ii'jiiOge de la cathcàrale de Strasbourg

patience et d'une grande habileté mécanique. L'horlogede Strasbourg, qui nécessita toute une vie de travail de la part de son premier constructeur, Isaac Habrech (1574), a été restaurée et reconstruite sur un plan tout nouveau de 1838 à 1842, par M. Schwilgué, qui en a fait un chef-d'œuvre de mécanique. Elle porte une foule d'indications diverses relatives à la mesure du temps. Elle renferme un comput ecclésiastique avec toutes les indications; un calendrier perpétuel avec les fêtes mol)iles; un planétaire présentant la durée des révolutions de chacune des planètes visibles à l'œil nu ; les phases de la lune ; les éclipses de lune et de soleil ; le temps apparent et

le temps sidéral ; une sphère céleste avec la précession des équinoxes, etc., etc. Divers personnages et statuettes mécaniques venant frapper les heures et les demi-heures aux intervalles voulus ont toujours eu le privilège d'exciter la curiosité populaire. Mais ce qui faitle véritable prix de ce monument de l'horlogerie, c'est la précision et la certitude de ses indications astronomiques.

Composition générale des poteries. — Briques. — Poteries communes. — Tour à potier. — Vases étrusques. — Faïences. — Historique. — Bernard Palissy.

— Confection des poteries de faïence. — Porcelaine. — Historique. — Préparation de la porcelaine. — Façonnage des pièces. — Moulage et coulage.

— Couverte ou glaçure. — Cuisson. — Peinture et dorure de la porcelaine.

On donne le nom d'argile à des mélanges naturels de silice et d'alumine. Les argiles, qui forment des couches horizontales situées à peu de profondeur dans le sol, ont beaucoup d'influence sur la disposition des eaux souterraines. Ces eaux s'arrêtent à leur surface ; ainsi se forment les nappes liquides que l'on rencontre dans les régions profondes du sol , et que va chercher la tige de l'ouvrier foreur pour en faire jaillir les sources artésiennes.

Les argiles se caractérisent par leur toucher gras et onctueux, et leur propriété de former, quand on les pétrit avec de l'eau,, une pâte liante et ductile qui peut être lissée, polie sous le doigt, et prendre toutes les formes que l'on désire. Un autre caractère essentiel de l'argile, c'est que, quand on l'expose à l'action d'un feu violent, elle perd toutes les propriétés que nous venons d'énumérer, devient impénétrable à l'eau comme à tous les liquides, et acquiert une dureté si prononcée qu'elle peut faire feu au briquet.

L'emploi de l'argile i)our la confecLion des poteries repose sur cette modification profonde que la chaleur lui fait subir Toutes les poteries, quelle (]ue soit leur valeur, depuis la porcelaine la ])lus précieuse jusfju'aux i)lus infimes qualités des vases de terre employés dans les ateliers et dans les cuisines, sont préparées au moye:i d'une terre argileuse, préalablement moulée par l'intermédiaire de l'eau, et calcinée ensuite à une haute température. Cette calcination rend l'argile dure, impénétrable aux liquides et inattaquable par la plupart des agents chimiques. Les poteries si nombreuses et si variées, qui servent à tant d'usages dans les arts ou dans l'économie domestique, ne dilièren' donc entre elles que par la pureté de l'argile employée àleur confection. Nous traiterons successivement des poteries communes et de la porcelaine.

Briques et polenei communes. — Les premiers objets en terre cuite que l'homme ait su fabriquer sont les briques qui servent aux constructions.

Les briques se préparent au moyen d'une argile grossière, telle qu'on la rencontre dans une foule de localités. Après avoir fait, par l'intermédiaire de l'eau, une pâte avec ces terres argileuses, on donne à cette pâte la forme de briques et on l'expose à la chaleur d'un four. On se contente quelquefois de sécher les briques à un soleil ardent; mais elles ont alors très-peu de solidité. Les briques cuites doivent leur couleur rouge à l'oxyde de fer qu'elles contiennent. On les façonne à la main ou dans des cadres rectangulaires saupoudrés de sable. Pour les cuire, on les met en tas, en ménageant çà et là des intervalles où l'on brûle le combustible. On les cuit aussi dans des fours.

Les poteries communes se fabriquent avec des argiles impures qu'on laisse pourrir pendant plusieurs années dans les fosses, afin de les rendre plus plasti(iues. Les pots à fleurs, les formes à sucre, etc., etc., sont fabriqués sur le tour à jotier:

Le tour à potier est un des plus anciens instruments de lindustrie humaine. Il c(uisiste en ungranddis(piede boisau<piel le pied de l'ouvrier c()miuuni([ue un mouvement de rotation. L'n second disque plus petit, qui porte la pâte à travailler, est fixé

sur l'extrémité supérieure de l'axe vertical auquel est fixé le grand disque inférieur. Assis sur un banc, l'ouvrier place au centre du petit plateau une certaine quantité de pâte humide

Fig. 55. Tour à potier.

et molle, et, faisant tourner le tour avec son pied, il façonne la pâte avec les deux mains , de manière à lui donner la forme voulue. Il n'y a pas de plus joli spectacle que de voir un potier habile donner à la pâte, avec une rapidité étonnante, les formes les plus variées, il semble que, par miracle, le vase naisse, se forme, se moule de lui-même entre les doigts industrieux de l'ouvrier.

Les poteries campaniennes, improprement désignées sous le nom de poteries étrusques, et les poteries grecques anciennes, appartiennent à la classe des poteries tendres, lustrées, qu'on ne fabrique plus aujourd'hui. Les vases étrusques sont les modèles les plus remarquables de la poterie antique; ils sont d'une forme pure, simple et élégante, qu'on s'elforce d'imiter de nos jours.

On voit ici quelques modèles de ces vases copiés dans les collections de céramique antique qui existent au palais du Louvre, à Paris. La pâte de ces poteries est fine, homogène, recouverte d'un lustre ou enduit vitreux particulier, mince

et résistant, rouge ou noir, formé de silice rendue fusible par un alcali. On les cuisait à une basse température. La faïence èmaillée a été connue des Perses et des Arabes avant

Fig. 56. Vases étrusques.

de l'être des Européens. On admet généralement que les ouvriers arabes ont introduit des îles Baléares en Italie l'émail opaque stannifère. « L'introduction, dit M. Alexandre Brongniart, aurait eu lieu vers 1415, à peu près à l'époque où Luca délia Robbia, sculpteur de Florence, fît ses figures et bas-reliefs en terre cuite, et les empâta dans un émail d'étain. » Cette faïence s'appelait mcyoZica dans toute l'Italie, nom dérivé de Majorica, Mayorque. La fabrication de la majoUca se fit d'abord à Castel-Durante et à Florence , sous la direction des frères Fontana d'Urbin. Des manufactures s'établirent ensuite dans toutes les villes d'Italie, et entre autres à Faenza^ qui aurait depuis donné son nom à cette espèce de poterie. Selon Mézerai, son nom viendrait plutôt de Faïence, petit bourg situé en Provence, « et renommé pour les vaisselles de terre qui s'y font, » dit cet historien. François l' fit établir une fabrique de faïence près de Paris; celle de Xevers fut créée par Henri IV, en 1603.

Mais revenons sur nos pas. Les manufactures italiennes exécutaient des pièces de luxe pour les princes : c'étaient des faïences sculptées, recouvertes d'admirables peintures. Cependant, à partir de l'année 1560, la majolica commença à tomber

en décadence; ce qui était un art devint un métier, les potiers remplacèrent les artistes. Le secret de la fabrication de la faïence finit même par se perdre en France, bien qu'en 1520 un petit-neveu de Luca délia Robbia fût venu décorer en carreaux émaillés le cbàteau du bois de Boulogne.

C'est à Bernard Palissy que l'on doit l'art de composer des émaux diversement coloriés et de les appliquer sur la faïence.

Cet homme illustre était né dans l'Agénois vers 1500. Il s'appliqua, dans sa jeunesse, à la peinture et à l'arpentage; mais son grand mérite fat d'être, comme il le dit lui-même, ouvrier de terre. Après seize ans d'efforts, il réussit à fabriquer

Fig. 57. Bernard Palissy.

ces admirables faïences émaillées ([ui sont encore aujourd'hui très-recherchées à cause de l'éclat de leur émail et de la perfection des objets qui les décorent. Ce sont des reptiles, des poissons, des coquilles, etc., d'une vérité saisissante.

Bernard Palissy nous a laissé l'histoire de ses découvertes dans un Traité des eaux et fontaines, des mélaux , des terres, émaux, etc. Le récit de'ses recherches est du plus vif intérêt.

On assiste à ce grand combat d'un homme armé d'une idée et d'une volonté forte, qui lutte de toute l'énergie de son âme contre l'envie, les reproches des pelits esprits, la misère, le découragement et la douleur. Quelquefois il s'affaisse sous les coups de linfortune ou se brise contre l'insuccès de ses expériences; mais il se relève bientôt et dit à son âme : « Qu'est-ce qui t'attristo, puisque tu as trouvé ce ([ue tu cherchais ? Travaille à présent, et tu rendras honteux tes détracteurs. » Ailleurs il est si malheureux, et il raconte ses chagrins avec un style d'une bonhomie si naïve et si poignante à la fois, que le lecteur a le cœur serré et pourtant le sourire sur les lèvres :

« Toutes ces fautes, nous dit-il, m'ont causé un tel labeur et tristesse d'esprit, qu'auparavant que j'aye eu mes émaux fusibles à un même degré de feu, j'ai cuidé entrer jusques à la porte du sépulchre. Aussi, en me travaillant à de telles affaires, je me suis trouvé l'espace de plus de dix ans si fort escoulé en ma personne, (ju'il n'y avoit aucune forme ni apparence de bosse aux bras ny auv jambes: ains estoient mes dites jambes toutes d'une venue; de sorte que les liens de quoy j'attachois mes bas de chausses estoient soudain que je cheminois, sur mes talons.... J'étois méprisé et moqué de tous.... L'espérance que j'avois me faisoit procéder en mon affaire si virilement que. plusieurs fois, pour entretenir les personnes qui me venoyent voir, je faisois mes efforts de rire, combien que intérieurement je fusse bien triste.... J'ai été [ilusieurs années que, n'ayant rien de quoy faire couvrir mes fourneaux, j'étois toutes les nuits à la mercy des pluyes et vents sans avoir aucun secours, aide ny consolation, sinon des chats-huants qui chantoyent d'un costé et les chiens qui hurloyent de l'autre.... Me suis trouvé plusieurs fois qu'ayant tout quitté, n'ayant rien de sec sur moy à cause des pluies qui estoient tombées, je m'en allois coucher à la minuit ou au point du jour, accoustré de telle sorte comme un homme que l'on auroit traîné par tous les bourl)iers de la ville; et m'en allant ainsi retirer, j'allois bricollant sans chandelle, et tombant d'un costé et d'autre, comme un homme qui seroit ivre de vin. rempli de grandes tristesses! «

liernard Palissy raconte, dans un autre endroit de son ouvrage, que plus d"unc fois, manquant de bois pour alimenter le foyer de ses fours à faïenco et mettre ses émaux en l'u-

Fig. J8. Bcr.iarJ Palissy brûle ses meubles pour eu retenir le l'eu Ue scs fuurnc.i.ix.

sien, il fit briser et jeter au feu ses meubles et tout ce qui se rencontrait de combustible sous la main des ouvriers dans ce moment criiique.

