ACTION DE LA CHALEUR

On a depuis longtemps constaté que si Ton associe deux silicates et qu'on soumette ce mélange à l'action de la chaleur, la fusion se produit à une température inférieure à celle qui correspond à la fusion du silicate le plus fusible.

Les silicates se comportent donc comme les mélanges de sels, et on trouve là encore une confirmation de la loi de Berthier, savoir qu'un mélange de sels est généralement plus fusible que les sels qui le composent.

Cette constatation a son importance, et elle explique la tendance qu'ont les verriers à donner à leurs produits une nature complexe; la fusion étant plus facilement obtenue, il en résulte une moindre dépense de combustible; comme, d'autre part, on constate que la présence de bases multiples contribue à donner au verre une stabilité plus grande et permet de le travailler avec plus de facilité, cette pratique ne peut être trop recommandé dans tous les cas où la nature du verre à fabriquer le permet.

Larmes b ataviques. Trempe du verre. — Le verre est mauvais conducteur de la chaleur: refroidi brusquement, il se brise, de là la nécessité de recuire toutes les pièces après leur fabrication. Le verre, soumis à l'action de la chaleur, se ramollit et passe par tous les degrés de plasticité possibles avant d'arriver à la fusion complète.

Le verre conduit mal la chaleur et l'électricité. Lorsqu'on le chauffe en un seul point, il se brise en éclats ii réguliers: c'est ce qui a lieu quand on verse un liquide chaud dans un vase de verre à parois épiisses; mais si le verre est mince, il s'échauffe rapidement dans toute sa masse, et la dilatation se produit assez également pour que la rupture n'ait pas lieu. Dans les laboratoires on se

6» HENRIVAUX. — LE VERRE.

sert Je la mauvaise conductibilité [lu verre pour le couper. Ou entaille légireinent avec une lime la surface du verre sur laquelle on applique une goutte de verre fondu ou un charbon incandescent, le verre se sépare suivant la forme de l'entaille.

S'il s'agit de couper un tube, le goulot d'uu flacon ou quelque autre corps rond en verre, on peut prendre une pierre à fusil qui ait un angle pointu et marquer au pourtour une ligne circulaire à l'endroit où l'on désire couper l'objet. On prend ensuite un long fil soufré dont on fait deux ou trois tours sur la ligne circulaire qu'on a tracée. On met le feu au fil et on laisse brûler. Lorsque le verre est bien chauffe, on verse de l'eau froide sur la partie chaude, aussitôt la pièce se détache net comme si on l'avait coupée avec des ciseaux. C'est ainsi qu'on parvient à couper des verres en forme de rubans.

On arrive au même résultat et avec plus de succès encore en enroulaut autour de l'objet à couper uu fil métallique que l'on échauffe progressivement au moyen d'un courant électrique. La projection brusque d'eau froide sur le verre chauffé amène une cassure parfaitement nette.

Nous avons ainsi coupé des tuyaux de verre ayant 50 et même 60 centimètres de diamètre.

Avec certains crayons combustibles dont orr place la partie allumée sur le verre, on donne à la fissure qui se produit la direction voulue, c'est ainsi qu'on découpe sauvent des feuilles de verre que l'on change eu spirales douées d'élasticité. Le verre soumis à un choc se brise, mais sa cassure est tout à fait particulière et spéciale. Quelquefois le verre se sépare en fragments terminés par des surfaces arrondies : c'est ce que l'on appelle la cassure conckoïde; d'autres fois la rupture a lieu suivant plusieurs directions formant ainsi des esquilles plus ou moins aiguës, c'est ce que l'on nomme la cassure en atguiltes. Le recuit est d'aulanl plus difficile à obtenir que les pièces sont plus épaisses et plus volumineuses. Lorsqu'une pièce de verre un peu épaisse se solidifie, les parties extérieures sont déjà solidifiées, quand la partie intime est encore molle; de là un équilibre instable qui se rompt sur le moindre choc, et la pièce vole en éclats; les fioles d'épreuve,\es larmes batavigues sont des exemples de ce fait.

Le verre brusquement refroidi, c'est-à-dire trempt, reste dans un état de dilatation plus grand que si le refroidissement s'était opéré avec lenteur. Une lame de verre à faces parallèles étant chaude, se courbe et devient convexe du celé de la surface soumise à un refroidissement brusque.

D'autre part, en brisant l'extrémité de la queue d'une larme, on produit dans le verre des vibrations dont il est impossible de mesurer l'effet. M. de Luynes, dans un travail qui date de 1873, cite ses expériences et a substitué à ce moyen mécanique violent, qui consiste à briser la pointe d'une larme, l'emploi de l'acide fluorhydrique qui permet de détruire à volonté et sans secousse la partie de la larme qu'on veut attaquer. Voici, du reste, comment M. de Luynes rend compte de ses expériences intéressantes (1) :

HENRIVAUX. — LE VERRE. 6J

« Je suspends, à l'aide d'an fil et par le gros bout, une larme au-dessus d'un vase de platine plein d'acide fluorhydrique, de manière que l'extrémité de la queue plonge dans l'acide. La queue est rongée par l'acide, et, à mesure qu'elle se dissout, je descends le fil de telle sorte qu'une nouvelle portion de la queue soit immergée dans le liquide. En continuant ainsi, j'ai vu qu'il était possible de dissoudre entièrement la queue des larmes bataviques, sans en déterminer l'explosion; mais lorsqu'on arrive au col de la larme, c'est-à-dire. au point de divergence de la poire, l'équilibre est toujours rompu. Le plus généralement la larme se sépare en une infinité de fragments qui tombent dans l'acide sans produire d'explosion; pour les grosses larmes ou les larmes très fortement trempées, la désagrégation est quelquefois accompagnée de bruit, comme dans le cas d'une rupture brusque.

