans un vase ouvert. Pour régler la quantité d'air qui doit rester dans la boule, on la chauffe, ce qui fait sortir quelques bulles d'air ; puis on la laisse refroidir. Le liquide monte alors dans Je tube et son niveau sert d'index comme dans le thermomètre de Galilée.

C'est à l'Académie de Florence que fut construit le premier thermomètre à alcool. Le réservoir a la même forme que précédemment ; c'est toujours une boule ou un cylindre de verre soudé à l'extrémité d'un tube de verre très-étroit, mais il contient de l'alcool au lieu d'air. Pour y introduire ce liquide à la place de Tair qui s'y trouve naturellement, on doit employer un artifice.

On tient la boule au-dessus du feu en plongeant le bout du tube dans de l'alcool. L'air ronfcrnié dans la boule se dilate et de petites bulles sortent à travers le liquide pendant qu'on chauffe. On nîtire le feu ; alors l'air qui reste dans l'instrument se refroidit, se contracte, et le liquide monte dans la boule, dont il rempht la plus grande partie. Pour chasser Taff qui occupe le reste de la boule, on la met de nouveau sur le feu, jusqu'à ce que l'alcool entre en ébullition. Sa vapeur se mêle alors avec l'air et sort en l'entraînant. A ce moment on plonge rapidement l'extrémilé ounêyI^ dw luhe dans l'alcool

, OU retire le feu. Par le refroidissement la vapeur d'alcool iii remplit la boule se condense, en occupant un \o1ume 'ès-petit, de sorte que la pression de Tatmosphère fait monîr vivement le liquide du A-ase dans la boule. Cette fois elle >t remplie entièrement. Il y a pourtant une etite bulle d'air qui reste toujours : il faut i chasser. On attend que Tinstrument soit ien refroidi avant de retirer le vase d*alcoo); uis on attache au tube un cordon et on i fait tourner rapidement la boule en deors, comme une fronde. Dans ce mouvelent, les parties les plus lourdes s'éloignent u centre; l'alcool contenu dans le tube a dans la boule et la bulle d'air contenue ans la boule se rapproche de la main de opérateur, et par conséquent peut sortir empiétement du liquide. Après cet le maœuvre on a l'instrument dans l'état repréenté par la figure 7. Pour régler la quantité 'alcool qu'on doit y laisser, il faut cliauiïer n peu la boule; l'alcool se dilate, et uelques gouttes vont tomber par l'ouverture. On laisse ifroidir; l'alcool se contracte et son niveau s'établit plus "es de la boule que précédemment. On répète, s'il le faut, îtte manœuvre jusqu'à ce que le niveau soit environ au tiers 1 tube à partir de la boule.

Pour terminer la construction du thermomètre, on n'a ii'à diriger un jet de flamme sur le bout du tube, à l'aide un chalumeau ; le verre se ramollit et l'ouverture se ferme ir le rapprochement de ses bords. 11 i este donc de l'a'r conné au'^essus du niveau, et ne communiquant pas avec atmosphère. Quand on chauffe la boule, l'alcool se dilate, 3n niveau presse cet air, Je refoule, aiigtuewX.^ ç»aw\^'5&Q\\..

Fig. 7. — Thermomètre ù alcool.

OU, comme on dit, sa force élastique ; c'est pour cela que Taicool ne se vaporise pas, et qu'on peut réchauffer assez fortement sans le voir bouillir. Nous donnerons plus tard, dans le chapitre VIII, l'explication de ce phénomène.

On colore ordinairement l'alcool en rouge, pour suivre plus facilement les mouvements du niveau.

Le thermomètre à alcool présente sur ceux de Galilée et de Drebbel un avantan;e essentiel ; comme il est fermé, l'atmosphère n'a pas d'action sur le volume de Talcool, tandis que, dans les deux autres qui sont ouverts, l'atmosphère presse rindex et le déplace quand sa pression vient à changer, lors même qu'il n'y a ni échauffement ni refroidissement, le déplacement de Y index dans ces deux instruments est donc produit par la chaleur et la pression atmosphérique, et l'effet dû à chacune de ces causes. est difficile à discerner.

Vers 1680, on commença à remplacer l'alcool par le mercure, et on y trouva de grands avantages. Le mercure s'échauffe ou se refroidit plus vite (jue l'alcool ; comme il est opaque, on le voit très-aisément dans le tube, lors même que celui-ci a un diamètre intérieur excessivement petit, ce qui rend l'instrument plus sensible. 11 est en outre plus facile d'avoir du mercure parfaitement pur. Enfin on peut chauffer beaucoup plus le mercure sans le réduire en vapeur.

La construction du thermomètre à mercure peut être faite d'après la méthode décrite pour le thermomètre à alcool. Seu" lement il n'y a pas de bulle d'air à chasser parle mouvement de rotation, et on n'a pas besoin de laisser de l'air dans K' tube. Quand on a introduit dans l'instrument la quantité de mercure qui doit y rester, de sorte que le niveau soit environ au tiers du tube à partir de la boule, on chauffe la boule jusqu'à ce que le niveau atteigne l'ouverture, et on ferme immédiatement avec le chalumeau. Il ne reste donc pas d*air, et quand par Je refroidisscmeul \e ivvNe^xvi eç>l Ne.wu se replacer

MÉTHODE EXPÉRiyENTALE, THERMOMÈTRE. 45

*ès de la boule, il y a un vide pariait dans la i)ortion du tube ji ne contient pas de mercure.

Tel que nous venons de le construire, le thermomètre 3ut bien indiquer, par le déplacement de son niveau, s'il y échaufiemeut ou refroidissement ; mais il ne mesure pas icore Teffet de la chaleur. Il faut y ajouter une graduation.