Comparai l

i€4 LA PESANTEUR.

Je fais bouillir de Teau environ une heure, et après qu'elle est refroidie j'en emplis une fiole dont la pomme est fort ronde; je la ferme avec le doigt, et après y avoir laissé entrer de Tair de la grosseur d'une noisette, je la renverse, et j'en fais tremper le bout dans un verre où il y a de l'eau : j'ai toujours remarqué que dans trois ou quatre jours cet air était presque entièrement entré dans l'eau, mais que le reste y entrait bien plus difficilement à proportion, et qu'il y en avait encore un peu de reste sept ou huit jours après. J'ai fait plusieurs semblables expériences avec des bulles d'air plus petites....

Ce qui fait voir que, comme le sel se dissout plus facilement dans l'eau où il n'y en a point encore que lorsqu'il y en a déjà du dissous, l'air se dissout aussi plus facilement dans de l'eau d'où la matière aérienne a été chassée par la chaleur, et que ce qui reste de l'air s'insinue plus difficilement dans l'eau, que lorsqu'il y est mis fraîchement; car, comparant le volume de ces gouttes d'air, il s'en était dissous en douze jours les trois quarts, et dans les huit jours suivants, un huitième seulement.

Cet effet se fait apparemment par deux causes. La première est le pressement de l'air de l'atmosphère, qui pouvant élever l'eau de la bouteille jusqu'à trente-deux pieds, presse la petite bulle, ce qui lui aide à s'insinuer dans l'eau. La seconde est une disposition qui est dans l'eau à dissoudre de certains corps, comme les sels, jusqu'à une certaine quantité; laquelle disposition peut aussi s'étendre à dissoudre et à absorber une certaine portion d'air, et non davantage.

Par les mêmes raisons, l'air qui est contigu à la surface d'une rivière ou d'un étang, s'y peut insinuer, étant pressé par le poids de l'air supérieur; d'où il s'ensuit que dans toutes sortes d'eaux il y a un peu d'air mêlé. J'ai observé que, si on met une petite bulle d'air de deux ou trois lignes dans une liole de verre pleine d'eau de

rivière non bouillie, il faut plus de quinze jours pour la faire entrer entièrement dans Teau.

Si on fait la même expérience avec de Thuile qu'on aura tenue sur le feu jusqu'à ce qu'elle ne fasse plus de bruit ni d'écume, la bulle d'air n'entrera pas dans l'huile qu'on aura mise dans la bouteille et demeurera sensiblement plusieurs jours dans sa même étendue.

Il ne faut pas croire que l'air dissous mêlé dans l'eau y conserve une étendue égale à celle de celui que nous respirons; car il y est beaucoup plus condensé, et, en cet état, il ne doit pas être appelé air, mais matière aérienne....

Des causes par lesquelles la matière aérienne dissoute et condensée dans l'eau peut en sortir et se remettre en air. (P. 166.)

La matière aérienne dissoute et condensée dans l'eau en peut sortir et se remettre en air par trois causes différentes.

La première est par la chaleur, lorsque l'eau commence à bouillir : car ce premier mouvement de l'eau procède de la matière aérienne qui se dilate et se remet en véritable air, et qui repousse l'eau en s'élevant....

La seconde cause qui fait que la matière aérienne se remet en air, est lorsqu'on affaiblit le ressort de l'air qui presse l'eau dans laquelle cette matière est engagée, comme on le voit dans l'expérience du vide : car d'abord que l'air qui est dans le récipient est diminué de moitié, et par conséquent que le pressement de son ressort est affaibli de moitié, il commence à s'élever des bulles d'air de l'eau qui est sous le récipient, de même que si on mettait du feu dessous. Cette expérience fait voir manifestement que ces bulles ne procèdent pas des esprits ignés ou de la matière des vaisseaux.

