QUARANTE - QUATRIÈME LEÇON

Suite de l'iiisloire de l'absorption. — Étude des forces qui interviennent dans la |iroduclion de ce phénomène. — Actions capillaires ; théorie physique du déplacement des liquides dans leur point de contact avec des corps solides ; circonstances qui font varier ces effets. — Étude physique des phénomènes d'imbibition. — Insuflisance de ces actions pour l'explication des phénomènes d'absorption. — De la diflfusion des liquides et de son rôle dans le mécanisme de l'absorption. — Des phénomènes d'osmose : endosmose et exosmose; leur nature. — Influence des membranes perméables sur les produits du travail endosmotique et de la diffusion ; influence des agents physiques sur le développement des forces dont dépend l'osmose ; actions chimiques qui l'accompagnent.

§ 1. — Ainsi que je l'ai dit en terminant la dernière Leçon, lorsqu'on veut se rendre compte, soit de la nature du pliénomène appelé endosmose^ soit du mécanisme de la tbnclion que les physiologistes désignent sous le nom d'absorption , il faut examiner attentivement rinlluence que les forces physitiues peuvent exercer sur l'introduction des substances étrangères dans l'organisme, et chercher en premier lieu à se former une idée nette des actions dites de capillarité , en vertu desquelles on voit l'eau et beaucoup d'autres liquides s'élever dans les tubes étroits, malgré l'intluence de la gravitation qui tend toujours à les faire tomber vers la terre (1).

(1) Le fait de rélévation de l'eau observé au coiiimencenient du xvii'

au-dessus du niveau de la surface siècle par un des membres de l'Acadé-

générale de ce liquide dans Tintérieur mie florentine del Cimentu, nommé

d'un tube lin , qui est ouvert aux Nicolas Aggiunti (a) , mais ne com-

deux bouts et qui y baigne par son mença à occuper l'attention des phy-

extrémité inférieure, paraît avoir été siciens que postérieurement à l'époque

(a) Voyez Nelli, Saggio di storia letteraria Fiorentina, 1759, p. 92.

la capillaiilé.

llk

Notions. ^2. — Chacun sait que pour expliquer les inouvemenis

préliminaires. ' ' '■ ^

des planètes, et pour se rendre compte d'un grand nombre d'autres phénomènes physiques, lels que la chute des corps, il faut admettre que les molécules de la matière pondérable sont douées d'une propriété ou force particulière en vertu de laquelle ces molécules tendent à se rapprocher entre elles. Cette force, inconnue quant à sa nature, mais manifeste par les déplacements ou les résistances qu'elle détermine, est désignée -d'une manière générale sous le nom ù' attraction. On l'appelle gravitation lorsqu'elle s'exerce entre des corps séparés par un espace perceptible, et Newton, couronnant l'œuvre commencée par Galilée et par Kepler, découvrit

où l'ascal composa son traite sur l'équilibre des liquides (a), c'est-àdire vers 16Zi6. Boyle en parla comme d'un phénomène nouvellement découvert en France (b) , et , en 1667, Montanari en traita avec plus de détail {&/.

On attribua d'abord l'ascension des liquides dans les tubes capillaires à l'action de l'air, et l'on chercha à s'en rendre compte en supposant que les molécules de ce fluide ne pouvaient pénétrer dans les canaux étroits où l'eau aurait été poussée par la pression de l'aimosphère. Mais, vers le commencement du siècle dernier, llauksbee et Biiiflinger firent vt)ir que l'air n'est pas exclu des tubes

capillaires, et que la hauteur à laquelle les divers liquides s'élèvent dans ceux-ci n'est pas, comme dans le tube barométrique, en raison inverse de leur pesanteur, car l'eau y monte plus haut que l'alcool, dont la densité est moindre ((/). Voscius et quelques autres physiciens de la même époque furent moins éloignés de la vérité, en attribuant l'ascension de l'eau dans les tubes capillaires à l'adhésion de ce liquide contre les parois de ces conduits ; mais on ne tarda pas à reconnaître que cette hypothèse ne suffirait pas pour expliquer ce qui se passe dans les phénomènes de cet ordre. Déjà, vers 1717, Newton et son ami llauksbee (ou

(a) Voyez Ucsniarcst. Histoire cviliquc des systèmes que l'on a imaginés pour expliquer les phéncmèiies des Ivbes capillaires (dans la IraïUiction française de rouvrage de Haukbee, t. II, p. 168).

(b) Boyle, Neiu Experimenls Physico-SIathevmtical lovching Ihe Spring of the Air (Works, 1. 1, p. 80).

(d) Haiiksboe , An E.rper. mode ut Gresham Colleije shotiùng that the seemingly Spontaneoui Ascension of Water m Small Tubes open at both Ends is the same in vacuo as in tlie Open Air {Philos. Trans., 1705, t. XXV, p. 2^23).

— Biiiflinger, De tubulis capillaribus dissertatio experimentalis (Commentarii Acad. scient. Petropolilanœ, 1727, i. II, p. 251 et suiv.).

les lois qui, dans ce cas, en règlent l'action; car il prouva que les effets dus à cette puissance universellement répandue sont alors en raison directe de la masse des corps réagissants et en raison inverse du carré de la distance qui sépare ceux-ci entre eux. Mais lorsque celte distance diminue au point d'être insensible pour nos moyens d'observation , l'attraction cesse d'être soumise à des lois si simples , et elle donne naissance à des résultats qui varient suivant des circonstances dont nous

Hawksby) avaient eu recours à Pat- principes de l'équilibre des fluides (d). traction pour s'en rendre compte, et Ce sujet délicat fut traité de nouveau ce dernier pliysicien appuya son par rilhistre géomètre Laplace, par opinion sur un grand nombre de Poisson et par Gauss (e) ; enfin, les faits constatés expérimentalement (a). recherches expérimentales de Gay- La théorie qu'il donna des effets ca- Lussac et d'un grand nombre de pillaires pèclie à certains égards; savants de l'époque actuelle ont fait mais le principe qui en forme la faire de nouveaux progrès à celte base est aussi le point de départ de partie intéressante de la physique l'explication adoptée de nos jours (b). moléculaire. Cependant, en y regar- Les recherches expérimentales. faites dant de près, on y aperçoit bien des par Jurin, par Weitbrecht et quelques questions qui sont encore très obsautres physiciens du siècle dernier, cures, et dont l'étude jetterait procontribuèrent aussi beaucoup à l'avan- bablement d'utiles lumières sur les cernent de nos connaissances sur cette rapports des forces dites physiques matière (c). Enfin, Clairault chercha avec celles qu'on en distingue sous le à donner, des efl'ets capillaires, une nom cVaffinités chimiques. théorie mathématique fondée sur les

(a) Newton, Traité d'optique, livre III, quest. 31, Irad. franc., p. 573 et suiv.

(6) Hauksbee , Expériences physico-mécaniques sur différents sujets, Irad. par de Brémond, 1754, t. II, p. 1 et suiv.).

(c) Weitbrecht, Tentamen theoriœ qua ascensus aquœ in tubis capillaribus explicatur {Commentarii Acad. scient, Petropolitanœ, 1736, t. VlU, p. 2G1). — Explicatio difficiliorum experimentnrum circa ascensum aquœ in lubos capillares {Op. cit., 1737, 1. IX, p. 275).

{d} Jurin, An Account of some Experiments shoiun before the Royal Society, with an Inquiry inlo the Cause of the Ascent and Suspension of Water in Capitlary Tubes [Philos. Trans., 1718, t. XXX, p. 739).

(e) Clairault, Théorie de la figure de la terre, tirée des principes de l'hydrostatique, cliap. x ; De l'élévation ou de l'abaissement des liquides dans les tuyaux capillaires, 1743, p. 105 et suiv.

— Laplace, Mécanique céleste, supplément au livre X [Œuvres, t. IV, p. 389).

— Gauss, Principia generalia theoriœ fluidorum in statu œquilibrii [Commentat'iones Soc. scient. Gotlingensis, 1829-183-2, t. VII, cl. Malh., p. 39).

■ — Poisson, Nouvelle théorie de l'action capillaire, 1831.

— Voyez aussi à ce sujet : Desains, Recherches sur les phénomènes capillaires {Annales de chimie et de physique, 1857, 3« série, t. Ll, p. 385).

Cohésion des liquides.

ignorons la nature, et au nombre desquelles il faudra ranger probablement la forme des moléeules ou le mode de groupement des atomes dont eelles-ci se composent. On la désigne alors sous le nom ^'attraction moléculaire^ quand son action paraît agir seulement sur l'ensemble de ces agrégats primaires, de façon à les rapprocher ou à résister aux forces qui tendent à les éloigner entre eux; et on l'appelle affinité chimique, quand elle paraît exercer sur ces groupes d'atomes une influence plus orande, et déterminer un nouveau mode d'arrangement des particules constitutives de ces molécules. Enfin, pour bien préciser ce dont j'ai à parler ici, il est bon de rappeler une autre distinction qui est moins importante que les précédentes, mais dont nous aurons besoin dans nos études actuelles : quand on parle de la force physique qui tient unies, ou du moins rapprochées, les molécules d'un même corps, on appelle cette attraction cohésion, et quand l'attraction moléculaire s'exerce entre des corps différents qui sont simplement en contact apparent, on l'appelle adhésion (l).

Les effets dus à la force de cohésion des molécules des corps solides sont trop bien connus, même du vulgaire, pour que nous ayons à nous y arrêter ici ; mais, au i)remier abord, il est moins facile de concevoir l'action de cette puissance enh^e les molécules des corps à l'état liquide, car on sait que ces molécules se déplacent avec une si grande facilité, que la

(1) Afin (Vintroduire plus de précision dans le langage employé dans Pétude de ces pliénomèncs, quelques physiciens désignent sous le nom de Ay?iap/i/e, ratlracUon réciproque exercée par les molécules d'un même corps les unes sur les autres, c'est-à-dire la force de cohésion de ce corps, et

ai^pellent prosaphie, l'attraction exercée par les molécules du corps solide sur les molécules liquides adjacentes, et vice versa, c'est-à-dire la force d'adhérence dont jouissent ces molécules hétérogènes. Mais ici je crois préférable de ne faire usage que de mots vulgaires (a).

(a) M. L. Frankenheim, hle Lehre von der Cohésion. Breslau, 4835, (i. Cl

ACTION DE LA CAPILLARITÉ. d']

masse constituée par leur réunion alTecte d'ordinaire une forme qui est déterminée, d'un côté par la pesanteur, d'un autre côté par les résistances extérieures qui balancent l'influence de l'attraction terrestre. Pour mettre en évidence l'action de la force cohésive des liquides, il suffit cependant de quelques expériences d'une grande simplicité. Ainsi, chacun sait que lorsqu'une petite masse d'eau tombe librement dans l'espace, elle affecte une forme constante, et le calcul montre que cette forme est précisément celle qui résulte du plus grand rapprochement possible de ses molécules entre elles, savoir, la forme sphérique. Il est donc légitime de supposer que cette forme particulière est déterminée par l'attraction mutuelle des molécules de l'eau, c'est-à-dire la force de cohésion de ce liquide. Mais cela devient encore plus visible quand on place deux de ces globules d'eau sur la surface horizontale d'une lame de verre enduite de graisse : les gouttes conservent à peu de chose près leur forme propre tant qu'elles restent à une distance sensible l'une de l'autre; mais, dès qu'elles viennent à se toucher par un point de leur circonférence, on les voit se confondre, et constituer par le rapprochement de leurs molécules une seule masse de forme sphéroïdale (1).