Dernard Palissy appartenait à la religion réformée, «lu'il refusa d'abjurer. On le jeta dans une ])rison où il mourut en 1589.

Les faïences s'obtiennent, comme toutes les poteries, en calcinant dans des fours la pâte argileuse, préalablement moulée.

La pâte des faïences est une argile ([ui reste blanche aiirés la cuisson, quand elle est pure, et qui se colore en rouge ou vn brun (|uand elle est impure. La faïence angla'se, ou faïence line. est d'une pâte (|ui demeure blanche a]iré>s la cuisson;

au contraire, les faïences communes de France et la terre de pipe donnent, par la cuisson, une pâte colorée.

Toutes les faïences doivent être recouvertes d'un vernis qui donne à la poterie l'éclat et le poli nécessaires aux usages auxquels on la destine. Si la pâte est incolore après la cuisson, telle que la faïence fine anglaise, qui reçut de 1760 à 1770 de grands perfectionnements entre les mains de Wedgwood, et qui est caractérisée par une pâte blanche, opaque, à texture fine, on la recouvre d'un vernis transparent, que l'on obtient par un mélange de sable et d'oxyde de plomb. Par sa translucidité, ce vernis laisse apercevoir à travers sa substance la couleur blanche et mate de la poterie. Si, au contraire, la pâte de la faïence est d'une couleur rougeâtre , et tel est le cas de nos faïences communes de France, il faut l'envelopper d'une couverte ou vernis opaque, afin de masquer la couleur désagréable de la poterie. Ce vernis opaque est un émail, c'est-à-dire une combinaison de silice avec de l'oxyde d'étain ou de plomb.

A'oici comment on opère pour appliquer sur les faïences la couverte ou vernis. On pulvérise, de manière à réduire à un état de grande division, la matière destinée à servir de couverte, et qui consiste, comme nous l'avons dit, en un émail ou verre à base d'oxyde d"étain ou de plomb. On délaye cette poudre dans de l'eau, que l'on agite de manière à la tenir en suspension, et Ion plonge dans ce liquide la pièce de poterie cuite et par conséquent poreuse et très-absorbante. Par cette immersion rapide, la pièce absorbe une certaine quantité d'eau qui pénètre à l'intérieur de sa substance, en laissant à sa surface une légère couche d émail pulvérulent. La pièce étant ensuite portée au four, l'eau s'évapore, Fémail, matière très-fusible, fond par la chaleur, et forme à la surface de la pièce une enveloppe de vernis opaque ou translucide, selon la nature des matières employées.

Porcelaine. — La porcelaine est la plus précieuse des poteries, parce qu'elle est obtenue avec une argile particulière nommée kaolin, qui est d'une pureté absolue.

L'art de fabriquer la porcelaine a été connu et mis en pratique de temps immémorial en Chine et au Japon, où il existe

de très-riches gisements de kaolin. Le monument célèbre connu sous le nom de Tour de porcelaine fait comprendre à quel point la porcelaine était commune dès les temps les plus anciens. Ce n'est pourtant que dans les premières années du dix-septième siècle que des voyageurs revenant de l'Orient apportèrent en Europe et firent connaître ce précieux produit céramique. On s'occupa tout aussitôt avec ardeur, en différentes parties de l'Europe, d'imiter et de reproduire cette précieuse poterie. Les souverains consacrèrent des sommes considérables à provoquer cette découverte qui aurait enrichi leurs États.

C'est en 1704 que l'art d'imiter la porcelaine de Chine fut trouvé en Saxe, par l'alchimiste Bôtticher, après de longues recherches faites pour le compte de l'électeur de Saxe. Un gisement de kaolin, trouvé près d'Auë , lui avait permis de réaliser cette remarquable découverte. En 1707, l'électeur de Saxe créait, à Dresde, la première manufacture de porcelaine que l'on ait vue en Europe.

L'histoire de la découverte de la porcelaine présentant beaucoup d'intérêt, on nous permettra de reproduire ici le récit que nous en avons donné dans un de nos ouvrages ^ :

« Depuis longtemps on s'occupait en Europe de chercher à reproduire la porcelaine, que la Chine et le Japon avaient le privilège exclusif de préparer, et dont la fabrication était tenue fort secrète dans ces deux pays. Au dix-septième siècle, les princes faisaient entreprendre beaucoup de recherches pour trouver la manière de fabriquer ces précieuses poteries, qui étonnaient par leur éclat, leur dureté et leur translucidité. L'électeur de Saxe avait confié au comte Ehrenfried Walthcr de Tschirnhaus des recherches spéciales dans cette direction. Or, c'est sous la surveillance particulière du comte de Tschirnhaus que Bôtticher avait été placé, par ordre de l'électeur, dans la forteresse de Kœnigstein, pour y continuer ses travaux alchimiques. Témoin des essais du comte relatifs à la fabrication de poteries analogues à la porcelaine de la Chine, notre adepte fut naturellement conduit à prendre part à ses travaux. Son talent de chimiste et ses connaissances en minéralogie lui donnèrent le moyen d'obtenir, dans ce genre de recherches, d'intéressants résultats. Le comte de Tschirnhaus décida alors Bôtticher à s'adonner ontièrementàce problème industriel, plus sérieux et plus inqjortantque celui dont l'électeur

1. VAlchimic et les Alchimistes, Essai hiitoriqne et critique sur la philosophie hermétique. Un vol. in-18, 3» édition. Paris, 1860, pages 3^9-,'l.J2.

attendait la solution, c'est-à-dire la prétendue fabrication artificielle de Tor par les procédés alchimiques. En 1704, Botticiier découvrit la manière d'obtenir la por<:elaine rouge, ou plutôt un grès-cérame, espèce de poterie qui ne diffère de la porcelaine que par son opacité.

« Ce premier succès, ce premier pas dans l'imitation des porcelaines de la Chine, satisfit beaucoup l'électeur de Saxe, et c'est pour lui faciliter la continuation de ses doubles travaux, c'est-à-dire de ses recherches céramiques et de ses expériences d'alcliimie, que, le 22 septembre 1707, ce prince fit transporter Botticher, de la forteresse de Kœnigstein à Dresde, ou plutôt dans les environs de cette ville, dans une maison pourvue d'un laboratoire céramique que l'électeur avait fait disposer sur le Jungferbastei. C'est là que Botticher reprit avec le comte de Tschirnhaus ses essais pour fabriquer la porcelaine blanche. On ne s'était néanmoins relâché en rien de la surveil'ance dont le chimiste était l'objet; il était toujours gardé à vue. Il obtenait quelquefois la permission de se rendre à Dresde; mais alors le comte de Tschirnhaus, qui répondait de sa personne, l'accompagnait dans sa voiture.

0 Nous prions les lecteurs qui seraient tentés de mettre en doute la véracité de ces détails, de vouloir bien se rappeler qu'au dix-septième siècle les nombreux essais que l'on fit en Europe pour la fabrication de la porcelaine furent partout environnés du secret le plus rigoureux; — que la première manufacture de porcelaine qui fut établie en Saxe, celle du château d'Albert, était une véritable forteresse avec herse st pontlevis, dont nul étranger ne pouvait franchir le seuil; — que les ouvriers reconnus coupables d'indiscrétion étaient condanmés, comme criminels d'Etat, à une détention perpétuelle dans la forteresse deKœni,L;stein, — et que. pour leur rappeler leur devoir, on écrivait chaque mois, sur la porte des ateliers, ces mots : Secret jusqu'au tombeau. Ainsi l'électeur de Saxe avait deux motifs de veiller avec vigilance sur la personne de Botticher, occupé, sous ses ordres, à la doub'e recherche de la porcelaine et de la pierre philosophale.

« Le comte de Tschirnhaus mourut en 1708; mais cet événement n'interrompit point les travaux de Botticher. qui réussit, l'année suivante, à fabriquer la véritable porcelaine blanche, en se servant du kaolin qu'il avait découvert à Auë, près de Schneeberg. C'est au milieu de l'étroite surveillance dont il continuait d'être entouré que notre chimiste fut forcé d'exécuter les essais si i)énibles et si longs qui conduisirent à cette découverte importante. Mais sa gaieté naturelle ne s'alarmait point de ces obstacles. Il fallait passer des nuits entières autour des fours de porcelaine, et pendant des essais de cuisson qui duraient trois ou quatre jours non interrompus, Botticher ne quittait pas la place et savait tenir les ouvriers éveillés par ses saillies et sa conversation piquante.

