CHAPITRE III
1109. Qu* est-ce que la glace? — L'eau congelée, ou rendue solide par le froid. Quand Teau est exposée, sous la pression atmosphérique ordinaire, à la tempe rature de zéro^ elle passe de l'état liquide à l'état solide.
1110. Quel EFFET produit le froid sur Veau ? — L'eau exposée à l'action du froid se contracte et devient de plus en plus dense ju^quà 4 degrés ; alors elle se dilate jusque dans Tacte de sa congélation.
L'eau à zéro augmente environ d'un dixième de son volume en se congelant. Elle présente ainsi une singulière exception à la loi générale suivant laquelle les corps acquièrent leur plus grande densité en passant à l'état solide.
1 1 1 1 . Leau ne se miATE-t-elle pas lorsqu^on Vexpose à V action de la chaleur? — Oui; Teau se dilate à partir de 4 degrés jiisqu à Vébullition^ qui arrive à 100 degrés, sous une pression atmosphérique de 76 centimètres.
Si CD, en dimensions ov
linéaires, mesure le vo- CmjaaUtn/ lume de l'eau à 4 degrés, AB le mesure au point de congélation , et EF au point d'ébullition.
Quand l'eau arrivée au point d'ébuUition se convertit en vapeur, son volume est mille «ept cents fois plus grand qu'a l'état liquide à 4 degré<).
no -Kl ÉMHtilon.
L'augmentation de densité entre la congélation et l'ébuHition de Veau est de 0,0425 à 1,25.
1112. Pourquoi la gla.ce est-elle plus légère que leau? — Parce qu'à poids égal elle occupe un plus grand volume; le maximum de densiléde TeaUjOuson plus petit volume sous un poids égal, correspond à 4 degrés au-dessus de zéro ; de 4 degrés à zéro comme de 4 degrés à 100 degrés, le volume de l'eau augmente ; la glace, par conséquent, comme Teau bouillante, est plus légère que Teau froide et peut flotter à sa surface.
Un décimètre cube (un litre] de glace ne pèse que 914 grammes, tandis que la même quantité d'eau pèse 1 000 grammes.
1113. Pourquoi Veau se mh^TE-t-elle eu se congelant? — Parce que ses molécules un peu avant la congélation, s'orientent et prennent un arrangement symétrique, elles se disposent en lignes droites, et sont dans ce nouvel état plus écartées les unes des autres qu'à Fétat liquide.
1114. Pourquoi les cruches se BmsEUft-elles quelque^ fois pendant une nuit de gelée ? — Parce que l'eau, en se solidifiant, augmente de volume, et acquiert une force expansive assez considérable pour briser les parois qui renferment.
1 1 1 5. * Pourquoi Veau^ en se congelant ^ ne «'épanchet-elle pas tout entière à la surface supérieure comme Veau bouillante? — Parce que, l**la surface supérieure se géle la première et devient un obstacle à l'épanchement ; 2° la congélation se fait presque subitement, et la force expansive qui en résulte s'exerce au même instant dans tous les sens ; il y a effort et épanchement sans doute dans le sens de la surface supérieure libre.
mais il y a effort aussi contre les parois latérales de la cruche; celle-ci se brisera, à moins qu'elle ne soit trèsévasée ou que son ouverture soit très-large.
1116. Pourquoi les pierres, les tuiles des bâtiments ^ les ROCHES les plus dures j etc., tcLhTEjuT-elles quelquefois pendant les gelées d*hiver? — Parce que Veau qui s'est infiltrée dans les fissures des pierres, des roches, etc., ou interposée entre leurs molécules solides, se congèle et acquiert une force expansive assez considérable pour les fendre en plusieurs éclats.
1117. La FORGE que Veau acquiert en se congelant est- elle très-Gv^^n^'l — Oui; l'effet de cette force a été évalué à une pression de plus de 1000 atmosphères. Des canons de fer très-épais, remplis d'eau et exposés à la gelée, ont souvent éclaté.
 Florenceo des membres de rAcadémie del Cimento, dans le dixseptième «iècle, ont brisé une sphère de cuivre si épaisse, que BIusschembroeck évalua à 13 86U kilogrammes la force nécessaire pour la rompre.