Si , au lieu de déposer la goutte d'eau sur un corps Aiuadion gras, on la place sur une lame de verre dont la surface est horizontale et parfaitement nette, les choses ne se passeront

(1) Cette expérience est également par Tatmosphère ; mais les membres

facile à faire avec des globules de de l'Académie del Cimenlo firent voir

mercure sur une lame de verre un que cette forme se conserve dans le

peu humide. On avait d'abord sup- vide aussi bien qu'à l'air , et ne

posé que la forme sphérique des li- peut dépendre que d'une force inté-

quides divisés en gouttelettes dépen- rieure [a). dait de la pression extérieure exercée

(a) Saggidi naturaU esperienxe {alte nelV Accailemia del Cimento, p. 78 («lit, de 1016).

IxS ABSORPTION.

plus (le la même manière : le globule liquide ne conservera pas sa forme sphériquc, mais s'aplatira rapidement, et s'étalera comme une lame mince sur la surface sous-jacente (1). il faut donc qu'une force étrangère ait balancé l'action de la cohésion de l'eau , et il est facile de montrer que cette force réside dans le verre. Pour s'en convaincre, il suffit d'incliner le plateau qui supporte le globule : quand la surface de ce corps a été graissée, et que la goutte d'eau y a conservé sa sphéricité, celle-ci, obéissant à l'action de la pesanteur, roule vers la partie la plus déclive du plateau, et, s'en détachant sans peine, tombe vers la terre; tandis que la petite masse d'eau étalée à la surface du verre non graissé se rassemble en partie sous forme de goutte au bord intérieur de celui-ci, mais y reste suspendue {"2). Il y a donc entre les molécules de l'eau et les molécules du verre une certaine action attractive ou force d'adhésion, et cette force n'existe pas au même degré entre l'eau et les corps gras. On ne peut apercevoir aucune différence sensible dans les distances qui existent entre l'cîau et les deux solides avec la surface desquels nous venons de supposer ce Hquide en con~

(1) Pour que cet effet se produise d'une manière complète, il faut que la surface du verre ne soit souillée par aucune matière étrangère, et il est si difficile de la nettoyer parfaitement, que pour faire l'expérience en question, il est bon d'employer la surface d'une cassure faite au moment même.

(2) On trouve dans les mémoires de Weitbrecht et de quelques autres physiciens du siècle dernier, beaucoup d'expériences curieuses relatives à l'attraction du verre pour l'eau, et vice

versa. Ainsi quand une goulte d'eau est déposée sur la surface d'un corps sur lequel elle ne s'étale que peu, elle conserve en dessus une forme bombée ; mais si l'on approche une baguette de verre du sommet de la surface courbe par laquelle elle se termine, on verra celle-ci changer de forme dès que le contact se sera établi. L'eau s'élancera, pour ainsi dire, contre la baguette de verre, s'y étalera, et les parties latérales de la goutte, au lieu d'être convexes , deviendront concaves (a).

la] Wcitlii'cihl Tcntamen thcoriœ qua ascensus aquœ in tubis capillaribus explicalur {Commentarii Acad. scient. Petropolitanœ, i73G, t. VIII, p. 2U5, pi. 22, tig. 2 et 3).

tact; et par conséquent nous pouvons conclure de cette expérience, non-seulement que l'attraction s'exerce entre les molécules du verre et celles de l'eau, comme elle s'exerce entre ces dernières, mais que l'intensité de cette force adhésive varie suivant la nature des corps réagissanls (1).

Une autre expérience très simple, et également propre à mettre en évidence la force d'attraction mutuelle développée à des distances insensibles entre le verre et divers liquides, peut servir à montrer que la force de cohésion qui tend à ra[)- "au/soiide"."* l)rocher entre elles les' molécules de ces derniers corps varie en

Rapports

entre

la cohésion

des liquides

(1) Sous ce rapport, il existe donc une différence très grande entre les effets de la gravitation universelle, suivant que cette force agit à des distances sensibles ou à des dislances insensibles. Dans le premier cas, ainsi que je viens de le montrer, la nature chimique des corps réagissants influe beaucoup sur leur attraction mutuelle; dans le second, elle n'exerce aucune action appréciable. Ainsi, on sait que dans le vide tous les corps tombent avec la même vitesse , et les observations astronomiques montrent que Faction attractive des planètes les unes sur les autres n'est réglée que par la distance qui sépare ces corps et par la quantité de matière dont ils se composent. Or, on sait également que la densité de celte matière planétaire varie considérablement d'une de ces étoiles à une autre ; que la densité moyenne de la terre, par exemple, étant de 5,Zi6 , celle de Mercure est 15,99 ; celle de Jupiter, 1,'29, et celle de Saturne seulement 0,75. Des différences de cet ordre ne peuvent être attribuées à des inégalités dans la température de ces planètes, et par conséquent il est très probable que la

nature chimique de leur substance constitutive n'est pas la même. L'uniformité de leur mode de gravitation serait donc encore une preuve de la non-intervention de la nattne intime des corps dans le jeu de l'attraction entre les corps situés à une distance sensible les uns des autres. Mais si j'insiste sur les différences qui existent à cet égard entre les effets de l'attraction planétaire et ceux de l'attraction capillaire, ce n'est pas que je suppose ces forces distinctes dans leur essence ; tous ces effets semblent devoir être rapportés à une seule et même cause ; mais la force de répulsion intermoléculaire que l'on attril)ue à la chaleur, et que l'on doit considérer comme balançant plus ou moins l'attraction, décroît si rapidement avec la distance, qu'elle ne produit aucun effet appréciable quand celle distance est sensible , tandis qu'elle joue un rôle important quand la distance cesse d'être visible , et , comme nous le verrons bientôt, les résultats qu'elle produit varient en grandeur suivant la nature intime des corps qui la développent.

50 ABSOIU'TION.

intensité suivant la nature de eeux-ci. Suspendons au tléau d'une balance, d'un côté un disque de verre bien horizontal , et de l'autre côté des poids (|ui le mettent en équilibre ; puis, plaçons sous le plateau de verre un vase contenant de l'eau, et faisons montei' celui-ci graduellement jusiju'à ce que la surlace du liquide arrive en contact avec la lace intérieure du disque. Le fléau restera immobile : mais si nous ajoutons alors des poids dans le plateau opposé, nous verrons que, au lieu de faire trébucher immédiatement la balance, comme cela avait lieu avant l'établissement du contact entre le plateau de verre et l'eau sousjacente, il faudra exercer de la sorte un effort considérable pour enlever ce disque et le détacher du liquide au([uel il adhère. Or, la surface du verre, en se séparant du bain, reste mouillée; elle emporte donc avec elle une lame mince d'eau, et la force employée poiu^ faire trébucher la balance n'est pas celle qui aurait été nécessaire pour rompre l'adhérence établie entre ce corps solide et l'eau, mais seulement celle employée pour vaincre la résistance opposée par la force de cohésion du liquide. Or, si l'on répète cette expérience en substituant à l'eau de l'alcool, de l'essence de térébenthine ou tout autre liquide suscephble de mouiller le verre , on obtient des résultats analogues ; mais, pour détacher le disque, il faut des poids variables suivant la nature de ces corps. Par conséquent, la force de cohésion de ces liquides varie quant à sa puissance (1).

(1) Gay-Lussac a faii quelques expériences de ce genre pour vérifier les résultats théoriques obtenus par Laplace (ffl). 11 est, du reste, essentiel de noter que, dans les circonstances indiquées ci-dessus, les choses ne se passent pas comme dans celles où Ton emploie une certaine force de traction

pour vaincre la cohésion d'un corps solide ; car, à mesure que la distance entre la surface inférieure du disque et le niveau général du bain augmente, les côtés de la colonne d'eau soulevée se rapprochent de plus en plus, de sorte que le diamètre de cette colonne vers la moitié de sa hauteur diminue de

(a) Voyez Laplace, Op. cit. (Œuvres, t. IV, p. 527).

J'appellerai aussi rattenlioii sur une autre conséquence qui |»eut se déduire de ces faits. Nous avons vu que le plateau soulevé par un cerlain poids entraînait avec lui une lame mince de liquide. La résistance opposée par la cohésion de celui-ci est donc moins grande (jue celle développée par l'attraction adliésive du verre sur le licpiide sous-jacent: et j'insiste sur cette circonstance, parce que nous verrons bientôt cette inégalité dans ces deux forces dont la direction est contraire, jouer un grand rôle dans les ])liénomènes dont l'étude doit nous occuper maintenant.

Pour avancer davantage dans l'examen de ces questions, il est bon de considérer de plus près ce qui se passe dans une goutte d'eau qui repose sur un cor[)s que ce liquide ne mouille pas, et qui augmente de volume par Tadjonction de nouvelles quantités de matière. Nous avons vu que si le globule ainsi constitué est très petit, il conserve une forme sensiblement sphérique, et cela suppose que l'attraction cohésive des molécules de liquide suffit pour Aiire équilibre à la pression exercée par une colonne verticale du liquide ayant pour hauteur le diamètre de cette sphère. Mais si le volume du globule vient à augmenter, il arrive un moment où la force d'attraction réciproque des molécules de l'eau ne suftît plus pour balancer la pression développée par les particules élevées ainsi au-dessus de leur base de sustentation, et où l'inégalité de ces deux forces contraires déterminera la déformation du sphéroïde. Alors, par

plus en plus, et que la rupture s'effec- faudrait tenir compte de l'influence de

tue quand celte portion étrangli-e est la forme des surfaces libres, c'cst-à-

devenue très grêle (a). Le pliénomène dire latérales, de la colonne liquide

est donc beaucoup plus complexequ'on soulevée sur l'équilibre de ses molé-

ne serait porté à le supposer au pre- cules constitutives, mier abord, et, pour l'analyser, il

(a) Donny, Mcmolre sur la cohésion des liquides et sur leur adhérence aux corps solides {Auuales de chimie et dephysique, 3" série, 1840, t. XVI, p. dG7).

l'addition de nouvelles (iiiantités de matière, le globule ne s'élèvera plus, mais s'élargira seulement, et prendra peu à peu la forme d'im disque dont la surfoce supérieure tendra à devenir plane et horizontale , tandis que les bords resteront arrondis et leur section méridienne sera sensiblement égale à la demicirconférence d'un cercle qui aurait pour diamètre l'épaisseur du disque. Supposons maintenant que la masse de liquide ayant cette forme vienne à rencontrer un obstacle qui s'oppose à son élargissement ultérieur, et que cet obstacle soit un plan solide vertical dont la substance n'exerce sur les molécules de l'eau aucune intluence attractive appréciable. Il est visible que par l'accroissement de sa masse le disque liquide augmentera d'épaisseur, et que la poussée déterminée par son poids contre l'enceinte constituée de la sorte modifiera la forme de la portion du bord du disque liquide qui s(^ trouve au-dessous du premier point de contact de ce bord avec l'obstacle, c'est-à-dire audessous d'un plan horizontal passant par le centre de courbure de la section méridienne rei^résentée par ce même bord ; mais cette poussée n'aura point d'intluence sur l'équilibre des molécules situées au-dessus du plan horizontal que nous venons d'imaginer, et par conséquent, quelle que soit la profondeur du bain ainsi délimitée, sa partie supérieure se trouvera terminée latéralement par une surface convexe dont le rayon de courbure sera déterminé par la grandeur de la force de cohésion du liquide.

