CRISTALLISATION DE L EAU

forces à former des végétaux et des animaux? Quelle que puisse être la réponse à ces questions, croyez-moi, les notions des générations à venir sur cette chose mystérieuse que quelques-uns appellent la matière brute seront trèsdifférentes de celles des générations passées.

Mais il serait difficile de citer un exemple plus brillant et plus instructif de ce jeu de la force moléculaire que celui qui nous est fourni par l’eau. Vous avez vu les beaux dessins en forme de feuilles de fougère produits par la cristallisation d’une couche d’eau sur une vitre refroidie (1). Vous avez aussi probablement remarqué les belles rosettes unies ensemble par la force cristallisante dans l’acte de la chute de la neige par un jour très-calme. Les pentes et les sommets des Alpes sont couverts en hiver des bouquets de ces fleurs du froid-, elles varient infiniment dans les détails de leur beauté , mais la même grandeur angulaire se retrouve partout; un pouvoir inflexible enchaîne sous un même angle de 60 degrés les lances et les dards.

La glace commune de nos lacs est aussi réglée dans sa formation par ce meme angle. Vous avez vu quelquefois, dans l’eau arrivée à son point de congélation, de petits cristaux de forme stellaire; chaque étoile a six rayons comprenant tous entre eux cet angle de 60 degrés. On peut mettre cette structure en évidence au sein de la glace ordinaire. Dans un rayon de soleil, ou à son défaut dans notre rayon de lumière électrique, nous possédons un instrument assez délicat pour dégager les molécules glacées sans troubler l’ordre de leur architecture. Coupons dans de la glace très-

(i) Un spécimen des dessins en forme de plumes produits par la cristallisation de l’eau figure au frontispice. On en trouvera l’explication dans l’Appendice à ces Leçons.

leçon III.

claire, très-pure, refroidie et congelée régulièrement , une plaque de glace parallèle aux plans de congélation, et envoyons un rayon de soleil à travers la plaque. Ce rayon la liquéfie intérieurement sur des points spéciaux, et l’on voit se former autour de chacun de ces points une fleur liquide à six pétales, d’une beauté exquise. Des masses de semblables fleurs sont ainsi produites. Nous avons quelquefois retiré d’une glacière des blocs de glace présentant des espaces nébuleux au sein d’une masse d’ailleurs continue 5 et lorsque nous recherchions la cause de ces nébulosités, nous trouvions qu elle était due à des myriades de petites fleurs à six pétales, résultat de la fusion de la neige par la seule chaleur de conduction.

Consacrons encore un moment à la cristallisation de l’eau, avec la certitude d’ètre bien récompensés, car la somme des qualités qui rendent cette substance apte à jouer son rôle dans la Nature est bien faite pour exciter l’admiration et stimuler la pensée. Comme presque toutes les autres substances, l’eau se dilate par la chaleur et se contracte par le froid. Mettons d’abord en évidence cette dilatation et cette contraction.

Ce petit flacon est rempli d’eau colorée et fermé avec un bouchon de liège. A travers le bouchon passe un tube de verre qui ne laisse pas d’issue à l’eau qui s’élève à une certaine hauteur dans le tube. Le flacon et le tube rappellent à la fois la boule et la tige d’un thermomètre. Si l’on applique au flacon la chaleur d’une lampe à esprit-de-vin, l’eau monte dans le tube et finit par déborder autour du sommet. I^a dilatation par la chaleur est ainsi démontrée.

Ecartant la lampe et entourant le flacon d’un mélange réfrigérant, on voit la colonne liquide s’abaisser, manifestant ainsi la contraction de l’eau par le froid 5 mais le tué-

DILATATION DE L’EAU PAR LA CHALEUR. EXPLICATION. Il5

lange réfrigérant continue à agir; la descente de la colonne continue jusqu’à un certain point, elle cesse alors. Le sommet de la colonne reste stationnaire pendant quelques secondes, et ensuite il commence à monter. La contraction a cessé, et la dilatation par le froid commence. Laissons la dilatation continuer jusqu’à ce que l’eau déborde une seconde fois au sommet du tube. Le mélange réfrigérant a produit , selon toute apparence , le même effet que la flamme. Dans le cas de l’eau, la contraction par le froid cesse, et la dilatation par le froid commence à une température déterminée, 4 degrés centigrades au-dessus de zéro. La cristallisation à cette température a virtuellement commencé, les molécules se préparant elles-mêmes à l’acte subséquent de solidification qui a lieu à zéro, acte dans lequel la dilatation atteint son maximum. En vertu de cette dilatation, la glace, comme vous le savez, est plus légère que l’eau dans la proportion de 8 à 9 (*).

Un problème moléculaire de grand intérêt se rattache à ces faits, et j’ai le désir, pour la satisfaction de vos esprits , de placer ici sous vos yeux sa solution possible ou probable.

(1) Dans un petit volume intitulé Les formes de Veau , j’ai fait mention du fait que le fer froid flotte sur le fer en fusion. Visitant en compagnie de mon ami, sir William Armstrong, son usine de Elswick, en j8G8, j’ai eu souvent l’occasion d’être témoin de ce fait. Faraday, je m’en souviens, me parlait plus tard du trop-plein observé dans le moulage de la fonte de fer comme du probablement au gonflement du métal dans l’acte de sa solidification. Depuis, je n’ai donné aucune attention à ce sujet, et je sais que beaucoup de fondeurs intelligents doutent du fait de l’expansion. 11 est bien possible que le fer flotte, parce qu’il n’est pas mouillé par la fonte, et que son volume est virtuellement augmenté par la répulsion capillaire. Certaines mouches marchent librement sur l’eau par une action de ce genre. Avec le bismuth, toutefois, il est facile de briser des bouteilles de fer par la force de sa dilatation.

I 1 6 LEÇON III

Considérons donc le cas idéal d’un certain nombre d’ aimants dépourvus de poids , mais retenant leurs forces polaires. Si nous avions un liquide de même poids spécifique que l’acier, nous pourrions , en faisant flotter les aimants à sa surface, réaliser notre hypothèse, car dans un semblable liquide les aimants ne pourraient ni tomber ni nager. Cela posé, le principe de la gravitation énoncé par Newton est que toute particule de matière de toute sorte attire toute autre particule avec une force qui varie en raison inverse du carré de la distance 5 en vertu de cette attraction de gravité, les aimants parfaitement libres de se mouvoir s’approcheront donc peu à peu l’un de l’autre.

Mais en outre de la force unipolaire de gravité , qui appartient à la matière en général , les aimants sont doués de la force bipolaire d’aimantation. Tout d’abord, cependant, les forces bipolaires n’entreront pas sensiblement en jeu. Dans cette condition, les aimants ressemblent à nos molécules d’eau, à la température, par exemple, de 20 degrés *, mais enfin les aimants arrivent à être assez près l’un de l’autre pour que leurs pôles entrent en action. A partir de ce point, l’action cesse d’être seulement une attraction générale des masses. L’attraction de certains points spéciaux de la masse et la répulsion de certains autres points commencent maintenant à s’exercer, et il est facile de voir que l’arrangement des aimants, en conséquence, de l’introduction de ces nouvelles forces sera tel , qu’il exigera un plus grand espace. C’est là, je l’admets, le cas de nos molécules d’eau. Semblables aux aimants, elles s’approchent d’abord l’une de l’autre comme des touts. Avant d’atteindre la température de 4 degrés centigrades, les forces polaires ont sans doute commencé à agir, mais c’est à cette température que leur action balance exactement la contraction