» Réciproquement, je plonge une larme dans l'acide fluorhydrique, par la partie renflée, de manière à maintenir en dehors de l'acide la queue tout entière et la partie du col dont la dissolution produit la rupture de la larme. L'acide ronge peu à peu les différentes couches du verre, et, au bout d'un temps suffisant, la larme est complètement dissoute, sans qu'il se soit produit d'explosion, et la queue reste tout entière intacte avec l'origine du col (fig. 19).

FlG. 49.

> Ces deux expériences prouvent d'abord que la stabilité de la larme dépend surtout de Vexistence des parties de verre qui constituent l'origine du col, et, en second lieu, qu'en respectant ces parties, on peut enlever successivement toutes les couches extérieures de la larme sans que la rupture ait lieu, ce qui semble bien annoncer que Vexistence de ces couches n'est pas nécessaire au maintien de Féquilibre.

» Or, pour obtenir une larme batavique, on prend à l'extrémité d'une canne du verre très chaud ou très liquide, et l'on en laisse tomber brusquement une goutte dans l'eau froide; les couches extérieures se solidifient immédiatement, par suite du refroidissement subit qu'elles éprouvent, tandis que l'intérieur reste rouge et met un certain temps à se refroidir, à cause de la mauvaise conductibilité du verre pour la chaleur; la larme peut donc être considérée comme formée par la superposition de couches de verre inégalement trempées, et, par suite, inégalement dilatées.

<tt IIENRIVÀUX. - LE VERRE

» Les couches extérieures plus fortement trempées sont les plus dilatées, et les couches qui viennent ensuite le sont de moins en moins, à mesure qu'on approche des pirties centrales de la larme. Les couches extérieures soudées les unes aux autres et maintenues par la résistance des couches intérieures ne peuvent céder à la force de ressort qui les sollicite que si, par une cause quelconque, elles sont rendues toutes ensemble libres de revenir à leur position première. Or il résute de la forme de la larme que toutes ces couches inégalement tendues viennent se réunir à l'origine du col, de sorte qu'en détruisant le col ce point commun de résistance disparaît et, comme elles sont sollicitées à se déplacer suivant les mêmes directions, leurs actions de ressort s'ajoutent et déterminent la rupture de la larme. En un mot, on peut comparer la larme à une série de poires de caoutchouc superposées, gonflées sous pression et soudées, se réunissant toutes par leurs cols qui seraient assujettis par une seule ligature. Il est clair quen détruisant la partie commune à tous les cols, Véquilibre du système serait détruit, tandis qu'on pourrait couper successivement chaque poire sans détruire le tout, les poires intérieures maintenant l'équilibre du système. »

On s'expliquerait ainsi pourquoi la dissolution du col d'une larme la détruit, et pourquoi elle se maintient au contraire quand on enlève successivement les couches supérieures, les couches intérieures formant un système stable semblable au premier.

Mais, si cette hypothèse est exacte, il en résulterait qu'on peut faire éclater en la coupant par le gros bout, de manière à rendre libres toutes ensemble, mais à l'autre extrémité, les couches de verre inégalement trempées, et c'est, en effet, ce qui a lieu et ce qui peut se réaliser de deux manières :

1° On use sur le plateau d'un tour l'extrémité renflée d'une larme; on peut en enlever ainsi une plus ou moins grande longueur, mais à un certain moment, sans doute quand on a attaqué un nombre suffisant de couches actives, la rupture a lieu;

2° On scie, à l'aide de l'émeri et d'un fil de fer, une larme vers la grosse extrémité; on peut la fendre jusqu'à la moitié environ sans la briser, mais si l'on va plus loin la rupture a lieu.

En dissolvant une larme dans l'acide fluorhydrique et en préservant l'origine du col, on arrive à enlever toutes les couches extérieures, et le noyau qu'on obtient ne se brise plus lorsqu'on casse le bout de la larme; on peut même l'écraser sous un marteau : il se sépare sans bruit comme du verre non trempé, en fragments irréguliers. Si l'acide n'a pas enlevé une épaisseur de verre assez grande, à partir de la surface, les propriétés de la larme persistent, mais avec une intensité qui décroît à mesure que l'épaisseur de la couche extérieure enlevée augmente.

Les faits précédents s'expliquent par Y existence de couches extérieures inégalement trempées, et ils montrent que ces couches seules contribuent à V effet de rupture.