« La fabrication de la porcelaine valait mieux pour la Saxe qu'une fibrique d'or. Fort de l'avantage qu'il venait d'obtenir, certain d'enrichir par sa découverte les États de son maître, Bolticher osa avouer à Télecleur qu'il ne possédait point le secret de la pierre philosojihale, et qu'il n'avait jamais travaillé qu'avec la teinture que Lascaris lui avait confiée. L'électeur de Saxe pardonna à Botlicher. La fabrication delà

porcelaine était pour son pays un trésor plus sérieux que celui qu'il avait tant convoité. Une première fabrique de porcelaine rouge avait été établie h Dresde en 1706, du vivant du comte de Tschirnhaus; une autre fabrique de porcelame blanche fut créée en 1710 dans le château d'Albert, à Meissen, lorsque Bôtticher eut découvert 1 heureux emploi du kaolin d'Auë. Bôtticher rentra dans tous ses honneurs et même dans son titre de baron. Il reçut en outre la distinction bien méritée de directeur de la manufacture de porcelaine de Dresde. »

En France, les efforts faits pour arriver à imiter la porcelaine de la Chine et du Japon finirent également par aboutir à d'heureux résultats. En 1727. on commença à fabriquer en France une poterie blanche, translucide, à couverte brillante, qui diffère beaucoup, par sa composition, de la porcelaine dure, et qu'on appelle porcelaine à pdte tendre ou vieux sèvres. Mais la fabrication de cette pâte, très-coùteuse et très-difficile, cessa dès qu'on eut découvert à Saint-Yrieix, près de Limoges, un gisement d'une véritable terre à porcelaine.

La manufacture royale de Sèvres fut fondée en 1756 et, l'année suivante, l'impératrice xAlarie -Thérèse recevait de Louis XV un service de cette porcelaine. Depuis, un grand nombre de manufactures s'établirent en France et ailleurs.

L'argile employée pour la fabrication de la porcelaine à la manufacture de Sèvres est le kaolin de Saint-Yrieix, matière blanche et douce au toucher ; on y mêle un peu de sable et de craie.

On commence par chauffer ces matières au rouge et on les jette dans l'eau froide; on les réduit en poudre sous des meules, puis on les lave pour séparer les grains grossiers. Après les avoir mêlées et humectées en partie, on obtient une pâte plus solide, qu'un homme piétine en marchant dessus pieds nus. Toutes ces opérations doivent être faites avec grand soin. On abandonne ensuite la pâte pendant plusieurs années dans des caves humides où elle pourrit, c'est-à-dire que la petite quantité de matière organiciue qu'elle peut contenir se détruit parla fermentation. Avant de procéder à la confection des pièces,

on malaxe la pâte à la main, on en forme des boules, qu'on lance avec force sur la table de travail, pour en faire sortir les bulles de gaz ({u'elle peut contenir après la pourriture.

Le premier façonnage ou Vébauchcge se fait sur le tour à potier que nous avons décrit plus liaut. Mais la pièce ainsi préparée ne saurait être soumise à la cuisson : elle est trop impar-

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Fig. 60. Ébauchage d'une pièce.

faite ; on achève de .lui donner ses formes dans une seconde opération : le toiirnissagc . On laisse lobjet se dessécher un peu sur le tour; puis l'ouvrier, mettant le tour en rotation, entame la pièce avec un instrument tranchant et lui donne l'épaisseur et la pureté de contours nécessaires.

Toutes les pièces ou parties de pièces de porcelaine ne sont pas façonnées par louvrier sur le tour, beaucoup d'objets se façonnent par le moulage et par le coulage.

Dans le moulage, la pâte cérami(jue est appliquée dans un moule creux dont elle doit conserver la forme. Ce moule est ordinairement en plâtre. Pour les iiièces rondes, comme les anses et les colonnes, on se sert de moules composés de deux parties égales exactement superposées. On moule une moitié

■de la pièce dans chacune de ces parties et, quand la pâte est encore molle, on rapproche les deux moitiés du moule.

Fig. 61. Tournissage d'une pièce.

Les tubes et les cornues de porcelaine, les becs de théières et beaucoup d'autres pièces creuses se font par coulage. Si l'on verse dans un moule poreux en plâtre une bouillie liquide de pâte de porcelaine, le moule absorbe beaucoup d'eau, et une couche de pâte adhère à la face intérieure du moule. On laisse écouler la partie liquide qui reste et on remplit de nouveau le moule. Il se forme une seconde couche de pâte : on continue ainsi jusqu'à ce qu'on ait obtenu l'épaisseur suffisante.

Les pièces de porcelaine façonnées par ces diverses méthodes sont lentement desséchées, puis soumises à une première cuisson dans la partie supérieure du four â porcelaine. Elles prennent ainsi une certaine consistance, mais elles sont trèsporeuses et ne sauraient être employées en cet état aux usages auxquels sont destinées les poteries. Elles portent alors le nom de biscuit.

La couverte ou glaçure, qui s'applique après cette première cuisson de la pièce, a pour effet de s'opposer à l'absorption des liquides par la pâte de la poterie, et de lui donner un éclat et un poli agréables à l'œil.

La matière qui constitue la couverte ou vernis de la porce-

laine est le feldspath, roche naturelle qui a une grande analogie de composition avec l'argile qui sert à obtenir la porcelaine : elle fond à une température inférieure à celle à laquelle le vase se déformerait.

La couverte, réduite en poudre extrêmement fine, est mise en suspension dans l'eau. Un ouvrier plonge avec adresse la pièce à vernir dans le liquide : l'eau est absorbée par la pâte poreuse, et la matière vitrescible se dépose à sa surface. Si on voulait vernir des pièces déjà cuites et non poreuses, il faudrait appliquer la couverte au pinceau ou par arrosement.

Fig. 62 Coupe d'un four à porcelaine de la manufacture de Sèvres.

La cuisson de la porcelaine se fait, à la manufacture de Sèvres, dans des fours à trois étages. L'étage supérieur sert, comme nous l'avons dit, à donner à la pièce une première cuisson, les deux autres servent à la cuisson définitive. Chacun de ces étages est chaulfé par quatre foyers extérieurs accolés au four ; la flamme pénètre dans le four par des ouvertures latérales.

Pour cuire chaque pièce de porcelaine, on l'enferme dans un vase appelé cazetle, qui a une forme appropriée à la forme même delà pièce. Lescazeites sont fabriquées avec des argiles

Fis. 63. Gazette.

moins fusibles que la porcelaine, afin qu'elles puissent résister à la violence de la chaleur. Quand le four est plein, on mure les portes avec des briques réfractaires et on donne le feu. La cuisson n'est terminée qu'après trente-six heures.

Fig. 64. Décoration d'une pièce de porcelaine.

Quand on veut recouvrir la porcelaine de peintures ou de dorure, c'est-à-dire la (/ecore/-, selon le.xpression consacrée, on applique sur la pièce déjà cuite et recouverte de son vernis de l'or en poudre ou d'autres substances minérales diversement colorées qui servent à effectuer le dessin sur la couverte.

Ces substances minérales colorées sont mêlées d'un fondant, qui est ordinairement le borax. On porte au four les pièces ainsi décorées. Par l'action de la chaleur, le borax fond et détermine par cette fusion l'adhérence des matières minérales colorées avec le vernis de la porcelaine. Ces couleurs sont très-peu altérables quand elles sont appliquées avec les soins voulus; elles résistent à tous les lavages, et à l'action des liqueurs alcalines ou acides.

LE VERRE

LE VERRE

Historique. — Composition générale du verre. — Verres incolores. Verres à bouteilles. — Cristal.

Il est parlé du verre dans l'Écriture sainte en deux endroits, dans le livre de Job et dans celui des Proverbes.

Dès l'antiquité la plus reculée, les Égyptiens connaissaient l'art de fabriquer les verres blancs et colorés, de les tailler et de les dorer; c'est ce que démontrent les ornements dont étaient parées plusieurs momies trouvées dans les cata'combes de Thèbes et de Memphis.

L'an 370 avant Jésus-Christ, Théophraste cite les verreries phéniciennes situées à l'embouchure du fleuve Bélus.

Les Romains ont connu le verre plus de deux siècles avant Jésus-Christ. Nous devons à Pline des détails curieux sur le mode de fabrication de ce produit dans les verreries antiques. De son temps des verreries commençaient à s'établir en Gaule et en Espagne. 230 ans après Jésus-Christ, sous Alexandre Sévère, les verriers étaient si nombreux à Rome, (ju'on les avait relégués dans un quartier séparé.

Les notions qui précèdent, relatives à la connaissance du

verre par les anciens, expliquent pourquoi l'on trouve si souvent en Egypte, en Italie, en Allemagne, en France, etc., beaucoup de vases et fioles de verre dans les tombeaux antiques.

Les premières verreries de l'Europe, dans les temps modernes, furent établies à Venise, sous la direction d'ouvriers arabes, ce qui montre que ces peuples avaient conservé l'art de la fabrication du verre, que leur avaient transmis les anciens.

Au treizième siècle, les Vénitiens avaient découvert le secret d'étamer les glaces, et ils répandaient dans toute l'Europe des glaces étamées sous le nom de glaces de Venise. Les anciens, en effet, n'ont point connu l'étamage des glaces; chez eux. les miroirs étaient composés d'une simple lame d'argent poli, ou d'un métal peu oxydable et à surface très-réfléchissante.

L'art de graver, de tailler le verre et de le transformer ainsi en un objet d'ornement, a été, dit-on, découvert par un artiste allemand, Gaspard Lehmann, à qui l'empereur d'Allemagne Rodolphe II, mort en 1612, accorda le titre de graveur sur verre de la cour d'Allemagne. Cependant l'art de polir et de décorer le verre n'avait pas été complètement ignoré des anciens, car Pline parle de certains tours servant à graver le verre, qui étaient employés de son temps.

Quand on fond dans un creuset chauffé au rouge un mélange fait en proportions convenables de silice (sable pur) et d'un oxyde métallique alcalin ou terreux ^potasse, soude, chaux, alumine ou magnésie), la silice se combinant à l'oxyde métallique, donne naissance à un mélange de silicates divers, c'està-dire à des silicates de potasse, de soude, de chaux, etc. Les silicates de soude, de potasse, de chaux, d'alumine, purs ou mélangés, c'est-à-dire le résultat de la combinaison de la silice avec la soude, la potasse, la chaux ou l'alumine, constituent donc d'une manière générale le produit que l'on désigne sous le nom général de verre.