Aciioii Cet état d'équilibre se trouve réalisé, à peu de chose près, quand

IcslZl's de l'eau est déposée dans un vase dont les parois sont imprégnées .qui e» (jggi^^isse, mais est plus facile à constater dans une cuve à mer-

qiii y sont contenus.

cure ou dans le tube d'un baromètre ordinaire dont le calibre est très grand. La surface supérieure de ce métal liquide est horizontale à une certaine distance des parois du vase; mais, dans leur voisinage inunédiat, elle s'incline et ne rencontre la surface de ces parois qu'à une certaine distance au-dessous du

niveau général du bain. Or, le liquide est alors en repos, et par conséquent toutes les séries verticales de ses molécules se font équilibre muluelleinent : près du bord, ces filets verticaux sont moins hauts que dans la portion du bain où la surface libre est horizontale. Nous savons que les liquides ne sont pas sensiblement compressibles ; la densité de ces lilets ne peut donc dilTérer d'une manière appréciable, et le poids de la Iranche supérieure du filet central qui dépasse le niveau de l'extrémité supérieure du filet marginal ne peut être soutenu que par l'action d'une force déprimante agissant sur ce dernier, Otto tbrce n'est autre que l'attraction réciproque des molécules du liquide, c'est-à-dire la cohésion de celui-ci ; et puisqu'elle tient en équilibre la couche fluide comprise entre la surface générale du bain et le plan horizontal suivant lequel cette surface rencontre les parois du vase, elle doit être égale en puissance à la pression verticale exercée par chaque filet vertical constituant cette même couche, ou, en d'autres mots, d'une colonne de ce liquide dont la hauteur serait égale au sinus de l'arc décrit par la section méridienne de la surface convexe.

Mais si la masse aqueuse, qui, en grossissant, a cessé d'être sphérique et s'est étalée en forme de disque à bords convexes, rencontre un obstacle constitué par un solide dont la substance, au lieu d'être sans influence appréciable sur ses molécules, exerce sur celles-ci une action attractive comme celle que nous avons vue se manifester quand une goutte d'eau est mise en contact avec une lame de verre, les choses ne se passeront plus de la même manière, car l'attraction exercée par ce corps a balancé, dans une certaine mesure, la force de cohésion qui tend à maintenir les molécules liquides le plus rapprochées possible, et par conséquent les effets de cette force cohésive seront diminués d'autant. Il en résulte que la forme de la surface du liquide sera modifiée dans le voisinage immédiat des parois de l'enceinte constituée par ce solide , et que l'état

d'équilibre sera déterminé, non pas uniquement par la résultante des deux forées inhérentes aux molécules du liquide, savoir, leur cohésion et leur poids , mais par la résultante de trois forces : dont une, celle de la cohésion, tend à abaisser la ligne de contact du liquide avec le solide ; dont la deuxième , la poussée ou pression développée par les parties voisines du liquide, tend à élever cette même ligne au niveau de la surface générale du bain-, et dont la troisième, dépendante du solide adjacent, tend à soulever les molécules de l'eau qui se trouvent dans sa sphère d'attraction. Il est donc facile de concevoir que si la force attractive du solide est moins grande que l'excédant de Teffet de la cohésion sur la pression dont je viens de parler, la portion adjacente de la surface du bain conservera une forme convexe dont le rayon de courbure variera suivant la grandeur de la résultante de ces trois forces; mais que si cette force attractive devient égale à l'excédant de la cohésion sur la poussée du liquide , la surface du bain deviendra horizontale au point de contact avec le solide comme ailleurs ; enfin que dans le cas où la puissance d'attraction développée par ce solide s'accroît encore, et devient , par conséquent , plus grande que la résultante dont je viens de parler, elle diminue d'autant les effets de la pesanteur sur les filets marginaux du liquide, et ceux-ci, pour faire équilibre aux tilets adjacents, doivent avoir plus de hauteur, de sorte que la ligne de jonction du liquide avec le solide se trouve élevée au-dessus du niveau général du bain et se relie à celui-ci par une surface concave (1).

(1) Il ne sera peiU-Ctre pas inutile la ligne de jonction de la sin-face libre

de faire remarquer ici que Tattraction du liquide avec la surface adjacente

dont résulte ledéplacementdu liquide du solide. En effet, la force attractive

n'est pas exercée par les molécules du qui agit latéralement et qui t*nd

solide qui sont en contact apparent à rapprocher deux molécules si-

avec celui-ci, mais par celles qui se tuées sur un uiC'me plan horizontal,

trouvent immédiatement au-dessusde et qui fait équilibre aune force ré-

Or, les inégalités dans la pression déterminée par les divers filets d'eau que nous venons de considérer sont la conséquence de l'action des deux forces attractives antagonistes que nous

piilsive d'une inlensilé donnée, ne peul ni abaisser ni élever Tiui ou l'autre de ces corps ; les molécules liquides qui se trouvent au-dessous de la ligne de jonction dont je viens de parler sont également sollicitées à s'élever et à s'abaisser par l'action attractive des molécules du verre situées immédiatement au-dessns et au-dessous du plan horizontal passant par le centre de chacune d'elles, et par conséquent le voisinage du solide ne peut déterminer leur déplacement; mais les molécules immobiles qui se trouvent immédiatement au-dessus de la ligne de jonction précédemment indiquée, c'est-à-dire au-dessus de la surface libre du liquide, en attirant obliquement les molécules adjacentes de ce dernier corps, doivent tendre à les élever et diminuer proportionnellement la pression qu'elles exercent sur les portions voisines du fluide.

Ainsi le raisonnemenl nous conduit à trouver que l'ascension ou la dépression des liquides dans les tubes capillaires dépend de l'action de la portion de la surface intérieure de ceux-ci qui surmonte immédiatement la ligne de rencontre de cette surface avec celle du liquide inclus.

Du reste, ce fait peut être démontré matériellement par une expérience très simple due à Jurin.

Ainsi que nous le verrons bientôt, la hauteur à laquelle l'eau monte dans un tube étroit est en raison inverse

du diamètre de la cavité cylindrique de ce tuyau. Or, si l'on soude à l'extrémité d'un tube capillaire dont le diamètre est égal à 10 un second tube dont le diamètre intérieur n'est égal qu'à 1, et qu'on plonge l'extrémité libre du gros tube dans l'eau, on verra le liquide s'y élever jusqu'à une certaine hauteur que je suppose inférieure à l'extrémité supérieure de cette première portion de l'appareil; mais si l'on enfonce davantage le tube dans l'eau, de façon que l'extrémité supérieure de la colonne liquide ainsi élevée, arrive en contact avec l'extrémité inférieure du tube étroit qui forme en quelque sorte l'étage supérieur de l'appareil, on verra aussitôt la hauteur de la colonne augmenter et devenir proportionnelle au diamètre de ce second tube, de manière que le tout se maintiendra au-dessus du niveau général du bain, comme si le tube avait dans toute sa longueur les dimensions qu'il offre dans le point où ses parois se joignent à la surface libre du liquide inclus {a). L'étendue de la surface du tube située au-dessous de cette ligne de jonction, et le diamètre de la portion sous-jacente de la colonne liquide soulevée, n'exercent donc aucune influence appréciable sur la hauteur de la colonne, et l'élévation est déterminée seulement par l'anneau du tube qui surmonte immédiatement la surface supérieure de celte colonne.

(a) Jurin, An Account of some Experimenls, elc. ; îuith an Inquiry into Ihe Cause of the Ascenl and Suspension of ^yater in Capillary Tubes (Philos. Trans., 1H8, I. XXX, p. li'i).

avons appelées cohésion et attraction adhésive; par conséquent, la forme de la surface libre du liquide dépendra en dernier ressort de l'intensité relative de ces deux [luissances : quand la cohésion l'emporte sur l'attraction adhésive, la portion de cette surface qui est adjacente au solide sera convexe; et quand c'est au contraire l'attraction adhésive qui devient plus puissante que la cohésion, cette surface se relèvera sur les bords et deviendra concave.

C'est de la sorte que de l'eau dont on remplit incomplètement un verre se relève contre les parois du vase, et que la surface de ce liquide devient au contraire convexe lorsqu'on remplit le vase à pleins bords, car dans ce dernier cas la puissance attractive du verre agit de bas en haut sur la couche d'eau qui dépasse son niveau supérieur, et vient en aide à la cohésion pour le retenir et le mettre en é(iuilibre avec les parties centrales de la colonne fluide qui s'élèvent tlavantage (1).

Du reste, les phénomènes de ce genre ne se manifestent pas seulement sur les bords des vases, et se produisent de la même

(1) Pour melire mieux en tWidence Tobstacle que raUiaclion du verre sur l'eau oppose au déversement de ce liquide, il sulTit de répéter ime expérience très simple qui; Ton attriljue généralement à l'un des membres de notre ancienne Académie des sciences, C.-F, du l''ay (a), mais qui appartient en réalité ù Aggiunti {h). Si l'on verse de l'eau dans une des branches d'un tube de grand diamètre et recourbé en forme d'U, le poids du liquide dans celle branche fera monter l'eau dans la branche opposée, jusqu'à ce que,

conformément aux lois de réipiilibre dans les vases communicants , le même niveau se soit établi de part et d'autre ; mais si l'une des branches de ce siphon renversé est formée par un tube capillaire, le plan horizontal passant par la surface du liquide dans l'autre branche sera inférieure à celui qui correspondra à cette surface dans la branche capillaire, et la dilférence des niveaux sera proportionnée aux effets produits par raltraclion de la surface intérieure des parois de ce dernier tube sur l'eau

(a) C.-F. ilii l'.iy, De Vasicnsmi des liqueurs dans les Inyaux capillaires {llist. de l'Acad. des sciences, 172i).

{b) Voyez Nclli, Op. cit., y. 92, liij. 19.

manière lorsqu'on plonge dans un bain liquide, sur un point quelcon(iiie de sa surface , la partie intérieure d'un corps solide : la ligne de contact des deux substances s'élève ou s'abaisse suivant l'intensité relative de la cohésion du liquide et de l'attraction adhésive exercée sur les molécules de celui-ci par le solide incomplètement immergé. En eftet, les molécules du liquide qui baignent l'une quelconque des surfaces latérales du solide se trouvent alors soustraites à l'influence de la force attractive des molécules liquides situées du côté opposé de l'espèce d'écran que ce solide constitue, et sont placées dans les mêmes conditions que celles situées au bord externe de la surface libre du bain. Ainsi, quand on plonge verticalement le bord inférieur d'une lame de verre dans de l'eau en repos , on voit le liquide prendre une forme concave et s'élever à une certaine hauteur contre sa surface; puis, en répétant la même expérience sur un bain de mercure, on observe un résultat inverse : la surface du métal s'abaisse et devient convexe dans ses points de jonction avec le verre.