Si les tensions inégales des couches superposées déterminent la rupture par leurs effets de ressort, lorsqu'on les rend libres de se détendre, les molécules de verre de chaque couche doivent se déplacer en sens inverse suivant que la

HtNIUVAUX. — LE VERRE. 63

rupture a lieu du côlé de la queue on du gros bout, et il doit en résulter une différence dans l'arrangement de ces molécules après la rupture. En effet, en considérant une section plane transversale de la larme, les parties centrales qui appartiennent aux couches qui ne sont pas ou qui sont peu trempées ne doivent pas se déplacer, tandis que les molécules situées sur les bords de la section doivent se déplacer d'autant plus que les couches dont elles font partie sont plus tendues. La section plane après la rupture aura donc l'apparence de la surface d'un cône tronqué, et le sommet de ce cône sera dirigé du côté de la queue ou du gros bout, suivant que les couches trempées auront été mises en liberté du côlé de la queue ou du gros N>ut.

Fie. 50 \h}.

Pour vérifier ces conséquences, j'encastre à moitié les larmes dans du plâtre en laissant dépasser la queue, de sorte qu'une partie de la larme soit seulement plongée dans le plâtre (un peu plus de la moitié de leur épaisseur) ; j'attaque la queue par l'acide fluorhydrique, ou je coupe le gros bout à la scie. Après la rupture, les fragments maintenus par le plâtre restent juxtaposés.

Quand ce plâtre est frais, on peut l'enlever avec un peu de soin et la larme s'offre dans l'état représenté par la figure 51.

En séparant délicatement l'ensemble de la larme en plusieurs fragments, on voit nettement qu'elle se compose alors de petits chapeaux coniques, tronqués, emboîtés les uns dans les autres.

La figure 52 montre une larme dont la queue a été rongée à l'acide; les sommets du cône sont dirigés vers la queue.

La figure 53 représente une larme sciée par le gros bout en a, et les sommets sont dirigés en sens inverse du précédent.

Enfin, dans la figure 54, on voit une larme sciée par le milieu et qui offre de chaque côté du trait de scie a la disposition conique, mais avec des directions contraires.

6i HESIUYAUV — LE VERRE.

On peut, du reste, vérifier le mode de cassure sans séparer les fragments rlc verre agglomérés; car ces derniers forment des espèces d'écaillés soulevées dans un sens ou dans l'autre suivant la position du plan de rupture, de sorte qu'en promenant le doigt sur la surface de la larme brisée le doigt glisse ou est arrêté, suivant le sens de soulèvement de ces écailles.

Il est presque inutile d'ajouter que le retrait des molécules ne se produit pas seulement suivant la longueur de la larme, mais dans tous les sens; c'est à cause de cela que le verre se sépare en une multitude de fines aiguilles dont le groupement prend la forme dont je viens de parler.

D'autres faits viennent confirmer le mode de structure que j'attribue au* larmes bataviques.

Ainsi il m'est arrivé souvent, en rongeant une larme par l'acide, de voir la queue se désagréger en môme temps que les couches voisines de la surface. On obtient alors une larme ayant la forme de la figure [Jô ; cela provient de In manière dont se forme la larme, la queue étant surtout le prolongement des couches extérieures. C'est en opérant ainsi que j'ai pu obtenir des noyaux tout à fait inertes.

Les grosses bngueltes ou tubes pleins, en verre trempé,

présentent des phénomènes semblables à ceux qui sont

offerts par les larmes balaviques.

En les chauffant par un bout, ils se brisent souvent dans

Fie. 85. loute leur longueur en présentant la cassure conique en

aiguilles. La figure .~>Q indique la disposition. Les conslruc-

teurs d'instruments en verre ont souvent observé ce fait.

Si l'on coule dans l'eau des fils de verre plus ou moins gros en opérant

flES RIVAUX. - LE VERRE. 65

comme pour faire des larmes, ils se solidifient en spirales quelquefois très longues et toujours fortement tordues (fig. 57); ces fils, qui demandent à être maniés avec précaution s'ils sont gros, possèdent une tension très forte, prove-

nu. 56.

Tiant de la trempe dos couches superficielles, de sorte qu'en rongeant ces spirales ou ces tubes tordus sur une partie de leur épaisseur, ils font explosion comme les larmes.

Fie. 57.

En encastrant ces tubes dans du plâtre et les sciant par le milieu, on observe à droite et à gauche du trait de scie la disposition conique en écailles de sens inverse.

La figure 58 représente l'un de ces tubes, scie en a.

FlG. 58.

La figure 56 représenle l'échantillon qui a été dessiné en opposant deux fragments pour mieux faire comprendre ce qui se passe dans le cas que je viens d'indiquer.

Quand les fils trempés sont très fins, ils sont alors très fortement tordus et il suffit souvent d'en tremper une extrémité dans l'acide fluorhydrique pour que l'explosion ait lieu instantanément au contact de l'acide.

Lorsqu'on étire des masses de verre à la canne pour en faire des tubes ou des baguettes, il reste à l'extrémité des cannes de grosses poires en verre ayant la forme de larmes volumineuses et dont le pouls peut atteindre 1 kilogramme environ. Séparées de la canne, ces larmes se brisent en se refroidissant, comme