1118. Pourquoi les pierres des trottoirs de nos rues se DÉTACHENT-ELLES OU se descelUnt-elles à la suite de la gelée? — Parce que Vhumidité qui se trouve au-dessous de ces pierres se congèle, et, en se dilatant, les soulève. Plus tard la glace fond, et les pierres restent disjointes et tremblantes sous les pieds des passants.
1119. Pourquoi les tuyaux de conduite des eaux se BRisENT-t/5 souvent par la gelée? — Parce que l'eau qu'ils contiennent augmente de volume en se gelant et fait éclater les tuyaux, devenus alors trop étroits.
1 120. Pourquoi entoure-t-on de paille, de sable on de charbon, les tuyaux de conduite d'eau à Vapi>rochedei>
froids rigoureux? — Afin que ces corps, qui sont peu conducleui^s de la chaleur, empêchent Veau de se geler et de briser les conduits.
1121. Pourquoi à la fin de la saison les maçons couvrent-Us de PAILLE leurs murs i?ï achevés? — Pour défendre de la gelée, et de la désagrégation que la gelée amène, les pierres et les mortiers encore humides.
1122. Pourquoi les maçons^ les plâtriers, etc., ne peuvent-ils pas travailler pendant quH gèle? — Parce que la gelée ferait prendre ou rendrait solides trop rapidement les mortiers et les plâtres gâchés, et désagrégerait ou disloquerait les matériaux à mesure de leur mise en place.
1 1 23. Pourquoi le mortier et le plâtre récemment appliqués TOMBE>T-i/s quelquefois enpoussière après la geléd — Parce que l'eau qu'ils renferment encore se congèle, se dilate et écarte les unes des autres leurs particules constituantes. Lorsque la gelée cesse, Peau redevient liquide et laisse le mortier plein de fentes et de fissures, ou dans un élat de division et d'incohérence extrènie.
1 124. Pourquoi lesolse GERCE-t-il pendant une gelée? — Parce que l'eau qu'il contient se dilate en se congelant, écarte les particules de la terre les unes des autres, et laisse entre elles des fissures et des crevasses.
1 125. Montrez en ceci la eoisté et la sagesse du Créateur. — Ces crevasses et ces fissures donnent entrée dans le sol à l'air, à la rosée, à la pluie et aux gaz favorables à la végétation.
1 126. Pourquoi les mottes de terre se misEtn-elles
au printemps? — Parce que les particules de terre que la gelée maiutenait en bloc après les avoir dissociées, se séparent les unes des autres au dégel, et tombent en poussière.
1 1 27. Pourquoi une rivière ne se prend-elle pas tout entière et ne devient-elle pas tme masse unique de glace? — Parce que : 1"* la glace forme à la surface de la rivière une couche plus ou moins épaisse qui empêche le froid de pénélrer et de glacer l'eau jusqu'au fond ; 2"* l'eau ayant à 4 degrés son maximum de densité, les glaçons ne peuvent pas tomber au fond pour la refroidir de plus en plus; ce n'est que par conductibilité que la température de la masse entière pourrait s'abaisser ; or celte conductibilité est faible, et dans nos climats le froid n'est pas d'assez longue durée pour que le fond des rivières un peu profondes puisse arriver à zéro.
1 128. Montrez la bonté et la sagesse du Créateur, qui a voulu que l eau fasse une singulière exception à la loi générale suivant laquelle les corps sont plus denses à Vétat solide qu'à létal liquide. — Si la glace était plus pesante que Teau les rivières deviendraient, pendant l'hiver, Aes masses énormes de glace solide que la chaleur du printemps et de l'été ne suffirait pas toujours à fondre.
1 129. Pourquoi /'eau se gèle-t-elle premièrement à la surface? — Parce que la surface de Teau est en contact avec Vair, qui lui enlève sa chaleur.
1 1 30. Où et GOMMENT se forme cette immense quantité de glaçons flottants que les rivières charrient? — Il est presque certain que ces glaçons se forment sur le lit
peu profond et refroidi de la rivière, et qu'ils montent ensuite à la surface par leur plus grande légèreté.