Ces effets sont produits avec le même degré d'intensité, quelle que soit la minceur de la lame de verre immergée de la sorte. Dans tous les cas, les molécules du liquide situées de l'un des

adjacente dont la surface deviendra qui y fait équililjie dans la brandie

concave. Cet état de choses persistera capillaire, et d'autre part, que cette

tant que la colonne de liquide, dans dernière surface deviendra convexe,

cette dernière brandie de l'instru- L'attraction exercée par les parois du

ment, n'aura pas monté jusqu'au bord tube capillaire sur l'eau qui, dans le

libre du tube capillaire ; mais lorsque premier cas, faisait équilibre à une

ce terme sera atteint, l'attraction exer- force agissant de haut en bas et contre-

cée par ces mêmes parois sur l'eau balançait en partie l'action de la pe-

lendra à l'empêcher de sortir, et si sanleur, agira alors en sens inverse, et

l'on continue à verser doucement du fera équilibre à la chaige constituée

liquide dans la grande branche du par la couche du liquide qui, dans la

siphon renversé , on remarquera, grande branche, dépasse le niveau de

d'une part, que le niveau pourra s'y l'extrémité supérieure de la petite

élever notablement au-dessus de la branche et tend à y élever l'eau, surface supérieure de la colonne fluide

côtés de cet écran sont complètement soustraites à l'infliience attractive des molécules de même nature qui se trouvent du côté Oj3posé, et qui sont séparées des premières par la lame solide : la grandeur de la distance à laquelle ces molécules sont éloignées les unes des autres ne fait pas varier la grandeur de la résultante de leur force de cohésion combinée avec la force attractive du verre, et ce fait jette de nouvelles lumières sur le mode d'action de ces forces.

Effectivement, si les effets de l'attraction coliésive de deux molécules liquides A et B se trouvent annulés par l'interposition d'un troisième corps C, quelle que soit la faible épaisseur de ce dernier, et si la force d'attraction adhésive (|ue C exerce sur A et B reste la môme, quelle que soit l'épaisseur de ce corps, il en faut conclure que l'une et l'autre de ces forces ne produisent des effets sensibles qu'à des distances imperceptibles (I).

Les physiciens ne connaissent pas la loi suivant laquelle l'action de ces forces diminue à mesure que la distance entre les molécules réagissantes augmente ; mais, d'après les expériences dont je viens de parler , et beaucoup d'autres faits du même ordre, il est visible que l'intluence, soit de la cohésion , soit de

(1) Ilaulvsbee constata que l'eau monte sensiblement à la même hauteur dans (les tubes capillaires dont l'épaisseur est variable [a), et Weitbr.echt vit que celte hauteur restait la même, soit que le tuyau dépassât de peu ou de beaucoup le sommet de la colonne liquide déplacée {b). Enfin , Laplace tira des expériences de llauksbec celte conclusion , que la sphère d'attraction des molécules du

verre sur les molécules de l'eau ne peut s'étendre qu'à des distances imperceptibles, et il en fit la base de sa théorie mathématique des ed'els de la capillarité (c).

fJes recherches plus récentes, faites par M. Bède, montrent que les résultats fournis par les expériences de Hauksbee ne sont pas d'une exactitude complète, et que l'élévation de l'eau, ou l'abaissement du mercure

[a] Haultsbce, Expériences physico-clnmiqiies, trad. par Desmarest, t. II, p. 27 et 127. {b) Weilbreclit, Op. cit. [Comment. Avad. scient. l'elro]ml., 1736, t. VllI). (e) l.aplace, Mécanique céleste, supplément du livre X (Oeuvres, t. IV, p. 391).

l'attraction adhésive, cesse d'être appréciable à des distances extrêmement petites.

Mais, s'il est démontré que la puissance attractive du verre, ou de tout autre corps jouant un rôle analogue, ne puisse produire des effets sensibles qu'à des dislances imperceptibles, ou tout au moins extrêmement petites , comment expliquer ce qui a lieu quand une lame de verre est partiellement immergée dans de l'eau, car dans ce cas ce n'est pas seulement une coucbe d'eau excessivement mince qui est soulevée par le verre, mais une masse assez considérable de ce liquide, masse dont la surface libre devient concave et dont la base s'étend assez loin de la surface attirante.

Ici la force cobésive du liquide intervient de nouveau, et, pour bien saisir le mécanisme de ce pbénomène, il est utile d'avoir recours à un artifice de raisonnement dont nous avons déjà eu l'occasion de faire usage.

Isolons par la pensée une lame verticale d'eau qui viendrait rencontrer à angle droit la surface du verre, et imaginons cette tranche divisée en une série de filets verticaux dont l'épaisseur ne serait pas sensible; enfin, admettons encore que cbacun de ces filets marginaux, que j'appellerai m, m', w", etc., soit

est un peu plus considérable dans les tubes capillaires à parois épaisses que dans ceux dont les parois sont minces {a) : mais ces perturbations s'expliquent par l'action atlraclive de la surface horizontale du bout immergé du tube, et n'infirme en rien les déductions tirées par Laplace touchant la distance à laquelle la substance du verre cesse d'exercer une action sensible sur l'eau.

Du reste, bien que tous les physi-

ciens reconnaissent aujourd'hui que les effets sensibles des attractions cohésives et adhésives ne sont appréciables qu'à des distances très petites, plusieurs expérimentateurs pensent que la sphère d'activilé de ces forces s'étend un peu plus loin que ne l'admettait Laplace, et sont susceptibles de produire des effets sensibles à des distances perceptibles , quoique très courtes ; question sur laquelle nous aurons roccasion de revenir bientôt.

(o) Bède, Mém. sur l'ascension de l'eau et la dépression du mercure dans les tubes capillairea Mémoires couronnés par l'Académie de Bruxelles, t. XXV}.

relié à un filet vertical semblable, c, c, etc., situé vers le milieu du bain, au moyen d'un filet horizontal placé à quelque dislance de la surface du liquide, soit /*, h\ etc. Chacun des systèmes formés par m, A, c, ou par m', h\ c\ etc., se trouvera au sein du milieu ambiant dans les mômes conditions que les deux colonnes fluides qui se balancent dans les branches montantes d'un tube en U, ou siphon renversé. Le filet marginal r?î, par exemple, pressera par sa base sur le filet c, et tendra à le faire monter; niais c pressera également sur la base de m, et tendra à produire sur celui-ci le même effet : de sorte que si le poids de ces deux filets est le même, ils resteront stationnaires, conformément au principe de l'équilibre des liquides dans les vases communicants. Si m n'était soumis à l'influence d'aucune force étrangère, ces conditions d'équilibre seraient réalisées quand sa surface serait au même niveau que celle de f, car le liquide ayant partout la même densité , la pression p exercée par w serait égale à la pression p' de c quand ces colonnes auraient la même hauteur. Mais le filet m, étant en contact avec le verre, se trouve soumis à l'action attractive de ce corps, et cette force tendant à le faire monter, que j'appellerai a, doit balancer une partie de celle qui tend à faire descendre ce même iilet, c'cst-à-dirc p. Ce sera donc p— a qui se trouvera opposé à p\ et par conséquent m s'élèvera au-dessus du niveau de c jusqu'à ce que la différence dans la hauteur reladve de ces deux colonnes liquides suffise pour compenser l'action attractive du verre. Si cette puissance attractive était considérable, la différence des niveaux serait 1res grande, pourvu qu'aucune autre force n'intervînt dans ce phénomène, car nous avons supposé le filet m extrêmement mince, et par conséquent très léger; mais m n'est j)as libre, et, à raison de la force de cohésion de l'eau, se trouve comme enchaîné à m', c'est-à-dire au filet liquide suivant. En s'élcvanl le long de la suiface du verre, il agira donc sur m' de la mênie manière que le veire a

agi sur lui, et, en appliquant au système de filets ?w', c', le raisonnement que je viens de faire pour le système m, c, nous voyons que m! s'élèvera d'une certaine quantité au-dessus du niveau de c, c'est-à-dire au-dessus du niveau général du bain. Or, la puissance attractive de m' sur m est égale à celle de m sur ?7i', et par conséquent ce second filet liquide, en s'élevant sous l'intluence du premier, réagira aussi sur celui-ci, et l'empêchera de monter aussi haut qu'il l'aurait fait s'il avait été libre. Des relations semblables existent entre les filets verticaux suivants, c'est-à-dire entre m' et m", entre îw" et m'", etc. ; de façon que les effets de l'action attractive du verre portent en réalité sur un nombre plus ou moins considérable de ces petites colonnes liquides, et s'étendent à une certaine distance du bord vers le milieu du bain. Mais, ainsi que nous l'avons déjà vu, la force de cohésion de l'eau est inférieure à la puissance attractive du verre; l'attraction exercée par m sur m' sera donc moindre que a ; et m' ne s'élèvera pas aussi haut que m pour faire équilibre à c. Ainsi la ligne passant par le sommet de ces deux filets rencontrera la surface du verre sous un certain angle, et la hauteur à laquelle m" sera élevée, par suite de la cohésion qui l'unit à m', sera encore plus faible, car les molécules des liquides , tout en étant maintenues à une certaine distance les unes des autres par l'attraction cohésive, sont parfaitement libres de se mouvoir autour les unes des autres, et par conséquent la position dans laquelle la molécule terminale du filet m' se placera par rapport à la molécule supérieure du filet m sera déterminée par la résultante de deux forces contraires, l'attraction de m, qui agit obliquement, et la pesanteur qui agit suivant la verticale; m" restera donc comme suspendu à m! sans atteindre son sommet. Il en sera de même pour m'" par rapport à m", et ainsi de suite. Or, l'observation, de même que le calcul, montre que la ligne passant par le sommet de ces verticales s'abaisse de plus en plus, et décrit une certaine courbe

qui, par ses deux extrémilés, se eonfoiid, d'une part avec la surface verticale du verre, et d'autre part avec la surface horizontale du bain.

Ainsi, l'attraction adliésive exercée parle verre, d'une part, et l'attraction cohcsive exercée par les molécules d'eau, d'autre part, déterminentdans le voisinage du contactdu premier de ces corps avec le second l'élévation d'un certain volume de liquide qui se termine par une surface concave, et qui se compose d'une lame verticale très mince adhérant au verre et d'une masse d'eau qui est comme suspendue à la face opposée de cette lame fluide, et qui, à raison de sa pesanteur, diminue d'autant la hauteur à laquelle celle-ci peut monter,

Il est donc visible que si, par une cause quelconque, la résistance opposée à l'ascension des lames aqueuses les plus rapprochées du verre par celles qui sont plus éloignées de ce corps pouvait être diminuée ou annulée, l'élévation de la portion marginale du bain au-dessus du niveau général de celui-ci augmenterait, la force attractive du verre restant la même. Or, il est facile de réaliser ces conditions.

Effectivement, si au heu d'employer dans ces expériences une seule lame verticale de verre, on immerge incomplètement dans l'eau deux de ces lames placées parallèlement, et si l'on rapproche graduellement cesdeux plans, qui d'abord étaient très éloignés entre eux, il arrivera un moment où les deux portions concaves de la surface du liquide intermédiaire viendront à se rencontrer. Ce résultat sera obtenu quand la moitié de la distance comprise entre les deux verres sera égale à la largeur de l'espace dans lequel l'action de chaque verre exerce sur la surface de l'eau une influence sensible ; et si l'on conhnue à rapprocher de plus en plus les deux verres, on annulera les résistances dues à la portion de chacune des masses liquides soulevées (\w se trouvait entre cette première ligne de jonction et le point actuel de rencontre des deux moitiés de la courbe

décrite par la surface de la masse liquide soulevée. Les deux lames d'eau qui adhèrent aux verres, et qui peuvent être considérées comme les agents moteurs de tout ce système de molécules liquides, se trouveront donc allégées d'autant, et par conséquent, pour faire équilibre aux pressions exercées par les portions circonvoisines du bain, devront s'élever davantage. Plus la dislance comprise entre les deux plans du verre décroîtra, plus l'effet produit de la sorte devra être considérable, et l'expérience, de même que le calcul, montre qu'effectivement il en est ainsi, et que, toutes choses étant égales d'ailleurs, les hauteurs auxquelles les liquides s'élèvent ou s'abaissent entre deux plans solides parallèles et verticaux sont en raison inverse de la dislance qui sépare ces plans (1).

