Théorie de la chaleur, p

à désagréger les molécules; une autre est chaleur sensible augmentant la température. Au point de fusion tout devient chaleur d'œuvre ; de même au point de volatilisation.

Chaque corps a ainsi sa chaleur de fusion, sa chaleur de volatilisation. Avant d'arriver à ces points extrêmes, chaque corps a aussi sa chaleur spécifique.

Pour le même poids du corps et pour une augmentation de température d'un même nombre de degrés, on constate l'absorption d'un certain nombre de calories, nombre différent pour chaque substance.

Tout le monde connaît l'étrange et admirable loi qui porte les noms des physiciens Dulong et Petit : aucune découverte ne jette plus de lumière sur l'essence intime et la constitution de la matière. On verra plus loin comment se calculent les poids relatifs des atomes de tous les corps ; et comment les propriétés des corps semblent être des fonctions constantes de leur poids atomique : voici la plus générale des relations de ce genre.

La chaleur absorbée par \ gramme d'eau pour une élévation de température de 1 degré étant prise pour unité, dire que la chaleur spécifique de tel ou tel autre corps est exprimée par les

nombres 2, 3 ou i, c'est dire qu'il faut 2, 3 ou i calories pour produire le même effet en \ gramme de cet autre corps. Or, la loi est celle-ci : le produit des poids atomiques par les chaleurs spécifiques est constant. Si l'atome A pèse le double de l'atome B, i gramme du corps A aura besoin, pour s'échauffer, de 1 degré d'une quantité de chaleur moitié moindre que celle qui est nécessaire à i gramme du corps B, d'après la loi de Dulong et Petit. Mais i gramme du corps A contient moitié moins d'atomes que 1 gramme du corps B. On pourra donc dire (et la loi, ainsi exprimée, prend un grand caractère philosophique) que, dans tous les corps, un atome, lourd ou léger, absorbe la même quantité de chaleur, pour que sa température augmente d'un degré.

Ceci, de prime abord, étonne d'autant plus que la chaleur spécifique est un total fait de trois éléments. Clausius nous a appris déjà à distinguer la chaleur d'œuvre et la chaleur sensible.

Dans la chaleur d'œuvre, il faut séparer encore l'œuvre intérieure, qui consiste à désagréger les molécules, et l'œuvre extérieure, ou résistance contre la pression environnante. La chaleur d'œuvre a, dans le corps solide ou liquide, deux travaux à accomplir. Le travail pour lequel elle est con-

sommée peut être intérieur ou extérieur. « Si par exemple, dit Clausius, un liquide se vaporise, il faut que l'attraction des molécules soit vaincue, et, en même temps, puisque la vapeur occupe plus d'espace que le liquide, il faut que la contrepression extérieure soit vaincue également... C'est par cette considération que j'ai cherché à expliquer la chaleur spécifique remarquablement grande de l'eau à l'état liquide, chaleur spécifique beaucoup plus considérable que celle de la glace ou de la vapeur d'eau : j'ai admis qu'une grande partie de la chaleur... est consommée dans la diminution de la cohésion et sert ainsi comme chaleur d 'œuvre. »

II est probable que la loi de Dulong et Petit s'applique non seulement à la somme totale de chaleur absorbée par 1 gramme de matière, dont la température s'élève de 1 degré; mais qu'elle s'applique aussi séparément aux trois quantités d'énergie qui forment cette somme : l'œuvre intérieur, l'œuvre extérieur et la chaleur réellement existante. En effet, lorque l'œuvre intérieur a cessé de s'accomplir, lorsque la matière a pris l'étal gazeux parfait, la loi paraît être valable encore; la somme de la chaleur absorbée, multipliée par le poids atomique, donne encore une constante, naturellement moins élevée que celle qu'on obte-

nait pour les solides. Une des trois quantités qui formaient cette somme a été réduite à zéro. Pour que la somme des deux autres multipliée par le poids atomique soit encore constante, n'est-il pas nécessaire que la loi s'applique séparément aux trois quantités dont le total formait la chaleur spécifique? Nous le croyons. Un corps absorbe tant de calories pour se désagréger, tant pour résister à la pression extérieure, tant pour gagner i degré en température. Le total de ces trois quantités est la chaleur spécifique. Nous ne savons pas les distinguer, mais nous savons que Tune disparaît, si le corps est gazeux, et que cependant la loi de Dulong s'applique encore.

Elle s'applique donc, très probablement à chacune prise individuellement; et il doit falloir par atome la même quantité de chaleur pour rompre la cohésion, la même pour résistera la pression, la même pour élever la température, soit que l'atome pèse 7, comme dans le -lithium, ou 300, comme dans le platine.

Tout ce qui vient d'être dit concerne les corps solides, liquides ou gazeux, pendant qu'ils sont en l'un et l'autre état; on ne s'est point encore occupé des deux passages, et il faut y revenir.

Nous avons dit que ces deux passages sont

subits et qu'il y a rupture de continuité dans la série des états successifs de la matière échauffée. Nous le pensons, d'abord parce qu'on ne peut pas concevoir de milieu entre ces trois états, ensuite parce que cela nous semble aussi résulter des faits établis par les physiciens, bien que beaucoup n'en tirent pas cette conséquence.

Sous de grandes pressions, les gaz deviennent liquides. Van Marum a liquéfié d'abord l'ammoniaque; Faraday le chlore; Thilorier l'acide carbonique; Pictet et Cailletet l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, les gaz qu'on appelait, avant eux, permanents. Le phénomène est produit par deux causes combinées : baisse de la température, augmentation de la pression. Quelquefois on achève l'opération par l'action de la première cause seule, en décomprimant subitement et mettant à profit le grand froid produit : une partie de la matière reprenant la forme gazeuse emprunte toute la force vive disponible. En sorte que l'expansion d'un gaz entraîne la réduction d'un corps voisin et, au besoin, d'un reste du même gaz, à l'état liquide ou même solide.

Une pression de 300 atmosphères, un froid de — 29 degrés produit par l'évaporation de l'acide sulfureux liquide dans un courant d'air sec n'avaient réussi à rien changer à l'apparence de l'oxygène.

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M. Cailletel imagina de décomprimer brusquement le gaz, et il vit nettement paraître un brouillard; le coup de froid avait été suffisant pour liquéfier, peut-être pour solidifier un instant l'oxygène. Avec l'hydrogène, on crut entendre un bruit métallique produit par la chute des particules solidifiées. Quant à l'acide carbonique, on le réduisit par ce procédé à l'état de neige, une neige qui met un temps appréciable, non à fondre, mais à s'évaporer.

On a voulu montrer la continuité entre les états liquide et gazeux, en étudiant ce qui est appelé le point critique des gaz. M. Andrews a vu que la pression, quelle qu'elle fût, était incapable d'amener le gaz à l'état liquide, au-dessus d'une certaine température, déterminée pour chaque gaz. Celte température, c'est le point critique du gaz. L'acide carbonique, par exemple, ne sera point liquéfié au-dessus de 31 degrés. Si cependant il était maintenu à l'étal liquide, dans un tube de verre, et que l'on fît monter la température au-dessus du point critique, la surface convexe du liquide s'effacerait; on ne distinguerait plus le liquide du gaz.

« Et alors, dit M. Andrews 1 , si l'on demande : l'acide carbonique est-il à l'état gazeux ou à l'état