1131. Comment le fond de la rivière peut-il se re- FROiDiH assez pour quil s'j/ forme des glaçons? — Dans une eau calme et profonde, ce refroidissement serait inexplicable ; mais, dans une eau courante ou agitée et peu profonde, on conçoit que, par un déplacement et un mélange sans cesse renouvelés, la surface, le milieu et le fond puissent être simultanément à zéro ; or, dans ce cas, la congélation doit commencer par le fond, plus calme, plus garni d'aspérités qui aident à la formation des cristaux. Pour expliquer le refroidissement du fond, on pourrait peut-être aussi mettre en jeu le rayonnement et la conductibilité du sol.
1 132. Pourquoi une couche de glace devient-elle de plus en plus épaisse quand la gelée continue? — Parce que Teau qui est immédiatement sous la surface gelée se refroidit à travers la glace, qui reste un peu conductrice de la chaleur.
1133. Pourquoi Veau courante ne se congèle-t-elle pas aussi promptement que Veau tranquille? — Parce que : Vie mouvement rapide du courant empêche les cristaux de se former en une surface continue; — S*" la chaleur des couches inférieures de Teau se communique sans cesse aux couches supérieures par le mouvement du courant; 3° le mouvement par luîmème engendre toujours un peu de chaleur, qui s'oppose au refroidissement de l'eau courante.
1134. Pourquoi la glace formée sur les eaux cov^ RANTEs est-elle en général rugueuse? — Parce qu'il se
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forme d'abord de petites lames de glace, qui sont emportées par le courant jusqu'à ce qu'elles rencontrent quelque obstacle qui les arrête ; puis il en vient d'autres qui heurtent contre les premières et s'y attachent irrégulièrement.
1135. Pourquoi certaines parties d^une rivière se congèlent-elles plus difficilement que certaines autres^ — Parce que le bouillonnement des sources qui sortent de certaines parties du fond de la rivière, par l'agitation et la chaleur qu'il apporte, empêche la glace de se former.
1136. Lorsqu'on tombe dans une rivière en hiver, pourquoi Veau paraît-elle chaude comparativement ? — Parce que Vair^ pendant la gelée, est au moins de 4 ou 5 degrés plus froid que l'eau.
La température de l'eau, à l'état liquide, ne peut pas généralement descendre plus bas que zéro, tandis que celle de l'air peut s'abaisser bien davantacre.
1 137. Pourquoi une rivière basse se prend-elle plus PR0MPTEMENT quuue rivière profonde? — Parce que les eaux de la rivière peu profonde se refroidissent plus vite et arrivent plus tôt au maximum de densité, condition nécessaire pour que les glaçons restent à la surface et que la rivière se prenne.
1 138. Pourquoi Veau de mer ne se congèle-t-elle que RAREMENT dans les régions tempérées ? — Parce que, 1* la masse d'eau est si grande, qu'elle exigerait un temps énorme pour que sa température puisse se refroidir suffisamment; 2^ le flux et le reflux^ les mouvements des vagues,sont un obstacle à la formation de la glace ;
5"* Teau salée ne se gèle que si la température de la surface s'abaisse de 2 ou 5 degrés au-dessous de zéro.
1 139. Pourquoi certains lacs ne gèlent-ils jamais? — Parce que, V ils sont très-'profonds \ 2* leur eau provient de sources qui bouillonnent au fond de leur lit, et qui, venant de l'intérieur de la terre, ^ont relativement chaudes.
1 140. Pourquoi les empreintes des pas et les traces des roues se couvrent-elles quelquefois d'un réseau ou d'une corcHE de glace? — Parce que le sol foulé est compacte, et n'a pas le temps d'absorber Teau qui s'y loge avant qu'elle ne soit gelée.
1141. Pourquoi le froid est-il plus sensible au t^êgii que pendant la gelée? — Parce que, 1° la glace en fondant absorbe beaucoup de chaleur de l'air; 2° l'air humide, au dégel, est meilleur conducteur que l'air sec des temps froids, et enlève plus au corps de sa chaleur naturelle.