On peut distinguer les verres en verres incolores, que l'on emploie pour la gobeletterie, pour les vitres et les glaces coulées, et en verres noirs ou colorés , qui servent à la confection

LE VERRE

des bouteilles et des o])jets de verrerie grossière. Enfin , on désigne sous le nom de cristal un verre excessivement pur et qui jouit de qualités optiques particulières. Nous allons passer en revue les procédés de fabrication de chacune de ces espèces de verre.

Verres incolores. — Les verres incolores ordinaires que l'on emploie pour la gobeletterie, les vitres et les glaces, sont formés de silice combinée à la chaux, à la potasse ou à la soude. Les plus beaux verres à base de potasse et de chaux sont les verres de Bohème. Le verre blanc de première qualité est fabriqué à Paris, avec du sable d'Étampes. de Fontainebleau ou de la butte d'Aumont, de la craie blanche de Bougival et du carbonate de soude.

Le four à verrerie se compose d'un foyer central entouré de deux compartiments latéraux, dans lesquels on place les matières entrant dans la composition du verre . pour leur faire subir une calcination préliminaire qu'on nomme friiie.

La figure suivante représente une coupe de four à verrerie.

Fig. G5. Four à verrerie.

Au milieu est le foyer; sur les deux côtés sont les deux compartiments dans lesquels le verre doit être soumis à une température moins élevée. Les matières qui doivent composer le verre, c'est-à-dire le sable et les carbonates de potasse et de chaux, étant frittées, c'est-à-dire chauffées à une température modérément élevée dans le compartiment latéral du four, on les place da-ns le foyer central , dans les creusets où elles fondent et donnent le verre. Ce produit, rendu liquidejiar

la chaleur du foyer, est ensuite façonné en différentes formes par les moyens que nous allons décrire.

La canne, outil principal de l'ouvrier verrier, est un tube de fer creux, muni dun manclie de bois. Nous donnerons comme exemple de la manière dont l'ouvrier façonne les objets de verre au moyen de cet outil , la description de la préparation d'un carreau de vitre.

Louvrier plonge sa canne dans le creuset contenant le verre liquide. 11 en retire une certaine masse de verre à laquelle il donne d'abord la forme d'une poire très-épaisse (fig. 66). En continuant à souffler dans sa canne, il augmente la dimension de la masse de verre et lui donne la forme indiquée par la figure 67.

En lui faisant subir divers mou- , vements de rotation et de balancement, l'ouvrier finit par donner f^

Fig. 66.

Fig. 67.

au verre la forme d'une sorte de manchon cylindrique allongé, tel que le représente la figure 68. Avec des ciseaux il coupe rapidement le dôme qui termine le cylindre de verre encore ramolli par la chaleur ; puis il détache delà canne le manchon de verre ainsi façonné, en plaçant une goutte d'eau sur la partie voisine de la canne ety appliquant aussitôt un fil de fer rouge, ce qui jirovoque une séparation nette et immédiate.

LE VERHE.

l-zy

11 coupe ensuite le manchon suivant sa longueur au moyen d'une goutte d'eau et d'une tige de fer chauilée au rouge

(tig. 69). On porte alors le manchon de verre au four d'cicndage.

jT-Le tour d'étendage, que représente la figure 72, est destiné

tiFig. 68.

Fig. 69.'.

à rendre au verre un certain degré de chaleur, qu'il a perdu dans les manipulations précédentes. Quand le manchon de

;^îi!i'i!r' ,Mm ^■'y''v"m^MB^M>'^.

verre est suilisamment ramolli par la chaleur. 1 ouvrier dendeur, armé d'une règle, affaisse à droite et à gauche les deux côtés du cylindre (hg. 70); puis, au moyen d'un rahot en hois „inl lait glisser rapidement à la surface du verre, il étend

parfaitement la plaque (fig. 71). On pousse entin une seconde fois cette plaque de verre dans le four à recuire ^lig. 72), et on

Fig. 72.

la laisse refroidir lentement. Elle constitue alors un carreau de vitre.

Verre à bouteilles .—Vour la préparation du verre à bouteilles ou verre noir, on emploie des sables ocreux, parce que l'oxyde de fer qu'ils renferment donne de la fusibilité au verre. On y ajoute de la soude brute , des cendres de bois et une grande quantité de morceaux de bouteilles. Les fours pour le verre à bouteilles renferment ordinairement six grands creusets,

Fi-. 73.

(ju'on remplit du mélange et qu'on cliaulfe pendant sept à huit heures.

Pour faire une bouteille, un aide plonge plusieurs fois sa canne dans le verre fondu . jus((u'à ce qu'il en ait retiré la

LE VERRE

quuiitité nécessaire au t'açonnage dune bouteille, et à chaque lois il la tourne constamment entre ses mains. Le souf/leur prend alors la canne, appuie le verre sur une plaque de fontt en tournant la canne pour former le goulot de la bouteille, puis il souille dans la canne et donne au verre la forme d'un œuf. Il marque ensuite le col de la bouteille, réchaulîe la pièce et la souffle de nouveau après l'avoir introduite dans un mouln de bronze qui lui donne la forme et les dimensions convena blés. Pour faire le fond de la bouteille, il appuie un des angles d'une petite plaque de tôle rectangulaire , nommée molette, au centre de la base de la bouteille, tout en tournant celle-ci avec la canne. 11 ne reste plus qu'à détacher la bouteille de la canne et à ajouter une petite corde de verre au sommet du goulot. On place ensuite les bouteilles dans le four à recuire, el on les laisse relroidir lentement.

Les tubes de verre se font par des moyens tout à fait semblables aux précédents, et qui consistent à mettre à proht l'extrême ductilité dont le verre jouit quand il est ramolli par la chaleur. Pour obtenir ces longs tuyaux de verre qui servent dans les laboratoires de chimie à conduire des gaz et à construire divers appareils, un ouvrier prend une masse de verre qu'il souille en boule, et à peu près comme le représente la hgure 66. Ensuite un autre ouvrier, saisissant au moyen d'une tige de fer l'autre extrémité de la masse de

Fig.

verre soufflée et encore ramollie par la chaleur, s'éloigne en marchant à reculons (tig. 74), allongeant ainsi la masse de

verre, qui, toujours pourvue d'une cavité à son intérieur, linit par donner naissance à un long tube creux. En coupant les deux extrémités du très-long canal de verre ainsi formé, on obtient les tubes de nos laboratoires.

Cristal. — Le cristal diffère du verre proprement dit en ce qu'il contient une certaine quantité d'oxyde de plomb à l'état de silicate d'oxyde de plomb, que ne renferme pas le verre ordinaire. Ce silicate de plomb donne à la masse vitreuse une grande pesanteur spécifique et une limpidité parfaite. Les rayons lumineux qui le traversent y éprouvent une réfraction ''c'est-à-dire une déviation) beaucoup plus considérable que dans le verre commun. Enfin, le cristal se taille par le ciseau avec la plus grande facilité, et peut recevoir ainsi toutes les formes propres à la décoration. C'est cet ensemble de propriétés remarquables qui rendent le cristal si précieux pour un grand nombre d'usages, et font sa supériorité sur le verre proprement dit.

Le minium, ou oxyde rouge de plomb, est le composé plombique qui sert à la préparation des dillerentes variétés de cristal.

Le cristal le plus commun s'obtient en fondant ensemble, dans un creuset, du sable pur, du minium et du carbonate de potasse purifié.

Une variété de cristal qui est très-dense, très-réfringent, et qui, sous l'influence de la taille, imite singulièrement le diamant, porte le nom de sirass. Si on le colore avec des oxydes métalliques, on obtient des pierres précieuses artificielles.

Les verres employas pour former les lentilles qui entrent dans les instruments d'optique sont le crown-glass, qui présente.une composition analogue à celle du verre de Bohême, et le flint-glass., qui est un véritable cristal. Dans le crownglass entrent: sable blanc, carbonate de potasse, carbonate de soude, craie, acide arsénieux. Le /lint-glass est composé de sable ])lanc, de minium et de carbonate de potasse très-pur.

Historique. — Frascator et Porta. — .Jean Lippershey. — Première lunette vue à Paris. — Théorie des lunettes d'approche. — Lentilles. — Effet grossissant de la lentille biconvexe. — Lunette astronomique. — Lunette terrestre ou longue-vue. — Lorgnette de spectacle.

On a prétendu que l'invention des lunettes n'appartient pas aux modernes ; mais toutes les preuves que l'on a invoquées à cet égard sont tombées devant leur interprétation raisonnée. Il a été bien constaté seulement que, chez les anciens, on examinait les astres avec de longs tuyaux, de manière, dit Aristote, à reproduire l'effet d'un puits, du fond duquel on voit les étoiles en plein jour. Mais un tel moyen n'avait rien de commun avec les instruments d'optique dont nous avons à nous occuper.

On lit dans un ouvrage de Frascator [lublié à Venise en 1538 : « Si on regarde à travers deux verres oculaires placés l'un sur l'autre, on voit toutes choses plus grandes ou plus proches. »

On lit encore dans la Magic naturelle, ouvrage publié en 1589 [»ar un physicien napolitain nommé ]*orta, qu'en réunissant une lentille convexe et une lentille concave, on pourra

voir les objets agrandis et disti nets. Cependant aucun de ces deux physiciens n'a construit d'appareil d'optique réalisant la lunette d'approche.

11 résulte de documents trouvés dans les archives Me ia

rig. 75.

ville de la Haye, que, le 2 octobre 1606, Jean Lippershey, opticien, bourgeois de .Middelbourg et natif de Wesel. demandait aux États-Généraux de la Hollande un privilège de trente ans, pour la construction d'un instrument servante faire voir les objets très-éloignés, omnie rda a èlé -prouve à messieurs les membres des Kials-Génèraux. Oiiatre jo.;rs après, une commission nommée par les Ktats-Génér;iux décidait que linstrument de Lippershey serait utile au pays, mais quil fallait le perfec^onner, afin ({u'on put y voir des deux yeux. Le 15 décembre 1608, r in: trument reçut de l'inventeur cette modihcation.

Le 17 octobre 1608, un savant hollandais, Jacques Metius, briquait un instrument qui, selon lui, était tout aussi bon que celui de l'opticien de Middelbourg. Ajoutons qu'en 1609 l'immortel Galilée, en Italie, réussit à construire, par se^ ])ropres efforts, cette célèbre lunette hollandaise, dont il n'avait entendu parler (pie par le bruit public.