Lorsqu'on continue à tirer l'air du récipient, il sort un plus grand nombre de ces bulles, jusqu'à ce que la matière

aérienne en soit dehors. Que si on joint ces deux causes ensemble, c'est-à-dire si Veau est chaude dans le temps qu'on pompe Tair, elle jettera deux ou trois fois autant de bulles dans le vide, et souvent elle bout plus fort que si elle était sur un grand feu, quoiqu'elle ne soit que tiède.

Le même effet arrive à T esprit-de-vin : car encore qu'on ne l'ait point échauffé, la matière aérienne qui y est engagée aussi bien que dans l'eau, se dilate d'abord, et fait jaillir l'esprit-de-vin par-dessus les bords du verre; mais cette matière est bientôt épuisée dans l'esprit-de-vin parce qu'elle s'en dégage très facilement et en sort d'abord en grande abondance; au lieu qu'elle continue longtemps dans l'eau. Mais aussi, si on emplit une petite bouteille de cet esprit-de-vin dont la matière aérienne est.sortie, et qu'on plonge le goulet dans de l'eau, ou dans d'autre esprit-de-vin, laissant une bulle d'air grosse comme le bout du doigt au haut de la bouteille renversée, elle sera sucée par l'esprit-de-vin en moins de trois heures ; et si on y met encore une bulle d'air nouveau d'une pareille grosseur, elle y entrera encore en peu de temps; au lieu que, dans l'eau, cet effet se fait bien plus lentement, comme il a été dit ci-dessus.

La troisième cause du retour de la matière aérienne en air, procède de la gelée : car les particules de l'eau s' accrochant alors les unes aux autres, cette matière qui ne peut s'y joindre et se geler, s'en sépare, et cessant d'être dissoute dans l'eau, elle reprend sa première consistance d'air; de même que le sel dissous dans l'eau se remet en sel lorsqu'on y verse beaucoup d'esprit-de-vin, qui empêche l'action de l'eau sur le sel....

Cette propriété qu'a l'air de se dilater et de se condenser est très difficile à expliquer; et c'est l'une de ces matières que l'esprit humain ne peut bien concevoir....

On pourrait ici demander jusqu'où se peut étendre cette

dilatation de Tair? Voici Texpérience que j'en ai vu faire : On plongea le goulet d'une bouteille pleine d'eau dans un verre à boire qui en était rempli à moitié, et les ayant mis sur la machine du vide, on les couvrit d'un récipient; on en tira l'air peu à peu, et quelques bulles étant, mon- 'tées au haut de la bouteille, l'eau descendit peu à peu jusques au goulet, et ensuite jusqu'au-dessous de la surface de l'eau du verre qui s'était élevée par la chute de celle de la bouteille. Or en cet état, l'air avait encore quelque vertu de ressort, et n'avait pas son étendue naturelle, puisqu'il soutenait l'eau du verre au-dessus de celle qui était dans le cou de la bouteille ; mais après qu'on eut fait rentrer l'air dans le récipient, l'eau remonta dans la bouteille, et il resta seulement une bulle d'air au haut d'environ deux lignes de diamètre, laquelle étant comparée à la capacité de la bouteille, je trouvai par le calcul, qu'elle n'en occupait pas j~, et par conséquent que l'air de cette bulle avait été 4000 fois plus raréfié, et avait encore conservé une partie de son ressort, par laquelle il faisait équilibre au poids de ce peu d'eau qu'il soutenait, et au ressort de l'air qui était encore sous le récipient, mais beaucoup plus raréfié ; car si l'air du matras et celui du récipient eussent été raréfiés également, celui du matras serait demeuré à fleur d'eau.