A l'aide de quelques données fournies par la géométrie élémentaire, il est facile de déduire de cette loi le mode d'ac-

(1) Poisson atlribue l'établissement de celte loi fondamentale à Jiirin («) , qui effectivement Texposa en 171S (6) ; mais dans une note jointe à son mémoire, ce pliysicien reconnaît que Newton l'avait devancé. Voici en quels termes ce dernier philosophe en parle :

« Si deux plaques de verre, planes et polies (supposez deux pièces d'nn miroir bien poli), sont jointes ensemble, leurs côtés parallèles et à une distance très petite l'une de l'autre, et que par leur extrémité d'en bas on les enfonce un peu dans un vase plein d'eau , cette eau montera entre les deux verres; et à mesure que les plaques seront moins éloignées, l'eau s'élèvera à une plus grande hauteur.

Si leur distance est environ la centième partie d'un pouce, l'eau montera à la hauteur d'environ un pouce, et si la distance est plus grande ou pins petite en quelque proportion que ce soit, la hauteur sera à peu près en ])roportion réciproque à la distance ; car la force attractive des verres est la même, soit que la distance qu'il y a entre eux soit plus grande ou plus petite ; et le poids de l'eau attirée en haut est le même, si la hauteur de l'eau est réciproquement proportionnelle à la distance des verres. C'est encore ainsi que l'eau monte entre deux plaques de marbre poli, lorsque leurs côtés sont parallèles et à une fort petite dislance l'un de l'autre (c). »

(a) Poisson, Nouvelle théorie de l'action capillaire, p. 2.

(6) Jurin, .4?! Account of some Experiments, etc. ; wi.th an Inquiry into the Cause of the Ascent and Suspension of Water in Capillary Tubes {Philos. Trans., 1718, t. XXX, p. 739). (c) Newton, Traité d'optique, p. 573.

6ilj. ABSORPTION.

tion des tubes capillaires qui sont ouverts à leurs deux bouts, et qui plongent dans un liquide par leur extrémité inférieure. Effectivement, nous venons de voir qu'entre deux plans de verre verticaux parallèles et fort rapprochés , l'eau s'élève de façon à v constituer une lame dont la hauteur est en raison inverse de la distance des deux verres, c'est-à-dire de son épaisseur, et dont la longueur peut être quelconque. Or, considérons en particulier une lame semblable d'une longueur seulement égale à son épaisseur, et achevons de la circonscrire complètement en ajoutant à ces deux plans de verre deux nouveaux plans parallèles perpendiculaires aux premiers , et situés à la même distance, de manière, en un mot, à limiter ainsi un tube prismatique à base carrée ; il est clair que la force qui agit sur le liquide intérieur étant ainsi doublée, le volume du liquide soulevé sera lui-même doublé. D'ailleurs, la force attractive étant également répartie entre les quatre faces du prisme, elles pourront être" considérées comme soulevant quatre masses prismatiques de liquide dont les bases seraient les triangles isocèles déterminés par les deux diagonales du carré. Chacun de ces triangles a lui-môme pour base un côté du carré et une hauteur égale à la moitié de la distance de deux faces parallèles ; en sorte que pour les tubes prismatiques à base carrée on est autorisé à dire que les colonnes de liquide soulevées sont inversement proportionnelles au rapport de la surface qui leur sert de base et au périmètre de cette même base. Au moyen d'un artifice semblable, c'est-à-dire par une décomposition en triangles isocèles, il est aisé de voir géométriquement, et j'admets ici comme acquis, que ce principe subsiste quand on remplace le carré qui sert de base au prisme par un polygone régulier quelconque ; et l'aire d'un polygone régulier quelconque étant égale au produit de son périmètre multiplié par la moitié du rayon du cercle inscrit, il s'ensuivra que les hauteurs dans les tubes prismatiques réguliers seront en raison inverse du rayon

du cercle inscrit. Enlin en passant, comme on le fait en géométrie, des polygones réguliers au cercle, (jui peut être assimilé à un polygone régulier d'un nombre infini de côtés, on en conclut rigoureusement que, dans les tubes cylindriques, les hauteurs sont en raison inverse des rayons de la base, et, pour chacune d'elles, sont deux l'ois i)lus grandes qu'entre deux surfaces planes parallèles ayant pour disfance le diamètre du tube cylindrique.

Les mouvements dus à l'altraction moléculaire des solides sur les liquides sont par conséquent plus faciles à observer dans les tubes étroits qu'entre des surfaces planes, et c'est principalement à l'aide d'instrumenls de ce genre que l'étude en a été faite. De là les noms d'attraction capillaire et de phénomènes de capillarité que l'on donne généralement aux forces et aux effets dont nous nous occu|»ons en ce moment.

D'après ce que j'ai déjà dit relativement à la courbure de la surAice des liquides dans le voisinage immédiat de leur point de contact avec un plan solide, nous pouvons prévoir que, dans un tube capillaire, ils se termineront par une surface de révolution qui sera convexe quand la force attractive de la substance dont se composent les parois du tuyau n'est pas égale en puissance à la moitié de la force coliésive du liquide, et concave quand l'attraction adhésive sera supérieure à la moitié de cette force de cohésion. Quant à la nature de cette courbe, on peut déduire aussi des faits exposés précédemment (jue, pour des tubes d'un certain diamètre, la surface de révolution doit être sensiblement un segment de sphère, et que le rayon de cette sphère doit diminuer dans un certain rapport avec le diamètre du tube ainsi qu'avec la hauteur de la colonne liquide déplacée.

L'étude attentive des propriétés hydrostatifjues de ces surfaces concaves ou convexes permet aux physiciens de calculer les conditions de l'équilibre des divers liquides dans l'intérieur V. 5

\BSORPTION,

des tubes capillaires, et c'est de la sorte que Laplace est arrive à une théorie matlicmatiquc de la plupart de ces phénomènes (1). 11 ne conviendrait pas de nous arrêter ici sur le détail de ces considérations, dont les conclusions seules importent à la i)hysiologie, et, pour le but que je me propose d'atteindre à l'aide de cette digression, il me suffira d'ajouter

(1) Laplace a fait voir que la pression qu'une masse fluide terminée par une surface sphériqiie concave on convexe exerce par sa base sur la colonne fluide verticale sous-jacenle, el par conséquent sur la poussée de celle-ci sur les parties circonvoisines du fluide, est plus grande ou plus petite que si sa surface était plane. Il existe donc une dépendance nécessaire entre la forme de la surface libre de la colonne liquide intérieure à l'espace capillaire, et son élat d'exhaussement ou de dépression. Laplace a démontré que cette dépendance pouvait être établie directement sans considérer Taclion des parois sur le liquide, el, dans sa théorie mathématique des actions capillaires, Tensemble des phénomènes observés se déduit de la forme des surfaces des fluides (a).

[]n médecin anglais. Th. Young, dont j'ai eu déjîi l'occasion de citer le nom, et dont raltention avait été fixée sur ce sujet (b), présenta quelques objections graves à la théorie de Laplace (c), et Poisson remarqua que ce grand géomètre avait omis dans ses calculs une

circonstance physique dont la considération paraissait être essentielle, savoir : la variation rapide de la densité que le liquide éprouve près de sa surface libre et près de la paroi du tube. En tenant compte des variations que ces changements dans la densité de la couche très mince qui termine !a masse liquide doivent exercer sur les pressions dont dépend la position d'équilibre des diverses parties de cette masse, l'oisson a fondé une autre théorie mathématique des actions capillaires (d) ; mais le grand travail auquel il se livra à cette occasion ne paraît pas avoir beaucoup avancé la question fondamentale, et aujourd'hui la plupart des physiciens considèrent les vues de Gauss comme étant préférables. Ce dernier géomètre établit ses calculs sur la considération de l'action de la pesanteur, des attractions mutuelles des molécules mobiles du liquide et des attractions exercées sur ceux-ci par les molécules fixes de la surface des tubes ; puis il a recours au principe des vitesses virtuelles pour établir les équations de l'équilibre (e).

(a) Laplace, Mécanique céleste, supplément an livre X (Œuvres, t. IV, [). 389 et suiv.).

(b) Young', An Essay on tlie Cohésion ofFluids (Philos. Trans., 1805, p. (15 et suiv.).

(d) Poisson, Nouvelle théorie de l'action capillaire. Paris, 1831 .

(e) G. -F. Gauss, Principia generalia theoriœ ftgurœ fiuidorum in statu œquilibrii (Commen tationes Soc. scient. Gotlingensis, cl. math., 1832, t. VII, p. 39 et suiv.).

qu'il existe une relation constante entre la tornic du inénisquc terminal de la colonne liquide sonicvce on déprimée de la sorte et la grandeur des eflets produits, c'est-à-dire la distance à hKjuelle la snriace du liquide déplacé se trouve portée audessus ou au-dessous du niveau général du bain.

Il jne semble cependant nécessaire d'entrer {»lus avant dans l'examen de certaines questions que soulève l'étude des phénomènes de capillariti', et de chercher à nous éclairer davantage sur les circonstances qui, indépendamment des dimensions des espaces étroits occupés par les liquides, peuvent influer sur la grandeur des effets |)roduils.

Nous savons déjà que dans les tubes de verre à très petit calibre l'eau s'élève à une certaine hauteur, qui est en raison inverse du diamètre de ces tuyaux, et (jiie le mercure y descend au-dessous du niveau général du bain circonvoisin. Il existe entre ces deux résultats si différents une multitude de degrés intermédiaires. Ainsi, l'alcool s'élève dans les tubes de verre comme le fait l'eau, mais à une hauteur moindre; il en est à peu près de même pour diverses dissolutions salines ; l'éther sulfurique monte aussi, mais reste à un niveau inférieur à celui des liquides dont je viens de parler, et pour l'eau chargée de certaines matières minérales le contraire s'observe, et la colonne liquide dépasse en hauteur celle formée par de l'eau pure (1).

(1) Cané, un dos membres de notre beaucoup moins haul que ne le fait

ancienne Académie des sciences, fut l'eau distillée (a).

l'un des premiers à étudier compara- Plus récemment, Emmeit et un

tivement rinfluence des tubes capil- grand nombre d'autres physiciens ont

laircs sur l'ascension de divers li- fait des expériences analogues (6), et,

quides, elil trouva que, toutes choses pour bien iixer les idées à ce suje!,

étant égaies d'ailleurs, l'esprit-de- vin je rap])ellerai ici quelques résultats

et l'essence de lérébenlliine montent numériques tirés d'un travail publié

(a) Carré, Expériences sur les luyaux capillaires {Mcin. de l'Acad. des sciences, 1725, p. 241).

(b) Emimtt, On CapUlary AUraclion (The Philosopliical Magazine, 2» série, 1827, t. I, p. 334).