Comment l'opticien de Middelbourg, Jean Lippershey, était-

il parvenu à construire la lunette d'approche? Est-ce par la force de son génie, ou par un effet du hasard? « Je mettrais au-dessus de tous les mortels, dit le grand physicien Huyghens, celui qui, par ses seules réflexions, et sans le concours du hasard, serait arrivé à l'invention des lunettes d'approche. » Si 1 on en croit la tradition, Lippershey ne serait arrivé que par hasard à créer cet admirable instrument. L;j tradition rapporte qu'un étranger ayant commandé à Lippershey des lentilles convexes et concaves, vint les chercher au jour convenu, en choisit deux, les mit devant son œil en les éloignant et en les écartant tour à tour, paya, puis partit sans rien dire. Lippershey, demeuré seul, imita, dit-on, les dispositions qu'il avait vu employer par l'étranger, et reconnut

ainsi le grossissement. En fixant alors les deux verres aux deux extrémités d'un tube, il construisit la première lunette d'approche.

Suivant une autre version, les enfants de Jean Lippershey

ayant rapproché par hasard et à la distance voulue deux lentilles, dont l'une était concave et l'autre convexe, jjoussèrent des cris de joie en voyant de si près le coq du clocher de Middelhourg. Lippersiiey, qui était présent, fixa les deux verres sur une planchette, puis aux deux extrémités d'un tuhe noirci à l'intérieur, et construisit ainsi, pour la première fois, l'instrument merveilleux dont nous parlons.

Quelle que soit la manière dont Lippershey soit arrivera ce résultat, il semble bien démontré aujourd'hui (jue c'est à cet artiste que revient l'honneur d'avoir construit la première lunette d'approche.

On lit dans le Journal du règne de Henri IV par Pierre de l'Estoile, à la date de 1609 : « Le jeudi 30 avril, ayant passé sur le pont Marchand, je me suis arrêté chez un lunetier qui montrait à plusieurs personnes des lunettes d'une nouvelle invention et usage. Ces lunettes sont composées d'un tuyau long d'environ un pied, à chaque bout il y a un verre, mais différent l'un de l'autre. Elles servent pour voir distinctement les objets éloignés, qu'on ne voit que très-confusément. On approche cette lunette d'un œil, on ferme l'autre : et regardant l'objet qu'on veut connaître, il paraît s'approcher et on le voit distinctement, en sorte qu'on reconnaît une personne d'une demi-lieue. On m'a dit qu'un lunetier de Middelbourg en Zélande en avait fait linvention.... » Le pont Marchand, dont parle Pierre de l'Estoile, traversait la Seine côte à côte avec le pont au Change, et, comme lui, il était couvert de maisons.

On réunit sous le nom de lunettes d'approche : 1° la lunette astronomique; 2° la lunette terrestre; 3° la lorgnette de spectacle.

Toute la théorie du jeu physique des lunettes dajiproche repose sur le phénomène connu sous le nom de réfraction de la lumière. Il est donc indispensable, pour l'intelligence de ces instruments, de bien comprendre ce phénomène.

Un faisceau lumineux |)eut être considéré comme formé de la réunion de plusieurs lignes lumineuses para Hèles entre

elles; on donne le nom de rayons lumineux à ces lignes lumineuses parallèles.

Dans une substance diaphane d'une constitution uniforme, dans une couche d'air par exemple, ou dans une couche deau, la lumière se meut en ligne droite." Mais quand un rayon de lumière passe obliquement d'un milieu quelconque, de l'air par exemple, dans un autre milieu qui n'a pas la même densité, comme l'eau ou le verre, ce rayon ne poursuit pas sa route en ligne droite; il se brise, c'est-à-dire qu'il se meut dans le second milieu suivant une direction qui ne forme pas son prolongement rectiligne, c'est-à-dire qu'il se réfracte. C'est sur la propriété que possèdent les rayons lumineux de se dévier de leur route directe quand ils passent d'un milieu moins dense dans un milieu plus dense, que repose la construction des lentilles, lesquelles constituent, par leur réunion convenable, comme nous le verrons plus loin, les diverses lunettes d'approche.

La lentille, l'instrument d'optique le plus simple, nous présente une application de la réfraction de la lumière dans des milieux plus denses que l'air. La lentille est une masse de verre travaillée de manière à être limitée par deux surfaces sphériques. Une lentille bombée sur ses deux faces est dite biconvexe, une lentille creusée sur ses deux faces est dite biconcave.

Quand on place dans la direction des rayons solaires une

Fig. 77.

lentille biconvexe, les rayons qui rencontrent la surface de cette lentille et qui la tFaversent se réfractent deux fois : en entrant dans le verre et en en sortant, tous s'inclinent l'un vers l'autre; de l'autre côté de la lentille, ils se réunissent en cône ou, comme on dit. convergent tous de manière à se rassembler sur un point très-restreint, qu'on nomme foyer prin-

Fig. 78.

cipal de la lentille, ainsi que le montre la figure géométrique 77, dans laquelle le foyer des rayons réfractés est au point f.

D'après cela, si on place un objet lumineux ou éclairé A B (fig. 78) au delà du foyer d'une lentille biconvexe, les rayons

émanés de A convergeront en a, et les rayons émanés de B en b, a et b étant les foyers de tous les rayons lumineux émanés des points A et B. Il en sera de même de tous les rayons émanés des différents points de l'objet.

L'image produite par la réunion des foyers correspondants à chacun des points de Tobjet pourra être reçue sur un écran blanc, ou bien encore être vue par un œil placé sur la direction des rayons qui se propagent en divergeant après s'être croisés à leur foyer. C'est cette figure visible au foyer que l'on appelle V image réelle de la lentille.

Plaçons maintenant un objet lumineux ou éclairé entre le foyer de la lentille biconvexe et cette même lentille. Les rayons de lumière qui en émanent se réfractent en traversant

la lentille. Il ne se forme pas au fond de l'œil de l'observateur une image réelle de cet objet; seulement l'œil placé de l'autre côté de la lentille voit, sur le prolongement des rayons lumineux et du côté de' l'objet, une image N' Z' agrandie de l'objet N Z.

Cette image, que l'on ne peut recevoir sur un écran, est dite virtuelle.

Une lentille biconvexe placée au devant de l'œil constitue la loupe ou microscope simple. Cet instrument sert au naturaliste à étudier soit dans les animaux, soit dans les végétaux, de petits détails qui seraient invisibles à l'œil nu. Nous y reviendrons quand nous traiterons du microscope simple. '

Lunette astronomique. — L'analyse que nous venons de donner du grossissement des objets par une lentille simple bi-

Fig. 79.

convexe, va -nous permettre d'expliquer le jeu physique au moyen duquel la lunette des astronomes fait apercevoir distinctement les grands corps célestes, malgré l'immense étendue qui les sépare de notre glol)e. La lunette astronomique se compose en effet de la réunion de deux lentilles biconvexes enchâssées aux deux extrémités d'un tube métallique, et qui est formé lui-même de deux parties rentrant l'une dans l'autre, afin que Tobservateur puisse faire varier à volonté la distance qui sépare les deux lentilles.

Les dimensions des deux lentilles dans la lunette d'approche ne sont pas les mêmes; celle qui est placée près de l'œil de l'observateur, c'est-à-dire V oculaire, est plus petite que celle qui est tournée du côté de l'objet à observer, et qui prend le nom d'objectif.

Nous venons d'expliquer comment une seule lentille biconvexe grossit un objet. Sans entrer dans d'autres explications, nous nous bornerons à dire que deux lentilles semblables, dirigées vers le même objet, le grossissent considérablement et produisent par conséquent l'effet que l'on recherche avec les lunettes d'approche.

La lunette astronomique est donc formée par la réunion de deux lentilles biconvexes : l'une des lentilles sert à former l'image; la seconde l'amplifie considérablement.

La figure suivante représente la lunelic asironomv/ue. Elle est montée sur un échafaudage mobile, et une vis tournante, mue à la main, permet de l'élever et de l'abaisser à volonté pour l'exploration du ciel. Elle i)orte une autre lunette de dimensions beaucoup plus petites : c'est le chercheur, qui, embrassant un espace du ciel plus étendu, permet de trouver plus promptement l'endroit du ciel où existe l'astre que l'on désire examiner avec la grande lunette.

Dans la lunette astronomique les images des objets sont renversées, mais cette circonstance ne présente aucun inconvénient pour l'observation des astres et des corps célestes dont les dimensions sont circulaires.

Lunette-terrestre ou longue-vue. — La lunette terrestre ou la longue-vue ne diffère de la lunette astronomie] ue ({ue parce que les images sont redressées; ce redressement s'obtient à

l'aide de deux lentilles biconvexes convenaljlement disposées entre l'objectif et l'oculaire.

Fig. Sd. Lniii.lte astronnmii-iue.

Lorgnette de spectacle. — La lorgnette de spectacle n'est autre chose que la lunette astronomique réduite à de petites dimensions; seulement la lentille oculaire est biconcave, afin de redresser l'image amplifiée par le jeu des deux lentilles.

La lorgnette de spectacle porte quelquefois le nom de lunette de Galilée, parce que la lunette astronomique, qui servit à Galilée à faire*,pour la première fois l'observation des astres, avait pour oculaire une lentille biconcave et pour objectif une lentille biconvexe. Elle n'est donc autre chose que la lunette de Galilée réduite à de petites proportions et rendue portative. Elle ne donne, en raison de ses faibles dimensions , qu'un grossissement peu considéral)le ; elle n'amplifie les objets que de deux ou trois fois leur dimension. La lorgnette proprement dite ne se compose (jue d'une seule lunette; la jumelle se compose de deux lunettes juxtaposées, pouvant se placer simultanément devant les deux \eux.

Télescope de Gregory. — Télescope d'Herschel.

Comme la lunette astronomique, le télescope sert à l'observation des astres ; mais le grossissement des objets lointains est dû ici à un tout autre mécanisme physique. Dans la lunette astronomique, c'est, comme nous venons de le vc.r, par un efïét de réfraction à travers le verre que les objets sont amplifiés; dans le télescope, le grossissement a lieu parla réflexion des objets opérée sur des miroirs métalliques courbes.