Pour expliquer en général la raréfaction et la condensation de l'air, son mélange et sa dissolution dans l'eau, on peut concevoir que l'air est quelque chose de semblable à du coton, qui étant pressé occupe un très petit espaîce, et qui peut s'étendre à un beaucoup plus grand. On peut remarquer que lorsqu'on verse de l'encre dessus, elle n'y entre pas d'abord et il demeure tout blanc dans le milieu, sans que l'encre y pénètre. Par cet exemple on peut comprendre pourquoi l'eau entre difficilement dans les intervalles des bulles d'air, mais qu'enfin elle y entre, et que lorsque cette matière remplie d'eau dans ses intervalles, est excitée par la chaleur, elle se met en mouve-

ment et repousse Teau : et comme le coton peut se développer et occuper un bien plus grand espace qu'il n'occupe ordinairement, Tair tout de même développe ses spires, et les unes s'appuyant sur les autres, elles agissent en ressort et repoussent de toutes parts par leur mouvement les autres liqueurs et les corps qui les pressent. // ne faut point croire que la chaleur insinue quelques esprits ignés dans V air pour le dilater; car les corps s'échauffent sans qu'il y entre aucune matière du dehors, comme quand on bat une balle de plomb à coups de marteau, oti que les roues de carrosse s'^allument en tournant très vite.

L'esprit-de-vin, Thuile, et Teau même se dilatent par la chaleur sans qu'on y voie former des bulles d'air ; et, à plus forte raison, il n'est pas nécessaire que l'air reçoive aucune matière du dehors, mais seulement qu'il développe ses spires, et qu'il écarte les autres corps qui le pressent.

Il est bon de remarquer ici que l'air de soi-même n'a aucune chaleur et qu'étant éloigné des causes qui la produisent, comme du feu ou du soleil, etc., il perd peu à peu celle qu'il en a reçue, et devient enfin très froid par la communication qu'il a avec l'air supérieur, qui est toujours très froid, à cause que sa transparence l'empêche de recevoir l'impression du soleil, et que la réflexion des rayons, et les vapeurs chaudes de la terre ne peuvent atteindre jusqu'à lui. On peut connaître manifestement ce grand froid de l'air supérieur par les neiges perpétuelles qui couvrent les hautes montagnes, même sous la zone torride : et lorsque l'air devient tout à coup très froid aux mois de mai et de juin, cela procède du mouvement des vents qui rabattent l'air supérieur contre la terre, et refroidissent par ce moyen celui qui y était ou le chassent en haut.

Il est évident par l'expérience ci-dessus, que l'air peut se dilater plus de 4 000 fois davantage qu'il n'est près de la terre, avant que d'être dans sa dilatation naturelle, telle qu'il Ta au delà de l'atmosphère, où il n'est chargé d'aucun

MARIOTTE. i69

poids; mais il est très difficile de déterminer jusqu'où s'étend cette dilatation, et même de savoir quelle est la hauteur de Tatmosphère....

Nous avons souligné un passage où Mariotte refuse d'admettre la matérialité de la chaleur. Cette idée resta absolument inaperçue, bien que Mariotte, comme nous le verrons plus loin, y soit revenu dans son traité du Froid et du Chaud. Un siècle plus tard, Lavoisier se posera la même question, et n'osera, faute de preuve suffisante, contredire formellement l'hypothèse universellement acceptée de la matérialité de la chaleur.

Mais revenons h l'étude des conséquences de la dilatation de l'air.

Mariotte est le premier qui ait cherché à mesurer la hauteur des montagnes à l'aide du baromètre. Sa méthode, pour n'être pas absolument rigoureuse, n'en reste pas moins ingénieuse et intéressante.

Il chercha d'abord en discutant les observations faites avant lui et en mesurant lui-même seul, ou avec Gassini et l'abbé Picard, la dépression barométrique du fond des caves de l'Observatoire au sommet de la terrasse, quelle hauteur d'air correspond à une ligne de mercure au niveau du sol ; il admet le chiffre de 60 pieds pour une ligne de mercure, soit 5 pieds pour 1/12 de ligne; et comme la hauteur moyenne du mercure au niveau du sol est de 28 pouces, ou 28 x 12 x 12 = 4 032 douzièmes de hgne, il partage l'atmosphère en 4032 couches équivalant chacune à 1/12 de ligne de mercure K