Nous nvons vu que ces différences dépendaient essentiellement des rapports de grandeur de deux forces contraires : l'attraction adhésive du solide pour le liquide et la cohésion de celui-ci. Mais ne pourrions-nous pas avancer davantage la question qui

dernièrement par Simon (de Melz).

Cet expérimentateur a pris pour unité la hauteur à laquelle l'eau distillée s'élève dans des tubes capillaires d'un certain diamètre, et en opérant dans les mêmes conditions, sur diverses dissoluiions salurées, il a observé les élévations suivantes :

Chlorhydrate d'ammoniaque . i ,077

Sulfhydrale de potasse .... 1,020

Nitrate de cuivre 1,012

Sulfate dépotasse 1,007

Sulfate de fer 0,989

Acide sulfurique 0,824

Sulfure de carbone 0,470

Hydrate de méthylène 0,359

Élher sulfurique 0,280 (a)

Ainsi la présence de certains sels augmente l'action de la capillarité , tandis que d'autres substances du même ordre produisent des effets contraires.

On voit aussi, par des expériences faites coniparativeinent sur des dissolutions salines à divers degrés de concentration, que dans certaines limites au 7iioins la modificntion déterminée dans l'ascension de l'eau par son mélange avec des substances solubles croît proportionnellement à la quantité relative de ces dernières. Ainsi, dans des expériences faites par Dutrocliet sur de l'eau chargée de chlo-

rure de sodium, la hauteur de la colonne était :

Pour l'eau pure 12

Pour la dissolution saline faible

(densilé : 1,00) 91

I^our la dissolution concentrée

(densité : 1,12) Ci

Mais, à densités égales, les solutions salines de nature différente ne donnent pas des résultats semblables.

Ainsi Dutrochet a vu que de l'eati chargée de sulfate de soude ne s'élevait qu'à 8 lignes dans les conditions où colle chargée de chlorure de sodium, de f.icon à avoir la même densité (savoir 1,085), montait à 10 lignes (ô).

Enimelt a trouvé aussi qu'il n'existe aucune relation entre la densité de l'eau alcoolisée et la hauteur à laquelle ce mélange s'élève dans les tubes de verre ; ainsi il a obtenu :

Pour l'alcool 0,5

Pour un mélangée de 83 parties

d'alcool et 100 parties d'eau. 0,7 Pour le même niélang-e ctcnilu

de ■] d'eau 10,5

Pour le premier mélange étendu

de 7 { d'eau 13

Pour l'eau pure 16

Par conséquent, l'addition d'une très petite quantité d'alcool diminue beaucoup le pouvoir ascensionnel de l'eau,

(a) Simon, Recherches sur la capillarité {Annales de chimie et de physique, 3" série, 1851, I. .\X\II, p. 15).

(h) Dutrociiet, De l'endosmose {Mém. pour servir à l'Iiistoire aiiatomique et plujsioloijiquc des Yégétaiix et des Animaux, t. I, p. 83 et suiv.).

nous occupe, et nous former une idée de la cause de ces dilTérences dans la puissance de ces agents physiques ?

Les altraclions moléculaires dont les effets de capillarité

et l'addition d'une quaiili le assez considérable d'eau n'aii!i;menlc que fort peu la hauteur alleinte par Tal cool (a). On volt, par les expériences de M. Valson , que la présence de r«hii d'alcool produit sur une colonne capillaire d'eau de (il"'"\[iS de hauteur une variation de 0'"'",'2 (b).

On avait supposé d'abord que la densité relative du liquide et du solide réagissants pouvait être la cause de la prédominance de l'allraclion cohésive sur ratlraclion adhésive, ou vice versa; mais, ainsi que je l'ai fait remarquer, il n'existe aucun rapport constant entre la hauteur à laquelle divers liquides s'élèvent dans un tube de verre dont la densité ne varie pas et la pesanteur spécifique de ces sui)slances.

Il y a lieu de croire que la force de cohésion des liquides peut être considérablement altérée , et par conséquent les actions capillaires modiîiées par la présence de petites proportions de certains corps étrangers.

.l'ai déjà parlé de la diminniion considérable que la présence d'une très petite proporlioii d'alcool détermine dans la iiauleur à laquelle l'eau s'élève dans les tubes de verre, et j'ajouterai que, par les expériences de Dulong, on sait que le mercure mêlé à une petite quantité d'oxyde de ce métal, au lieu de se terminer par m\

ménisque convexe dans l'intérieur des tubes barométriques, devient adhérent à leurs parois (c).

Il est aussi à noter que les elfets de la capillarité se compliquent par suite de l'attraction adhésive plus ou moins puissante qui [leul se développer entre la surface du solide ou celle du liquide et l'air almijsphériquc. C'est pour écarter l'obstacle créé de la sorte que les piiysiciens chauU'ent préalablement les tubes en présence des liquides sur lesquels ils veulent faire leurs expériences, et les dillV'rences dans la grandeur des résulials sont parfois très considérables, lors même que le gaz interposé ne serait pas visible Comme exemple de l'iulluence que cette circonstance peut exercer sur les ellets de l'attracliou adhésive entre le verre et certains liquides, je citerai les faits observés par M. Donny dans ses expériences tur l'acule sulfurique. En plaçant sous le récipient de la machine pneumatique un ma- I omètre rempli de ce liquide, et en faisant le vide, il a vu l'acide roter en suspension dans le !i;be, formant cloche à une hauteur de 1"',"J5 audessus du niveau du bain, loisque l'appareil était complètement purgé d'air; tandis que dans le cas contraire, le niveau devenait le même dans les deux brandi es de 'instrument ((/).

(a) EmmoU, On CapiUary Attraction {Pliilos. Magaxine, 18"2", t. I, p. 335).

(b) Valson, Sur la théorie de l'action capillaire [Comptes rendus de l'Acadcmie des sciences, 1857,1. XLV, p. 103).

(d) Donny, Mém. sur la cohésion des liquides et sur leur adhérence aux corps solides [Annales de chimie et de physique, 3° série, 1840, t. XVI, p. 171).

dépendent ne produisent dos effets sensibles (ju'à des distances très petites, nous en avons eu des preuves multipliées ; mais ces distances ne sont pas nulles, et, d'après l'analogie, nous devons être porté à croire que la grandeur de ces effets doit varier avec la grandeur de l'espace compris entre les particules de matière l'éagissantes. Or, la physique nous enseigne que les molécules de tous les corps, des solides aussi bien que des fluides, bien que se touchant en apparence, sont en réalité placées à distance, et que cette distance est susceptible de varier beaucoup , soit d'un corps à un autre, soit dans le même corps à des températures différentes. Il est donc à présumer que l'intensité des effets dus à la capillarité doit varier suivant trois conditions : 1" le degré d'écartement des molécules du liquide , circonstance qui, toutes choses étant égales d'ailleurs, détermine le degré de cohésion de ce corps ; 2" la distance qui sépare les molécules duli(iuidedes molécules occupant la surface adjacente du solide, distance dont l'augmentation déterminerait, suivant une certaine loi, l'affaiblissement de l'action attractive exercée par ces molécules hétérogènes les unes sur les autres; S" enlin, l'écarté ment plus ou moins grand des molécules du solide entre elles, circonstance qui ferait varier le nombre des molécules solides dans la sphère d'attraction desquelles chaque tnolécule adjacente du liquide se trouverait placée, pour peu que le rayon de cette sphère fut notablement plus grand que la distance intermoléculaire, condition qui, dans la plupart des cas au moins, paraît être réaUsée (1).

(1) Ainsi que je l'ai déjà dil, Laplace et la plupart des physiciens de l'époque actuelle admettent que l'attraction adhésive ne produit des effets sensibles qu'à des distances iniperceptibles ; mais divers laits semblent montrer que la sphère d'activité des corps solides est un peu plus étendue,

et que dans certaines circonstances on pourrait l'évaluer numériquement.

Un des arguments que ces auteurs emploient pour établir leur opinion est tiré des expériences dans lesquelles on mesure l'ascension de l'eau dans des tubes i'ormés de substances diflérentes et dont la surface interne a été préa-

Les résLiUats fournis par les expériences relatives à l'infliicnce de la chaleur sur les effets de la capillarité viennent à l'appui de ces vues. On sait depuis longtemps que ces effets diminuent généralement avec l'élévation delà température; mais c'est dans ces derniers temps seulement que les variations déterminées de la sorte ont été l'objet de recherches attentives, et les faits constatés ainsi par un des jeunes docteurs de notre Faculté, M. Wolf, offrent beaucoup d'intérêt. Ce physicien a

lablcnient nioiiilléc. La couche mince du liquide qui y reste adhérenle forme un cylindre creux dans l'intérieur duquel l'eau du bain monte lorsqu'on plonge l'extrémité inférieure du tube dans ce dernier liquide. Or, on n'avait aperçu duiis ces cas aucune différence dans la hauteur de la colonne d'eau soulevée par des tubes de nature différente, et par conséquent on admettait que l'élévation du liquide était duc uniquement à l'action de la gaine aqueuse dont le tube solide était revêtu, et que l'écartement déterminé par la présence de cette lame liquide, extrêmement mince, entre la colonne aqueuse soulevée et les parois du tube, suffisait pour soustraire comph'tement la première à l'intluence de celui-ci; influence qui, en variant avec la nature de la substance conslilulive de l'appareil, aurait amené des différences dans les hauteurs observées.

Mais si les choses se passent ainsi dans quelques cas, il n'en est pas toujours de même, et dans d'autres circonstances on a vu l'action attractive du sulide sur le liquide se manifester à travers la couche mince en question, et s'exercer par conséquent à une

distance appréciable. Ainsi, dans les expériences de M. Linck , faites sur des lames parallèles de diverses natures et préalablement mouillées , l'ascension du liquide est restée à peu près la même quand c'était de l'eau qui se trouvait en contact soit avec du verre, du zinc ou du cuivre ; mais la hauteur à laquelle l'alcool, l'éther sulfurique, la potasse on dissolution, l'acide sulturique, etc., s'élevaient entre les la mes également écartées, varia très notablement, suivant qu'on employait l'une ou l'autre de ces substances.

Par exemple, elle était pour l'alcool, 8 avec le verre , 9,5 avec le zinc, et 10 avec le cuivre, l'our l'acide sulturique, elle était de 11,0 pour le verre ou le cuivre, et de 15,0 avec le zinc (a).