1 1 42. Comment explique-t-on que Voir se réchauffe au contact de Teau qui gèîle, de sorte quon puisse défendre des plantes de la gelée en faisant congeler de Veau dans le voisinage? — L'eau en se congelant, ou passant de Fétat liquide à l'état solide, dégage beaucoup de chaleur qui passe de l'état latent à l'état libre : la congélation est donc une sorte de calorifère.
1 143. Pourquoi un mélange de sel et de glace ou de NEIGE FONo-ii? — Parcc que le sel a une grande afilinilé pour l'eau, et que cette affinité l'emporte sur la cohésion qui lie, d'une part, les molécules d'eau congelées,
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de l'autre les molécules de sel ; ces deux cohésions sont donc détruites, le sel et l'eau se liquifient.
1 1 44 . Le sel est-il la seule substance qui fasse fondre la glace en se mêlant à elle? — Non ; toutes les substances qui ont une affinité puissante pour l'eau ,comme V acide sulfurique^ Tacide nitrique, lé vinaigre, etc., etc. , la font fondre en se mêlant à elle.
1 145. Pourquoi la température des mélanges dont il vient d^être question est-elle p/ws basse que celle de la glace ou de la neige seule? — Parce que le sel et la gliace, ou la neige, en passant de Tétat solide à l'état liquide, absorbent de la chaleur, ou changent de la chaleur sensible en chaleur latente : le mélange sera donc plus froid que la neige ou la glace, et d'autant plus froid que la liquéfaction sera plus prompte.
1 146. Ueau PURE se gèle-t-elle plus promptement que Veau impure? — Non : plus l'eau est pure, plus elle résiste à la congélation. L'eau aérée, Teau limo* neuse, etc., se gèle plus facilement.
Certains corps, cependant, qui ont beaucoup d'alfinité pour l'eau, re* lardent indéfiniment, lorsqu'ils y sont dissous, sa conversion en glace. (Voyez n« 1143.)
1147. L'^ûtt TRANQUILLE se gèle-t-ellc plus vite que l'eau agitée? — Non : on peut faire baisser la température de l'eau, sans qu'il y ait congélation, jusqu'à i 2 degrés centigrades, pourvu qu'on la tienne dans un repos complet.
Si l'on prend, par exemple, un maCras à moitiû plein d'eau pure, si l'on couvre cette eau d'une couche d'huile, et si l'on place ensuite le vasô dans un lieu tranquille, où le froid descende peu à peu jusqu'à 6 ou 8 de-
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grés, l'eau ne changera point d'état. Au contraire, si Ton excite des vibrations entre ces molécules, l'eau se solidiliera tout à coup.
1 148. Peut-on faire geler de Veau par des moyens ARTIFICIELS? — Oui ; Teau se congèlera si on entoure de coton imbibé d'éther, en quantité suffisante, le matras en verre mince qui la contient, ou si l'on plonge le matras dans un des mélanges suivants :
A* Mélange propre à rafraîchir le vin et à glacer les crèmes. .
Eau ^0 parties.
Nitrate [azotate) de potasse 6
Chlorhydrate d'ammoniaque 6
Sulfate de soude cristallisé 4 1
2« Mélange économique pour faire de la glace en été
Sulfate de soude cristallisé 4 parties.
Acide sulfurique à 41 degrés 3
3» Mélange très-froid
Neige 3 parties.
Acide sulfurique faible 2
4* Mélange de 15 degréa centigrades au-dessous de zéro.
Neige • 2 parties.
Sel marin 1
En outre de sa glacière domestique, M. Carré a fait des appareils qui, au moyen de la circulation de la yapenr d'éther ou de l'ammoniaque, tour à tour galeux et liquide, produisent des quantités énormes de glace. De son côté, M. Toselli a construit de charmanies glacières artificielles dans lesquelles, avec un mélange de deux sels, le nitrate d'ammoniaque et le carbonate de soude, et s'aidant soit d'un mouvement facile de rotation imprimé au récipient, soit d'un mouvement de circulation intérieur imprimé à l'eau qu'il veut congeler, il obtient en quelques minutes un demi -kilogramme ou un kilogramme de glace, à volonté opaque ou transparente.