Et parce que 60 pieds par supposition font une ligne au plus bas lieu, 5 pieds feront ^ de ligne : donc la première division sera de 5 pieds; et parce que depuis la terre jusques à la moitié de l'atmosphère il y a 2016 divisions, et qu'en la plus haute de ces 2 016 divisions, l'air y doit être deux fois plus raréfié, à cause qu'il ne soutient que la moitié du poids de l'atmosphère (il l'est peut-être un peu moins à cause du froid qui y règne), cette 2016* partie

1. Rappelons que 1 pied vaut 0'",3248; 1 pouce 0"',02T et 1 ligne 2-»,256. — J. G.

aura 10 pieds d'étendue, et les 2016 divisions vont toujours en croissant proportionnellement depuis 5 pieds jusques à 10. On pourra savoir Taugmentation de chacune par les règles dont on se sert pour trouver les logarithmes : mais parce que la somme des progressions géométriques ne diffère guère de la somme qu'on trouverait en prenant ces progressions selon la proportion arithmétique, je fais ici le calcul suivant cette dernière proportion, et, pour avoir la somme S je prends 7 et demi, moyen arithmétique entre 5 et 10, que je multiplie par 2 016; le produit 15 120 pieds sera toute l'étendue de l'air depuis le lieu de l'observation jusques à la moitié de l'air en pesanteur, c'est-à-dire jusques à la 2016® division, et toute cette étendue pèsera autant que 14 pouces de mercure ou 168 lignes. Or 15 120 pieds font un peu plus que les cinq quarts d'une lieue française. On suppose pour la facilité du calcul que chaque division de 5 pieds a toutes ses parties également étendues, quoique celles du cinquième pied soient un peu plus dilatées que celles du premier ; mais cette différence est comme insensible et changerait peu le calcul.

La moitié du reste de l'air aura 1 008 divisions ; et parce que la première de ces 1008 est de 10 pieds à peu près, et la plus haute de 20, puisqu'elle est de moitié moins chargée, il faut prendre 15 pour le nombre moyen qui, multiplié par 1 008 divisions, donne encore le même nombre de 15 120 pieds ou 5 quarts de lieue. La moitié du reste aura 504 parties, dont la plus haute aura 40 pieds d'épaisseur et la plus basse 20; et par les mêmes raisons le produit de 30, étendue moyenne, par 504, qui est encore 15 120 pieds ou 5 quarts de lieue, sera l'étendue de ces 504 parties, et toujours chacune de ces parties pèsera -/à de

1. On sait qu'on a pour l'expression de celle somme de lermes :

ligne ; et en continuant de même on trouvera 5 quarts de lieue pour les 252 parties suivantes, autant pour les 126, et de même pour les 63, 31 f , 13 J, 7 J, 3 i| et 1 53 qui auront toutes chacune 5 quarts de lieue; et donnant encore à la dernière 5 quarts de lieue, on trouvera en tout 12 fois 5 quarts de lieue, c'est-à-dire quinze lieues, ou 184320 pieds.

Que si on suppose que Tair étant raréfié 4032 fois n'a pas encore son étendue naturelle : qu'on le suppose 8064 ou 16 128, ou 32 256 fois davantage qu'ici-bas, cette dernière supposition n'ajoutera que 15 quarts de lieue, ou 4 lieues au plus, tellement que selon cette hypothèse toute l'étendue de l'air ne pourrait aller qu'à environ 20 lieues; et quand l'air serait huit millions de fois plus raréfié que celui qui est proche de la surface de la terre, toute son étendue, suivant la même progression, n'irait pas à 30 lieues.

Pour confirmer la bonté de ce calcul de la hauteur de l'air, je l'appliquerai à deux célèbres observations, dont l'une est rapportée dans le livre de Monsieur Paschal de X Equilibre des liqueurs^ et l'autre a été faite depuis quelques années par Monsieur Cassini, Celle de Monsieur Cassini est telle :

Il prit la hauteur d'une montagne de Provence qui est sur le bord de la mer, et il la trouva de 1 070 pieds ; le mercure du baromètre dont il se servait, était à 28 pouces au plus bas lieu, et, au sommet de la montagne, il se trouva descendu de 16 lignes et un tiers.