Les recherches de M. Ijède conduisent à un résultat analogue. Ce physicien a trouvé que les hauteurs observées dans les expériences comparatives sur l'ascension de l'eau , dans les tubes capillaires de différents calibres, ne s'accordent pas exactement avec celles indiquées par le calcul ; et M. Plateau a fait remarquer que, pour se rendre compte de ces ano-

(fl) Linck, Forigeselile Versiiche ûber die Cajnllaritâl (PoggcndovlT» Annalen dev l'hyslk itnd Chenue, 1834, t. XXXI, ji. 595 el suiv.).

constaté que l'élévation de la température produit des changements si considérables dans la résultante des diverses forces dont dépend l'ascension des liquides dans les tubes de verre à cavité capillaire, que la surface terminale du fluide placé dans l'intérieur de ceux-ci peut, sous l'influence de cet agent, cesser

malies,ilfallailcléduiîedudianiè:redu tuyau l'épaisseur de la couche de liquide qui adhère direciemenlau verre, et qui constitue pour ainsi dire un tube aqueux dans l'intérieur duquel le cylindre fluide s'élève en vertu de l'attraction de l'eau sur elle-même. Or, pour faire coïncider de la sorte les résultats de l'observation et du calcul, il faut attribuer à celte couche adhérente une épaisseur conslanie d'environ 0""",()01. Par conséquent, les effets sensibles de l'allraction du verre sur les molécules de l'eau s'étendraient dans ces circonslanccs à une distance de — '- de milliniètrc {a). Si les expériences de Simon sur l'ascension comparative des liquides à la surface de lames planes et dans l'intérieur de tubes capillaires sont exactes, on serait porté à croire que celle sphère d'aclivilé sensible est encore plus étendue. Ainsi que je l'ai dit ci-dessus, dans l'Iiypolbèse adoptée par Laplace et la plupart des autres physiciens, les rapports de hauteur du liquide déplacé entre deux plans parallèles et dans l'inlérieur d'un tube cylindrique seraient à peu près dans la proportion de 1 à 'J, Mais Simon a trouvé la hauteur relative beaucoup plus grande; dans ces derniers . et , suivant lui, les ascensions entre les

glaces et dans les tubes seraient dans les rapports du diamètre à la circonférence, c'esl-à-dire à peu près comme 3 est à 1 {b). Or cela semblerait indiquer que l'action attractive du verre s'étend à une certaine distance sensible ; de sorte que cette attraction exercée par chaque molécule de ces corps produirait des ell'ets appréciables non-seulement sur le (ilet linéaire du liquide normal à la surface de celui-ci, mais sur les filets circonvoisins. La molécule du liquide située à une certaine dislance de la surface attractive serait donc sollicitée par l'action combinée d'un nombre plus ou moins considérable de molécules du solide ; circonstance qui permettrait à la forme de cette surface d'influer sur la f;randeur de la résullante, el qui amènerai! la production d'efl'els plus considérables dans l'inlérieur d'un cercle qu'entre deux surfaces planes et parallèles. Mais je ne signale ici ces résultats qu'avec beaucoup de réserve, à cause des objections qui peuvent être faites au procédé expérimental dont Simon faisait usage. Il est aussi fi noter que , d'après la théorie de dauss, la différence entre les altitudes déterminées par un tube capillaire ou par deux plans parallèles dont la distance égale le diamètre du tube serait

(a) Bôde, Mémoire sur Vasiensinii de l'eau et In dépvessinn du mercure dnns les tubes capillaires, p. i! I {Mcinoires cotironncs par l' Académie de Uru.rclles, tS53, I. XXV).

((() Simon, Hechcrrhes sur In capillnrilc [Attimles de chimie et de physique, 3° si'ric, 1851, t. .WXll, p. t'J).

d'être concave et devenir plane, ou même se transformer en un ménisque convexe, et que par conséquent le niveau de la colonne terminé de la sorte, au lieu de se trouver à une hauteur plus ou moins considérable au-dessus du niveau de la surface générale du bain circonvoisin, pourra descendre audessous de ce même niveau (1).

précisément la moitié du rapport trouve par Simon, savoir : 1,57 : 1 au lieu de û,1/i : 1 (a).

(1) Le fait de la diminution des effets de capillarité par l'élévation de la température a été indiqué sonimairement, il y a près d'un siècle, par de la I^ande (6), et a été mieux observé par Emmelt (c). fins récemment , de nouvelles recherches à ce sujet ont été laites par plusieurs physiciens de rAllemap;ne (d) ; mais ce sont les expériences de M. Wolf qui, dans ces derniers temps, ont conduit aux résultats les plus intéressants.

D'après les théories mathématiques de Laplace et de Poisson, on avait été assez généralement conduit à penser que, pour chaque liquide susceptible de mouiller les tubes, l'ascension de-

vait être en raison inverse de la densité de cette substance ; mais celte loi n'est pas en accord avec l'expérience.

Effectivement, M. Wolf a conslaté que non-seulement le décroissement des hauteurs avec l'élévalion de la température est beaucoup plus rapide que la diminution de la densité, mais qu'il n'existe même entre ces deux phénomènes aucun rapport constant. En effet, la hauteur de la colonne déplacée peut diminuer quand la densité augmente, et inversement. Ainsi, audessous de /i degrés, l'élévation delà colonne capillaire d'eau croît rapidement avec l'abaissement de la température, et cependant la densité du liquide diminue.

A une certaine température, l'élévation des liquides qui mouillent les

(a) Gilbert, Noie sur la théorie des phénomènes capillaires {Comptes rendus de l'Académie des sciences, 1857, t. XLV, p. 771).

(&) De la Lande, Lettre sur les tubes capillaires {Journal des savants , 1708, p. 74.1).

(d) Frankenheim, Die I.ehre von der Cohdsion, 1835, p. 122 et suiv.

— Sondliaiiss, Deviquam calor habet in fluidorum cajnllaritate. Dissert, inaug,, 1841 (Enim. et Mardi., t. XXllI, p. 401).

— Hiklebrand, De cohœsionis et ponderis specifici conunutalionibus quœ innonnullis fluidis vi caloris efficluntur. Disserl. inaiig , 1844.

— A. Morilz, Einige Bemerkungen ûbcr Coulomb' s Yerfahren, die Cohâsion der Flûssigkeiten zu bestimmen (PoggendorfTs Annalen der Physik und Chemie, 1847, t.IAX, p. 74, cl Archives des sciences physiques et naturelles de Genève, 1847, t. IV, p. 391).

— Bruniier, Untersuclmngen iïber die Cohâsion der Flûssigkeiten (Poggendorlï's Annalen der Physik und Chemie, 1847, t. LXX, p. 481).

Hollzniaiin, Ueber die Cohâsion des Wassers (PoggendoriTs Annalen, 1849, t. LXXI,

— Buys-Ballot, Ueber den Einfluss der Temperatur aufdie Synaphie (PoggendorfT's Annalen,

t. LXXI, p. 177).

Frankenheim, Ueber die Abhângigkeit einiger Cohasionserscheinungen flûssiger hSrpe

der Temperatur (PoggendorlTs, Annalm, t. LXXII, p. 177).

Au premier abord, on pourrait être porté à attribuer cette décroissance dans les effets de l'attraction adhésive du verre sur l'eau, ou sur tout autre liquide qui dans les circonstances ordinaires est susceptible de mouiller la surface de ce corps solide, à la diminution de la densité que l'élévation de la température détermine dans le liquide, c'est-à-dire à l'écartement plus considérable des molécules de celui-ci et à aucune autre cause. Les théories mathématiques de l'action capillaire inventées par Laplace et par Poisson le supposaient, et conduisaient à admettre que les liquides susceptibles de mouiller les tubes capillaires s'y élevaient à des hauteurs proportionnellement inverses à leurs densités; mais l'expérience a montré que les choses ne se passent pas de la sorte. La diminution dans la hauleur de la colonne soulevée n'est pas en raison de la diminution que l'élévation de la température amène dans la densité du liquide, et dans certaines circonstances ces deux phénomènes peuvent suivre une marche inverse. Il faut donc chercher une autre explication du mode d'action de la chaleur, et, pour en trouver la clef, il suffit, ce me semble, de faire entrer dans la question un autre élément du même

parois du tube capillaire devient nulle, et la colonne contenue dans rintérieur de ces tuyaux, au lieu de se terminer par une surface concave, présente une surface plane, ou peut même affecter la forme d'un ménisque convexe, et descendre alors au-dessous du niveau général du bain. j\j. Wolf a constaté ces faits en observant la marche de l'étlier sulfurique, du sulfure de carbone, de l'alcool, etc., à des températures élevées et dans des condi-

tions de pression qui empêchaient la transformation de ces liquides en vapeur (a).

M est également à noter que l'élévation plus ou moins grande de la colonne liquide, suivant la température, dépend essentiellement de la température de la portion voisine de la surface, et n'est induencée que peu par celle des parties inférieures du cylindre tluide contenu dans le tube (6).

(a) Wolf, De l'influence de la température stir les phénomènes qui se passent dans les tubes eapillaires. Thèses, Faculté îles sciences de Paris, 4850, n° 199. (Reproduite dans les Annales de eldmie el de pimsique, li* série, 1857, t. XLIX, p. ii30.)

(b) Emmell, Op. cil. [Philosophical Maga»ine, 1827, 1. 1, p. 332).

ordre dont les physiciens ne me paraissent pas avoir tenu compte, savoir, l'écartement que l'élévation de la température doit déterminer entre les molécules du solide et du licjuide qui se trouvent en contact apparent. Effectivement, l'augmen- (alion produite de la sorte dans la distance comprise entre la molécule du verre et la molécule de l'eau qui réagissent l'une sur l'autre doit entraîner une décroissance plus ou moins rapide dans les actions attractives réciproques exercées par ces molécules, et suivant la valeur relative du coefiicient de la dilatation produite par la chaleur dans le système hétérogène formé de ces deux molécules comparé à celui de la dilatation du liquide considéré en lui-même, les conditions dont nous avons vu dépendre le caractère des effets capillaires pourrait changer. .

Ceci nous permet de concevoir comment, à la température ordinaire, les différences que nous avons rencontrées dans l'action attractive d'un même solide sur divers liquides, ou de divers solides sur un môme liquide, peuvent exister, sansquepour expliquer ces phénomènes il faille supposer que cette force moléculaire varie avec la nature des corps réagissants, hypothèse qui cadrerait mal avec la simplicité ordinaire des agents physiques. En effet, nous savons que le coefficient de la dilatation peut varier suivant la nature soit des solides, soit des liquides; il est donc légitime de supposer que le coefficient de l'écartement, c'est-à-dire l'augmentation de la distance imperceptible qui existe entre deux corps .en contact apparent, un solide et un liquide, [)ar exemple, correspondant à un accroissement donné de température, puisse varier aussi avec la nature de ces corps. Admettons donc que le coefficient de la dilatation de l'eau soit heaucoup plus petit que celui de l'écartement ou de l'accroissement de l'espace compris entre les surfaces de jonction apparente de l'eau et du verre; il arrivera un moment où, par l'élévation de la température sous une pression extérieure suffisante

76 ABSORPTIO.X.

pour empêcher la volatilisation du liquide, l'attraction adhésive du verre, diminuant avec l'augmentation de la distance comprise entre les molécules du verre et les molécules adjacentes du liquide, deviendra trop faible pour balancer l'attraction coliésive des molécules de l'eau, et alors celles-ci, obéissant aux lois d'équilibre indiquées précédemment, se grouperont de façon à présenter en dessus une surface convexe, conditions dans lesquelles la colonne fluide logée dans le tube capillaire devra s'abaisser au-dessous du niveau général du bain, au lieu de s'élever à im niveau supérieur. Or, les expériences de M. Wolf prouvent que ces conditions sont réalisées pour l'étlier sulfurique et le verre à une température de 491 degrés; et pour l'eau le même résultat parait être produit à une température inférieure au rouge, car on sait que des gouttes de ce liquide projetées sur une plafpie de fer tbrtemeiit chauffée ne s'y étalent pas , mais conservent leur forme sphérique jusqu'à ce qu'elles se soient réduites en vapeur, phénomène (pii me paraît être du même ordre que ceux dont l'étude nous occupe en ce moment (1).

Ainsi la différence qui se remarque entre l'action capillaire du verre sur l'eau ou sur le mercure semble devoir dépendre seulementdece que la distance à laquelle la puissance attractive du verre devient inférieure à la moitié de la puissance cohésive du liquide adjacent est atteinte par l'influence dilatante de la chaleur à la température ordinaire dans un cas, et seulement à une température voisine de la chaleur rouge dans l'autre.