La première idée d'un instrument de ce genre a été émise, au milieu du dix-septième siècle, par le P. Zeucchi. Dans un ouvrage publié à Lyon, en 1652, ce savant nous dit qu'il lui vint à la pensée, pendant l'année 1616, d'employer des miroirs concaves de métal pour produire le grossissement des corps très -éloignés, afin d obtenir, au moyen d'un simple phénomène de réflexion, les puissants etfets de grossissement que l'on n'avait encore réalisés que par la réfraction des rayons lumineux à travers deux lentilles. Mettant ce projet en pratique, le ]'. Zeucchi construisit un télescope à réflexion qui donnait les mêmes résultats que les lunettes d'approche découvertes sept années auparavant.

U6 LES GRAMDES INVENTIONS.

C'est en 1663 qu'a été décrit, sinon exécuté, le télescope de Gregory, que l'on désigne souvent, à tort, sous le nom de télescope de Newton.

Le télescope de Gregory repose sui- le phénomène de la réflexion qu'éprouvent les rayons lumineux en tombant sur une surface concave; il sera donc nécessaire, pour l'explication des efléts de cet instrument, d'entrer dans quelques détails sur les réfleaions qu'éprouvent les rayons lumineux tombant sur différentes surfaces.

Quand un faisceau de rayons de lumière tombe verticalement sur une surface plane, opaque et polie, sur une lame de fer-blanc, par exemple, ces rayons reviennent sur eux-mêmes sans changer de direction. Mais s'ils tombent obliquement, ils

se rélléchissent et sont repoussés dans un sens opposé à celui de leur première direction, mais en faisant le même angle avec la surface plane, comme le montre la hgure géométrique 81, dans laquelle a c représente le rayon lumineux incident, et b c le rayon réfléchi sur la surface plane au point c.

Si des rayons parallèles tombent perpendiculairement sur un miroir oblique, ils se dévient de la même façon que s'ils tombaient obliquement sur un miroir plan. Or. un miroir sphérique et concave présente partout une surface obli({ue, hormis au centre, et s'il est frappé par des rayons parallèles, ceux-ci se réfléchissent à sa surface, convergent les uns vers les autres, et finissent par se réunir en un même point de Taxe du miroir. Ce [)oinf, c'est le fo>er principal F Tig. 82.

Si un objet VT est placé en avant d'un miroir concave flig. 83), les rayons partis de V viendront tous, après leur réflexion, passer sensiblement par le point v, (pii sera le foyer de tous les points lumineux émanés de V. 11 en sera de même

LE TELESCOPE.

pour le point T, et on aura ainsi une image renversée en vt. Ce miroir concave pourra donc remplacer l'objectif des lunettes, c'est à-dire former à son foyer une image de l'objet éloigné.

11 faut maintenant amplilier cette mage avec un oculaire. Mais on doit nécessairement s'arranger de manière que Tob-

Fis- S3.

servateur, placé devant l'oculaire, ne s'interpose pas entre l'objet et le miroir, et n'empêche ainsi les rayons lumineux d'arriver au miroir. A'oici l'ingénieuse disposition (jui fut imaginée i)ar (iregory pour parer à cette difficulté.

Son télescope se composait d'un long tuyau de cuivre AI!. A l'un des bouts de ce tuvau est un miroir conca\e M .

Fig. Si.

percé à son centre dune ouverture circulaire P. En .\ est un second miroir concave, un peu plus large seulement que 1 ouverture centrale du premier. Les rayons émis par un astre se rétlécliissent sur le grand miroir M, et forment une première image en ah. V.eWe ci se trouve entre le centre et le foyer du petit miroir N, en sorte que les rayons, après s'être rélléchis une seconde fois sur le miroir N, vont former en a'b'

une image amplifiée et renversée de ab, et, par conséquent, droite par rapport à l'astre. On amplifie cette image au moyen de l'oculaire 0, qui est une lentille biconvexe jouissant, par conséquent, d'un eflét amplificateur.

En 1672, Newton fit présent à la Société royale de Londres

Fig. S.'i. Télescope de Kewton ou de Gregory.

d'un télescope à réflexion, qu'il avait exécuté de ses propres mains d'après le système de Gregory que nous venons d'exposer. C'est cette circonstance qui explique l'erreur qui a fait attribuer à Newton la découverte du télescope à miroir, qui, en réalité, appartient à Gregory. Nous devons ajouter que tout annonce qu'au treizième siècle Roger Bacon avait déjà construit et mis en usage pour ses observations astronomi(jues un véritable télescope à réflexion.

L'astronome AVilliam Herschel, qui vivait à la lin du siècle dernier, a beaucoup contribué, par les gigantesques dimen-

LE TELESCOPE. 149

sions des télescopes qu'il construisit, à répandre la connaissance de cet instrument dans le vulgaire, dont il frappait l'imagination. Herschel n'était ni destiné ni préparé par sa position à embrasser la carrière des travaux astronomiques : c'était un simple musicien. Un télescope lui tomlja par hasard entre les mains. Ravi des merveilles que les cieux offraient à sa vue, grâce à cet instrument d'optique, il s'éprit d'un grand enthousiasme pour l'observation céleste. Le télescope dont il se servait n'avait qu'une faible puissance de grossissement; il essaya, de se procurer alors un télescope de plus grandes dimensions. Mais le prix du nouvel instrument était trop élevé pour la bourse d'un simple amateur. Cependant Herschel ne. perd point courage : l'instrument qu'il ne peut acheter, il le construira lui-même. Le voilà donc devenu mathématicien, ouvrier, opticien. En 1781, il avait façonné plus de quatre cents miroirs réflecteurs pour les télescopes.

Les puissants télescopes d'IIerschel consistent en un miroir métallique placé au fond d'un large tube de cuivre ou de bois légèrement incliné, de manière à projeter l'image très-amplifiée et très -lumineuse d'un astre au bord de l'orifice du tube, où il l'examinait à faide d'une loupe, c'est-à-dire en supprimant le second miroir employé par Gregory, qui amène nécessairement une perte par cette seconde réflexion sur le petit miroir.

Le plus grand télescope dont Herschel se soit servi était formé d'un miroir de l"',47 de diamètre. Le tuyau avait 12 mètres, et l'observateur se plaçait à son extrémité, une forte lentille à la main, pour regarder l'image. Le grossissement pouvait s'élever jusqu'à six mille fois le diamètre du corps observé. Afin de donner au télescope l'inclinaison convenable pour chaque observation, Herschel avait fait établir l'immense appareil de mâts, de cordages et de poulies que représente la figure 86. Toute la construction reposait sur des roulettes, et pour l'orienter, on la faisait mouvoir tout d'une pièce à Faide d'un treuil. L'observateur se plaçait sur une plate-forme suspendue à l'orifice du tube, à peu près comme les fauteuils accrochés à ces balançoires qui ont la forme de vastes roues et qu'on voit fonctionner aux Champs-

Élysées à Paris. Du reste, Herschel ne se servit que rarement de cet immense télescope. Il n'y a guère que cent heures dans l'année pendant lesquelles, sous le ciel brumeux de l'Angleterre, l'air soit assez limpide pour employer cet instrument avec succès.

Ue nos jours, lord llosse, en Angleterre, a construit un té-

Fig. 86. Télescope d'Herschel.

lescope encore plus puissant et plus énorme que celui d'Herschel. Le miroir du télescope de lord Rosse pèse 3809 kilogrammes, le tube 6604 kilogrammes.

Nous dirons toutefois que, depuis les premières années de notre siècle, on a abandonné en France l'usage du télescope comme moyen d'observation céleste. On ne se sert communément, pour observer les astres, que des instruments à réfraction, c'est-à-dire des lunettes d'approche, décrites dans le chapitre précédent.

LE MICROSCOPE

LE MICROSCOPE

Microscope simple. — Microscope composé. — Historique. — Théorie du microscope composé. — Applications du microscope. — Microscope solaire.

L'intelligence de l'homme ne s'exerce pas seulement sur les corps infiniment grands, elle cherche encore à connaître les infiniment petits, ces êtres mystérieux qui, dans l'harmonie de la création , suppléent par leur nombre à leur petitesse. Ce monde nouveau nous est révélé par le microscope.

On appelle microscope l'instrument qui sert à amplifier considérablement les objets trop petits pour être aperçus à la vue simple.

Il importe de distinguer le microscope simple et \q microscope composé, car ces deux instruments, quoique concourant au même but, diffèrent beaucoup, tant par leurs dispositions que par l'époque de leur découverte.

Microscope simple. — Le microscope simple n'est autre chose qu'une lentille biconvexe. On le désigne vulgairement sous le nom de loupe. Placée très-près de l'œil de l'observateur, cette lentille unique grossit l'objet que l'on considère à travers son épaisseur, d'après le mécanisme physique que nous avons suffi-

samment exposé en parlant des lentilles 'page 140, figure 79^ .

Nous n'avons donc rien à ajouter ici pour expliquer l'effet

de grossissement du microscope simple.

L'usage des lentilles grossissantes remonte à une haute antiquité. On reconnut en effet de très-bonne heure le pliénomène de grossissement ([ue produisent les corps translucides terminés par des surfaces sphériques. Les am- ^'■"■^'- doutes de verre, les globes

pleins d'eau et d'autres substances diaphanes et réfringentes,

étaient en usage chez les anciens pour grossir l'écriture et pourgraver les camées. Au quatorzième siècle , on employa les loupes, ou verres taillés en forme sphérique, pour les travaux de certaines professions, telles que l'horlogerie, la gravure, etc. C'est avec ces verres taillés que furent construits les premiers microscopes simples qui ser- Fig. 88. Loupe montée. ^j^^^^ ^^^ travaux des aua-

tomistes Leuwenhoeck, Swammerdam et Lyonnet.

La loupe sert aujourd'hui aux naturalistes pour observer, avec un faible grossissement, différentes parties du corps des animaux ou des plantes. Les minéralogistes, les physiciens, les chimistes l'emploient pour reconnaître la forme des cristaux trop petits pour être discernables à la vue simple.