Le calcul lui donne 1 080 pieds au lieu de 1 070 pour la hauteur de la montagne.

Pour la seconde, Mariotte trouve 490 toises au lieu de 500 que les auteurs ont donnée à la hauteur du Puy de Dôme.

Puis il continue par ces lignes où il indique si nettement les effets produits sur l'organisme dans les ascensions très élevées.

Il suit des expériences et des raisonnements ci-dessus que si on mettait de Feau tiède à cinq quarts de lieue de hauteur, elle bouillirait, puisque si on en met dans la machine du vide, elle bout très fort dès qu'on a diminué de moitié l'air qui est sous le récipient. Il s'ensuit aussi que s'il y avait une montagne de la hauteur d'une lieue et demie, les hommes et les oiseaux n'y pourraient vivre; parce que leur sang n'étant plus pressé que par la moitié du poids de l'air, et encore moins, et étant plus chaud que de l'eau tiède, il en sortirait quantité de bulles d'air, qui empêcheraient sa circulation, et troubleraient l'économie naturelle du cœur et des autres parties du corps.

Traité du mouvement des eaux.

Nous avons dit plus haut que le Traité du mouvement des eaux et des corps fluides peut être considéré comme une suite et un développement du traité de Pascal sur rjÉgMi/i6re des liqueurs.

C'est dans ce traité que se trouve décrite la disposition bien connue sous le nom de vase de Mariotte, Elle est présentée comme un moyen de mettre en évidence le poids de Tair. Mariotte ne paraît pas avoir vu qu'elle fournissait un moyen commode d'obtenir un écoulement constant.

Nous donnons la préface de La Hire et la descnption du vase de Mariotte.

Préface du Traité du mouvement des eaux et des autres fluides, (Par M. de la Hire, lecteur et professeur du roi pour les mathématiques et de l'Académie royale des sciences.)

Ceux qui ont jusqu'à présent écrit des hydrauliques, nous ont donné chacun en particulier des remarques très curieuses sur la pesanteur, sur la vitesse et sur plusieurs autres propriétés des eaux. Le traité de l'équilibre des liqueurs de M. Pascal est un des plus considérables, tant

pour les belles découvertes qu'il a faites, que pour les propriétés singulières qu'il démontre d'une manière si claire et si convaincante, que nous ne pouvons douter que ce grand génie n'eût entièrement épuisé cette matière s'il avait examiné toutes les parties qui la composent.

11 y avait plusieurs années que M. Mariotte s'appliquait avec un soin extraordinaire à faire les expériences qui sont dans le traité de M. Pascal, pour voir s'il n'aurait point négligé des circonstances particulières qui lui pussent donner lieu de remarquer quelque chose de nouveau. En effet, dans ses expériences il a fait plusieurs observations que l'on ne trouve point dans le petit livre de M. Pascal, ni dans les autres qui l'ont précédé; et il se trouva ensuite insensiblement engagé dans la partie de cet ouvrage qui a de plus grandes utilités , comme la mesure et ce que l'on appelle la dépense des eaux suivant les différentes hauteurs des réservoirs, et les différents ajutages; il passe ensuite aux précautions qu'on doit prendre pour conduire les eaux, et ayant enfin traité fort au long de la résistance des solides, il parle de la force que doivent avoir les tuyaux pour résister aux différentes charges de l'eau.

Il eut occasion de faire sur ces parties plusieurs expériences à Chantilly en présence de S. A. S. Monseigneur le Prince, où l'abondance de l'eau 'et la hauteur des réservoirs lui fournissaient tous les moyens nécessaires. 11 en fit aussi plusieurs à l'Observatoire en présence de MM. de l'Académie, et, les ayant mises en ordre, il en composa cet ouvrage.