Quant à la nature des puissances qui entrent en jeu pour produire les phénomènes dont l'étude vient de nous occuper, je ne pourrais rien préciser; mais il est à noter (juc ces attrac-

(1) C'est (lo la sorte que les phéno- nom d'éUU sphérotdal me paraissent mènes désignés par Boutigny sous le devoir être expliqués (a).

(a)Boutiffny, Nouvelle branche de physique, on Étudca sur les corps à l'état sphérohlal, iS47.

tions physiques diffèrent moins de l'affinité clnmique qu'on ne serait porté à le supposer au premier abord , et beaucoup de laits tendent même à faire penser que toutes ces actions moléculaires ne dépendent que d'une force unique. Ainsi M. Pouillet a constaté que toutes les fois qu'un corps solide quelconque vient à être mouillé par un liquide, l'union qui s'établit ainsi entre les molécules hétérogènes est accompagnée d'un dégagement de chaleur, comme le sont les combinaisons chimiques (1). Et, plus récemment, d'autres expérimentateurs, en étudiant l'action que divers liquides non miscibles exercent les uns sur les autres, ont découvert des faits qui semblent indiquer l'existence de certaines relations entre l'atTinité cliimique et l'attraction adhésive (2).

(1) Ce physicien a fait des expériences sur un nombre considérable de corps, et il a trouvé que l'élévalion de tenipéialure est à peu près la même pour les dilîérenls solides avec le même liquide, et pour le même solide avec les liquides diiïérents [a).

(2) On doit à M. VVilson, professeur dechiniieà Edimbourg, une série d'observations 1res intéressantes sur les actions capillaires produites par divers liquides les uns sur les autres. Elles tendent à établir l'existence d'une liaison intime entre l'attraction adliésive et l'affinité chimique, ou plutôt à faire penser que les cflets mécaniques et chimiques dus aux actions moléculaires ne dépendent que d'une seule et même force. Quand on laisse tomber dans de l'eau une goutte de chlo roforme, celle-ci ne se mouille que difficilement, et à raison de sa densité supérieure à celle du liquide am-

biant, descend vers le fond du vase en y conservant une surface convexe et une grande mobilité ; mais si l'on ajoute à l'eau du bain un peu de potasse, de soude ou d'ammoniaque, on voit aussitôt le globule de chloroforme s'aplatir et s'étaler en forme de disque mince; puis, si l'on neutralise l'alcali par un acide, le chloroforme reprend sa forme arrondie. Des phénomènes analogues se produisent dans les tubes capillaires : le chloroforme s'élève dans ceux-ci à une certaine hauteur, et s'y termine par un ménisque concave ; mais si l'on verse soit de l'eau, soit de l'acide sulfurique étendu ou une autre dissolution analogue sur la surface du liquide ainsi suspendu dans le tube, cette surface change immédiatement de forme et devient convexe ; enlin si au lieu d'acide on verse une dissolution alcaline sur la colonne capillaire, on voit la surface de celle-ci

(a) Pouillet, Sur de nouveaux phénomènes de production de chaleur [Annales de chimie et de physique, 1822, t. XX, p. lil).

J'ajouterai que l'état électrique des corps réagissants exerce, de même que la chaleur, luie grande influence sur la puissance de leur attraction adliésive (1). Ainsi, quand un courant galvanique d'une certaine intensité passe de l'éleclrode positive dans une goutte d'eau, et de là dans un bain de mercure, pour se rendre au pôle négatif de la pile, l'eau, au lieu de conserver sa forme spliérique, s'étale en lame plus ou moins mince, et

devenir presque plane. La liqueur des Hollandais et le sulfure de carbone se comportent de même , et l'on observe des pbénoniènes analogues quand on met dans un bain lanlôt alcalinis(^ , lanlôt acidulé , diverses essences, telles que l'essence de girofle, de sassafras, etc., et même le brome {a\

M. Swan a vérifié les résultats obtenus par M. Wilson, et a coustaté des faits du même ordre en étudiant les rapports qui s'établissent entre l'buile d'olive et de Peau, des dissolutions alcalines ou acides, de l'alcool ou de l'élber. Enfin , ce physicien a montré que les changements observés clans la forme du ménisque dans les tubes capillaires, sous l'influence de tel ou tel réactif, ne dépendent ni de l'attraction adliésive existant entre ces derniers liquides et les parois du tube, ni de la densité relative des hquides en présence, et ne peuvent être attri-

sion, les difl"ércnces qui se remarquent dans les relations qui existent souvent enire l'aptitude d'un liquide il mouiller un solide et à le dissoudre. Chacun sait que le mercure ne mouille ni le verre, ni le fer, et ne peut dissoudre ni l'un ai l'autre de ces corps ; mais il mouille l'argent, l'or, le plomb, l'élain, etc., avec les(iucls il forme des amalgames liquides. Il paraîtrait aussi, d'aprfîs les expériences de Guyton- ?dorveau, que la force nécessaire pour séparer de la surface d'un bain de mercure des disques niélalliques de nature diflérente croît proportionnellement à l'aplilude des métaux à former des amalgames (c).

(1) Vers le milieu du siècle dernier, Boze et NoUel virent que la vitesse avec laquelle l'eau s'écoule d'un tube capillaire sous une charge conslanle, augmente beaucoup quand on électrise le vaisseau, et que le changement produit de la sorte est d'autant

hués qu'aux propriétés chimiques de plus marqué, que le conduit est jilus ceux-ci {b). étroit (d). Or, ce qui retarde l'écou-

Je rappellerai aussi, à celte occa- lenienl dans ces lubcs, c'est l'adhé-

(a) C. Wilson, On some Phcnomena of Caplllanj Attraction observed wilh ClUoroform, Bisuliiliuret of Carbon and other Liquids {Quarterly Journal of Ctiemical Science, dSiO, t. I, p. 17i).

(b) W. Swiiii, On certain Phenomena ofCapillary Attraction exhibited by Chloroform, the pxed Oils and other Liquids, with an Inquiry into some of the Causes which modify the Form of the mutual surface of two immiscible Liquids in contact luith the walls of the vessel in which ihey arecontained {Philos. Magazine, 1S48, t. XXXUl, p. :^<!)-

^d) Noilet, Des effets de félcctricitc sur les corps organisés (Hist. de l'Acad. des sciences, 1748,

p. 2 et suiv.).

mouille la surface adjacente du mêlai. Il y a même des raisons pour croire que les corps qui adhèrent entre eux sont dans un état électrique différent, et (juelques physiciens pensent même que l'attraction qui est alors en jeu n'est autre chose que la force électrique, de sorte (\ue les phénomènes de capillarité dépendraient de cet agent (1); mais ce sont là des vues de l'esprit dont nous n'avons pas à nous occuper ici.

rence du liquide aux parois du canal.

Plus récemnieiil, Fischer (de Bresau) a conslaté que lorsqu'il existe dans les parois d'un vase de verre des fêlures d'une si grande finesse, que dans les circonstances ordinaires les liquides ne peuvent traverser ces fentes, ni pour se mettre en équilibre hydrostatique avec le milieu ambiant, ni pour obéir à des attractions chimiques, le passage de ces substances peut être déterminé par l'action du galvanisme. Ainsi, une dissolution d'azotate d'argent renfermée dans un vase étoile de la sorte et plongé dans un bain d'eau peut y rester pendant plusieurs jours sans que la moindre parcelle du sel d'argent passe dans l'eau du bain extérieur ; mais dès qu'on vient à y établir un courant galvanique, la transsudalion du sel d'argent dans le liquide extérieur s'effectue (a).

(1) M. Draper, professeur de chimie à New-York, a proposé une nouvelle théorie des attractions capillaires qui ne changerait rien aux conditions d'équilibre dont i! a été question cidessus, mais qui attribuerait à l'état électrique des corps en contact la force attractive en vertu de laquelle ils adhèrent ou n'adhèrent pas entre

eux. Il cite, à l'appui de son opinion, diverses expériences dans lesquelles on peut constater que les corps qui ont contracté entre eux une certaine adhérence donnent des signes d'électricité différente ; ou bien encore qui montrent qu'en troublant l'état électrique normal des corps juxtaposés, on peut modifier les effets de capillarité produits par ce contact.

Ainsi , quand on place du mercure dans un verre de montre, et qu'on dépose sur ce métal une petite goutte d'eau , celle-ci conserve une forme à peu près sphérique ; mais si l'on met le mercure eu communication avec l'électrode négative, et la goutte d'eau en communication avec le pôle positif d'une pile d'une certaine puissance, on voit l'eau s'aplatir en forme de disque et mouiller le mercure. Si l'on place du mercure dans un tube en U, dont l'une des branches est capillaire, le métal, comme on le sait, s'élève moins haut dans cette branche que dans l'autre; mais si, après avoir versé un peu d'eau sur la siu-face du mercure ainsi déprimée dans la branche capillaire, et avoir plongé dans cette eau l'extrémité d'un fil conducteur en connexion avec le pôle positif d'une pile, on fait communiquer

(a) Fischer, Ueberdas Verhalten der Risse in Glâsern *« deii davin enlhaltenen Flûssigkeiten (Poggendorfï's Anrtd/ÊJi, 1827, t. X, p. 480).

Iiiil)iliilion

par cnjiillarité.

80 ABSOr.l'TION.

En résumé , nous voyons donc que les effets capillaires dépendent des rapports qui existent entre la cohésion , c'està-dire la force d'attraction des liquides pour eux - mêmes , l'attraction adhésive exercée sur ceux-ci par les solides adjacents , entin la pesanteur du liquide déplacé ; que les forces attractives qui réagissent ainsi ne produisent des effets sensibles qu'à des distances insensibles, et que la grandeur de chacune d'elles paraît être liée à la distance qui sépare entre elles les molécules réagissantes.

§ o. — Nous avons vu aussi que la forme des cavités circonscrites parles corps solides, et ouvertes aux liquides, pouvait influer beaucoup sur la grandeur apparente des effets produits de la sorte , mais ne changeait rien au caractère essentiel du phénomène. Nous pouvons donc prévoir que si nous substituons aux tubes capillaires dont nous avons fait usage dans les expériences précédentes des corps criblés de petites cavités en communication les unes avec les autres et ouvertes au dehors, par exemple une certaine masse formée de grains de sable amoncelés ou de fragments de verre réduits en poudre fme, on obtiendra des effets analogues, car ces corpuscules ne se toucheront que très incomplètement, et laisseront entre eux des passages étroits et irréguliers dont les surfaces pourront agir

rélectrode négative avec le mercure contenu dans la grande branche de rappnrt'il, on voit aussitôt le métal s'élever dans la branche opposée, puis redescendre à son niveau primitif, quand on interrompt le circuit (a).

Ces faits sont intéressants , mais ils me paraissent indiquer seulement que le développement de la puissance

répulsive qui balance plus ou moins l'attraction moléculaire est soumis à riniluence de l'électricité aussi bien qu'à celle de la chaleur, et contribue ainsi à faire varier le degré d'écarlement des molécules hétérogènes, qui, en s'attirant, produisent des effets de capillarité.

(a) i. \V. Draper, h CapiUarij Altraclioii an Electric Phenomenon'! {Philos. Magazine, 3' séiic, 1845, t. XXVI, p. 185 etsuiv.).