On a donné pendant quehiue temps le nom de microscope de Raspail au microscope simple, c'est-à-dire à une loupe ou lentille que Ton avait assujettie à une tige, munie elle-même (ï un porte-objet, (\m pouvait se fixer à dillérentes hauteurs sur cette tige à l'aide d'une vis. Ce n'était autre chose que le mi-

LE MICROSCOPE. 155

croscope dont s'étaient servis, comme nous venons de le dire, les premiers observateurs, tels que Leuwenhoeck et Swam merdam.

Le microscope simple, quels que soient la puissance de réfraction de la lentille et son degré de courbure, ne peut amplifier des objets au delà de cinquante fois leur diamètre.

Microscope composé. — Le microscope composé est formé de la réunion de deux lentilles de dimensions inégales ; la plus petite est l'objectif et la plus grande l'oculaire.

Le premier microscope composé, c'est-à-dire formé de la réunion de deux lentilles, fut construit, en 1590, par le Hollandais Zacharie Zansz ou Jansen. D'autres en font honneur à Cornélius Drebbel (1572), savant hollandais, auquel on attribue également 1 invention du thermomètre.

Le microscope que Jansen présenta, en 1590, à Charles- Albert, archiduc d'iVutriche , avait deux mètres de long : il était d'un usage assez incommode. Cet instrument fut perfectionné depuis par Galilée et par Robert Hooke. Mais, pour obtenir des grossissements considérables, il fallait employer des lentilles très-fortes, c'est-à-dire réfractant fortement la lumière.

Quand les physiciens voulurent amplifier les objets plus de cent cinquante à deux cents fois en diamètre, ils furent arrêtés ])ar un obstacle qui parut insurmontable, et qui retarda la science pendant plus de deux cents ans. Essayons de faire comprendre la nature de cet obstacle.

En même temps ({ue la lumière se réfracte en passant d'un milieu dans un autre, de l'air, par exemple, dans un morceau de verre, elle subit encore une modification plus profonde : elle se décompose en plusieurs espèces de rayons différemment colorés. Dans la lumière blanche ou ordinaire, il y a sept couleurs : le violet, l'indigo, le bleu, le vert, le jaune, l'orangé et le rouge. Tout le monde a vu ces couleurs quand l'arc-en-ciel jette comme un pont irisé d'un bout à l'autre de l'horizon céleste On les voit encore sur nos tables, quand la lumière colore de mille nuances, en les traversant, nos vases de cristal. C'est enfin cette même décomposition de la lumière qui fait ressembler à des diamants de toutes cou-

leurs les gouttes d'eau que la rosée du matin a suspendues sur l'herbe des prairies.

Par suite de cette décomposition de la lumière à travers le verre des lentilles, plus les microscopes étaient puissants, c'est-à-dire formés de plus fortes lentilles, plus les images produites étaient colorées et confuses. Newton regarda comme impossible l'obtention d'images nettes et non colorées. Selon lui, les lentilles qui ne donneraient pas d'images irisées, ou, comme on dit, les lentilles achromatiques, étaient impossibles à réaliser.

Cependant, en 1757, un opticien de Londres, nommé Dollond, réussit à construire des lentilles achromatiques. Il parvint à ce résultat en juxtaposant deux lentilles, l'une bi convexe en crown-glass , l'autre concave-convexe en flintglass. iMais ce n'est qu'en 1824 que ces lentilles, appliquées depuis longtemps à d'autres instruments d'optique, furent utilisées dans la construction du microscope, par M. Selligues. Dès lors, le pouvoir amplifiant du microscope alla rapidement en augmentant. On a fini par atteindre un grossissement de douze cents diamètres.

Composition et théorie du microscope composé. — Il nous reste à expliquer le mécanisme physique au moyen duquel on parvient, avec deux morceaux de cristal convenablement taillés, à découvrir aux yeux émerveillés de l'observateur tout un monde inconnu, et à dévoiler ainsi à l'homme une page admirable du livre de la création que ses sens lui dérobaient, et qu'a reconquise son génie.

Le microscope composé renferme un oculaire et un objectif, formés chacun d'une lentille biconvexe comme la lunette astronomique. C'est, en quelque sorte, la lunette astronomique, car il est aisé de comprendre que, puisqu'il s'agit avec le microscope d'amplifier les objets très-petits, un mécanisme physique analogue à celui de la lunette astronomique doit permettre d'obtenir ce résultat.

Dans le microscope, l'objet AB (fig. 89) étant très-près de l'objectif 0, une image amplifiée a h va se former par l'effet

LE MICROSCOPE

grossissant de la lentille biconvexe 0 de l'autre côté de l'objectif. Ensuite, l'oculaire P jouant, comme dans la lunette astronomique, le rôle de loupe, on obtient, en avant de la première image a b, une nouvelle image a' b' très-amplitiée et qui

Fig. 89.

produit ainsi l'effet grossissant qui permet d'examiner dans leurs moindres détails les objets que leur dimension excessivement faible empêchait de discerner à la vue simple.

Un microscope est donc un instrument au moyen duquel on regarde à travers une loupe, non pas un objet, mais l'image de cet objet déjà amplifiée par une lentille biconvexe.

Dans la figure 90, qui représente le microscope composé, on voit en I loculaire et en C l'objectif; B est le porte objet; A est une vis avec laquelle on fait mouvoir un miroir propre à éclairer, par la réflexion de la lumière que l'on fait tomber à sa surface, l'objet qu'on doit ol)server par transparence. En E est le bouton dune crémaillère manœuvrée par l'observateur, et qui sert à mettre l'image au lover de son œil.

OSu

Appliqué à une foule d'objets de la nature, le microscope charme nos yeux, étonne notre esprit, ravit notre imagination, devant les merveilles d'organisation qu'il nous révèle au sein des corps organisés. Un petit fragment de l'herbe de nos prairies, l'œil Microscope" composé. le plus impercei)tible d'un insecte, soumis à l'action de cet admirable instrument, nous découvrent tout un monde nou-

Fig. 90.

veau où s'agitent l'activité et la vie. Une goutte d'eau empruntée à un ruisseau chargé de quelques immondices végétales, une matière organique en voie de décomposition, laissent apparaître, si on les observe au microscope, des myriades d'êtres vivants, d'animaux ayant chacun une organisation parfaite, et accomplissant leurs fonctions jiiiysiologiques comme les grandes espèces ({ue nous connaissons. La révélation de ce monde invisible que les anciens ont ignoré est, pour les générations modernes, un motif de plus d'admirer la toute-puissance du Créateur.

Dans les sciences proprement dites, les applications du microscope sont nombreuses. Les cliimistes emploient cet instrument pour découvrir les crislaiix (jui rendent certains liquides

Fig. 91.

opalins ou nacrés, pour étudier leurs formes elles dillérencier d'autres substances analogues. Entre les mains du médecin, il peut servir à faire reconnaître diverses maladies par la seule inspection des liriuides vitaux : le sang, le lait, lurine. le mucus, la salive, etc. Il sert encore à mettre en évidence les lalsilications nombreuses auxciuelles peuvent être soumis le lil.

LE MICROSCOPE

la soie, la laine, etc., et les matières alimentaires, telles que l'amidon et les farines. Il sert enfm à mesurer les corps les plus ténus. On a pu, de cette manière, reconnaître ({ue la dimension des globules du sang n'est que de ji^ de millimètre de diamètre. Nos lecteurs apprendront sans doute avec une vive surprise que, grâce à certaines machines à diviser, on a pu exécuter dans le faible intervalle que mesure un millimètre, jusqu'à mille divisions égales. Quand on regarde au microscope un millimètre ainsi divisé en mille parties égales, on aperçoit très-nettement chacune de ces divisions. N'est-ce pas là un admirable résultat et un magnifique témoignage de la perfection des procédés de la science actuelle ?

Le microscom solaire est une simple lentille qui sert àamph-

Fig. 9-!. Microscope solaire.

her considérablement limage d un objet vivement éclairé au mo\en de la lumière solaire. On voit ici la ligure d'un micro-

scope solaire. Un faisceau de rayons de soleil estreçu dans une chambre entièrement obscure, au moyen d'une mince ouverture circulaire percée dans le volet de la fenêtre. Ce faisceau éclaire trôs-vivement un objet étalé sur une lame de verre, et placé sur le passage des rayons solaires. Une lentille de verre, fixée dans le petit tube qui fait suite à l'objet, amplifie considérablement cet objet, qui, ainsi agrandi, vient se projeter et se peindre sur un écran noir. Les dimensions de cette image augmentent à mesure que l'on recule cet écran. On voit que le microscope solaire nest autre chose que la lanterne magique fortement éclairée par les rayons solaires. L'image obtenue offre un énorme développement, mais elle est indécise, et plus elle s'accroit en dimension, plus elle perd en netteté, comme il arrive pour les images de la lanterne magique.

LE BAROMETRE

PrincipG du baromitre : la pesanteur de l'air. — Conséquences du phénomène de la pesanteur de l'air. — Histoire de la découverte de la pesanteur de l'air et de la construction du baromètre. — Opinion de Galilée. — Torricelli découvre la cause de l'ascension de l'eau dans le tuyau des pompes. — Expériences de Pascal. — Construction du baromètre. — Baromètre à cuvette. • Baromètre à siphon. — Baromètre à cadran. — Usages du baromètre.

L'air est un gaz incolore et invisible, l'air est donc un corps; or tous les corps étant pesants, Tair est nécessairement doué de pesanteur.

Ce que le raisonnement indique, l'expérience le démontre avec certitude.

Prenez, comme l'indique la figure suivante, un vase de verre de forme sphérique, pourvu d'une garniture métallique et d'un robinet. Ce ballon étant plein d'air, par suite de son séjour dans l'atmosphère, attachez-le, par le crochet qui le surmonte, à un autre crochet fixé à la partie inférieure du plateau d'une balance, et dans le plateau opposé de cette balance placez des poids en suffisante quantité pour contrebalancer le poids du ballon plein d'air. L'équilibre de la l)alance étant ainsi établi, détachez le ballon; puis, au moyen

de la machine connue dans les laboratoires de pliysifjue sous le nom de machine pneumatique et qui sert à faire le vide, aspirez l'air qu'il renferme. Fermez le robinet du ballon de manière à empêcher l'air de rentrer dans son intérieur et suspendez-le de nouveau par son crochet, à la partie inférieure du plateau de la balance.