Dans les premiers jours de la maladie dont il mourut, il me pria de vouloir prendre le soin de l'impression de ce Traifé, en me laissant la liberté d'y changer et d'y retrancher ce que je jugerais à propos : mais j'ai cru qu'il valait mieux le donner au public tel qu'il l'a composé, que d'y apporter du mien.

Le yase de Mariotte. (P. 363.)

On prouve encore le poids de Tair par une expérience assez curieuse. On prend une bouteille de verre. AB (fig. 10), à laquelle on fait une ouverture de 2 ou 3 lignes comme en C ; on met dans le col G un tuyau de verre DE d'environ 2 lignes de diamètre, et on Vy soude avec un mélange de cire et de térébenthine ou avec de la poix, en sorte que Tair ne puisse passer entre deux; ensuite on remplit la bouteille d'eau par l'ouverture C en la couchant, et mjême le tuyau ED en tenant fermé le bout D :

et lorsqu'on pose la bouteille en sa situation perpendiculaire, l'eau ijui est dans le tuyau descend jusques en E, et il en sort autant par l'ouverture C, si l'extrémité E du tuyau est à la même hauteur que le milieu de l'ouverture C. Que si le tuyau s'étend au-dessous de l'ouverture comme jusqu'en I, l'eau cessera de couler, le tuyau étant vide jusques à E, et la bouteille demeurera pleine d'eau jusques à la soudure vers G. Que si le bout du tuyau est un peu plus haut que le dessus de l'ouverture C, comme en L, et qu'il ait 2 ou 3 lignes de largeur ; alors on verra sortir de l'air par ce bout ouvert, et remonter au haut de la bouteille, et l'eau sortir en même temps par l'ouverture C jusqu'à ce qu'il n'y en ait plus au-dessus du point C. Ces effets s'expliquent en la manière suivante.

Le poids de l'air extérieur fait effort vers l'ouverture C, pour repousser l'eau qui fait effort par son poids pour sortir, et l'air qui est au-dessus du tuyau ED fait aussi

Fig. 10.

un effort et agit par son poids sur Teau qui y est contenue ; et se joignant au poids de cette eau, il doit forcer le poids de Tair qui agit vers G; ce qui fait que Teau du tuyau descend jusques en E, et alors Tair fait effort d'un côté en E, et de l'autre en G, et soutiennent conjointement Teau de la bouteille depuis E et G jusques à AH, et elles la soutiendraient quand même la hauteur CH serait de 30 pieds, le bout du tuyau étant au-dessous du bas de Touverture G. Mais lorsque le tuyau ne descend que jusques en L, alors Feau depuis L jusques en E jointe au poids de l'air qui pèse sur L, force l'air en G, et l'eau coule par G pendant que l'air descend de D en L et entre goutte à goutte dans l'eau par le bout ouvert L, et s'élève au-dessus de la surface de l'eau qui est au-dessous du col de la bouteille. Si l'on penche la bouteille en sorte que le point L et le milieu de l'ouverture G soient en une même ligne horizontale, on verra la moitié d'une goutte d'air qui pas-^ sera au-dessous du point L, mais qui ne se séparera pas du reste, si l'on ne rehausse un peu le bout L.

Lorsqu'on a laissé entrer de l'air dans la bouteille en sorte que la surface de l'eau soit en NO, et qu'on échauffe cet air avçc la main pour le faire dilater, on fait sortir quelques gouttes d'eau par G quoique le bout du tuyau soit au-dessous de cette ouverture, et l'eau descendra comme jusques en PQ; mais si on laisse refroidir cet air, on verra pendant quelque temps entrer des gouttes d'air par G, à cause que l'air qui était descendu jusques en PQ se remet dans sa première étendue depuis NO jusques à AH; et n'y ayant point d'eau pour remplir l'espace NOPQ, il faut que l'air y vienne du dehors par l'ouverture G.

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