A'ous reconnaîtrez alors que l'équilibre qui existait avec le ballon plein d'air n'existe plus quand le ballon est vide d'air.

Pour le rétablir, il faut ajouter un certain nombre de poids. Ces poids , nécessaires pour rétablir l'équilibre détruit, représentent évidemment le poids de l'air enlevé de l'intérieur du ballon par la machine pneumatique. L'air est donc pesant.

On peut exécuter cette expérience dune manière inverse et arriver à la même conclusion. Commencez par faire le vide dans le ballon à l'aide de la machine pneumatique, fermez le robinet pour empêcher la rentrée de l'air dans son intérieur, attachez ce ballon vide d'air à la partie inférieure du plateau de la balance, et mettez celle-ci en équilibre au moyen de poids convenables placés dans le plateau opposé. Cela fait, ouvrez le robinet du ballon de manière à laisser revenir dans son intérieur l'air du dehors; vous verrez aussitôt l'équilibre de la balance se détruire ; le plateau qui contient le robinet avec sa charge d'air, descendra, n'étant plus tenu en é({uilibre par les poids de l'autre plateau. Il faudra, pour rétablir l'équilibre, ajouter de nouveaux poids dans le plateau opposé à celui du ballon. Si la capacité de ce ballon est exactement d'un litre, le poids nécessaire pour rétablir l'équilibre sera d'un gramme et trois décigrammes ; si sa capacité est de dix litres, le poids à ajouter sera de treize grammes. Donc l'air

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est pesant : il pèse un gramme et trois décigrammes par litre.

L'air étant pesant, il exerce nécessairement sur tous les corps placés à la surface de la terre une certaine pression. Le sol, les eaux, et en général tous les corps se trouvent pressés uniformément par la masse d'air qui repose sur eux. Si Ton prend une cloche pleine d'air et qu'on la place sur la surface de l'eau contenue dans une cuve, l'air enfermé dans l'intérieur de cette cloche presse l'eau recouverte par la cloche, et les autres parties du liquide non recouvertes sont soumises à la même pression. Mais si, par un artifice quelconque, on vient à supprimer l'air qui existe à l'intérieur de la cloche; si, par exemple, on épuise l'air de cette cloche par la succion, ou mieux au moyen d'une machine pneumatique (ce ^'^' ^^'

que l'on peut faire aisément en adaptant à une ouverture placée à la partie supérieure un tuyau qui communique avec la machine pneumatique), l'air étant chassé de l'intérieur de cette cloche, aucune pression ne s'exercera plus sur la partie de l'eau qu'elle recouvre. Mais comme lair extérieur comprime toujours le liquide placé hors de la cloche, et comme la pression qu'il exerce se transmet au liquide dans tous les sens, il forcera l'eau de la cuve à s'élever dans l'intérieur de la cloche, puisque nulle résistance ne s'oppose à cette ascension.

Si l'on remplace l'eau, dans l'expérience précédente, par un liquide plus pesant, le mercure par exemple, et qu'au lieu de la cloche on prenne un tube de verre long d'un mètre, ouvert à l'une de ses extrémités, et fermé à l'autre extrémité par un robinet assujetti dans une monture de cuivre, l'expérience donnera le môme résultat. Le robinet étant d'abord ouvert de manière à laisser à l'air atmosphérique un libre accès à l'intérieur du tube, le mercure se maintiendra à la même hauteur à l'intérieur et à l'extérieur du tube, parce que la pression exercée sur le liquide par l'air contenu à l'intérieur du tube est la même qui presse, à l'extérieur, la surface du

reste du mercure. Mais si, à l'aide d'un tuyau flexible adapté au robinet B qui surmonte le tube de verre, on met l'extrémité supérieure du tube de verre en communication avec une machine pneumatique, et que, faisant jouer cette machine, on épuise l'air contenu dans l'intérieur du tube, cet air étant enlevé, aucune pression ne s'exerce plus à l'intérieur du tube, et comme l'air extérieur continue de près ser dans tous les sens la surface de l'eau, il force, par cette pression qui n'est contre-balancée par rien, le mercure à s'élever à l'intérieur du tube. Dans ces conditions, le mercure s'élève et reste suspendu à une hauteur d'environ 76 centimètres en moyenne, parce que le poids de toute la colonne d'air atmosphérique est une force exactement suffisante pour faire équilibre à une colonne de mercure ayant la même surface et une hauteur de 76 centimètres. On peut donc dire que l'air exerce sur tous les corps placés à la surface de la terre une pression qui est exactement re- Fig. 95. présentée par le poids d'une colonne de mercure ayant pour hauteur 76 centimètres et pour base la surface du corps considéré.

Le petit appareil que nous venons de décrire, c'est-à-dire le tube de verre reposant sur une cuvette contenant du mercure et dans lequel on peut faire le vide à l'aide de la machine pneumatique ou par un autre moyen, renferme tout le principe du baromètre, c'est-à-dire de l'instrument qui sert à traduire, par son effet, et à mesurer exactement la pression que l'air atmosphérique exerce à la surface de la terre et des eaux. Le baromètre n'est autre chose, en effet, qu'un tube de verre fermé à son extrémité supérieure, dont on a chassé l'air, et à l'intérieur duquel le mercure s'élève par l'action de la pression atmosphéri(|ue. On verra plus loin comment, dans la pratique, on parvient, par le plus simple des moyens, à chasser l'air de l'intérieur du tube du baromètre. Nous nous contentons de poser ici le principe général sur lequel l'instrument est fondé.

Les anciens croyaient, assez vaguement, au phénomène de la pesanteur de l'air. Il était assez difficile de mettre ce fait en doute en présence des puissants résultats mécaniques produits par les mouvements de l'atmosphère ; les effets produits par le vent auraient suffi pour en établir l'évidence. x\ristote admettait donc, avec les philosophes de son temps, le fait de la pesanteur de l'air, mais il n'allait pas plus loin, et ne savait pas tirer de ce principe la plus légère déduction pour l'explication des phénomènes naturels.

Pour expliquer le fait de l'ascension de l'eau dans le tuyau des pompes aspirantes, et cet autre fait, plus simple, que l'eau s'élève dans l'intérieur d'un tube ouvert à ses deux extrémités quand on le plonge dans l'eau et qu'on aspire par l'extrémité opposée, les anciens admettaient le principe de Vhorreur du vide. Si l'eau, disait-on, s'élève à l'intérieur du tuyau d'une pompe aspirante, si elle monte dans un tube ouvert à ses deux bouts, plongeant dans l'eau par un de ses bouts, et à l'extrémité duquel on aspire l'air avec la bouche, c'est que la nature a horreur de tout espace vide. Quand le jeu de la pompe aspirante a soutiré l'air existant dans ce tuyau et produit ainsi le vide dans cette capacité, quand, par la succion, on a extrait l'air d'un tube plongeant dans l'eau, l'eau, disait-on, se précipite aussi à l'intérieur de ce tube, parce qu'il ne peut jamais exister sur la terre le moindre espace vide, en vertu de la répulsion de la nature pour le vide et de son affection pour le plein. Ceci nous donne un exemple de la manière vicieuse dont les anciens, si remarquables pourtant dans le raisonnement des choses abstraites, envisageaient les phénomènes du monde physique, et des hypothèses erronées qu'ils mettaient en avant pour les expliquer, quand ils jugeaient nécessaire de s'en occu[)er, ce qui arrivait rarement.

La scolastique, c'est-à-dire la philosophie du moyen âge, continua de professer cette étrange maxime de Ylwrreur du vide enii)runtée aux anciens, qui demeura en honneur jusqu'au milieu du dix-septième siècle.

Vers l'année 1630, des fontainicrs avaient construit, dans le palais du grand-duc de Florence, des pompes pour élever

les eaux de l'Arno. L'eau ne put parvenir jusqu'à l'orifice d'écoulement, parce que la hauteur de la colonne liquide élevée était de plus de trente-deux pieds. Ce phénomène était d'ailleurs connu des ouvriers fontainiers, qui n'ignoraient point que l'eau ne peut s'élever au delà de trente pieds dans le tuyau d'une pompe aspirante qui a plus de trente-deux pieds de hauteur verticale. Témoin de ce fait, et ayant cherché à l'expliquer, Galilée, malgré la profondeur de son génie, ne put s'affranchir des entraves de la théorie des anciens : n'osant rejeter la maxime de l'horreur du vide, il donna une explication presque aussi erronée de ce phénomène, Torricelli, jeune mathématicien romain, élève de Galilée, qui avait reçu communication des idées de ce savant sur la cause de l'ascension de l'eau dans le tuyau des pompes, fut peu satisfait de l'explication de son maître. Il cherche et découvrit la véritable cause de ce phénomène. Il l'attribua, avec juste raison, à la pression de l'air, qui, agissant sur l'eau, la force à s'élever dans le tuyau plongeant, lorsque cet espace a été dépouillé de tout air par le jeu des soupapes et du piston de la pompe aspirante.

Pour confirmer à ses propres yeux la vérité de cette explication, Torricelh fit une expérience capitale et qui devint l'origine de la construction du baromètre.

Le physicien romain pensa que si la pression de l'air extérieur était réellement la cause de l'ascension de l'air dans un tuyau vide d'air, la pression de l'air devrait élever un autre liquide que l'eau , et plus pesant que l'eau elle-même, à une hauteur moindre que Feau. Le mercure étant quatorze fois plus pesant que l'eau, Torricelli espéra que la pression de l'air extérieur soutiendrait le mercure dans un tube à une hauteur quatorze fois moindre, c'està-dire à vingt-huit pouces de long seulement. Il prit donc un tube de verre d'environ trente pouces de long, le remplit de

Fig. 96, Expérience de Torricelli.

mercure, boucha avec le doigt le tube plein de mercure, et le renversant dans un bain de mercure, comme le montre la figure 96, il retira le doigt. Tl ne vit pas alors sans une vive satisfaction le mercure se maintenir dans le tube ainsi disposé, à la hauteur exacte de vingt-huit pouces qu'indiquait sa théorie .

Cette expérience ne pouvait laisser aucun doute : l'ascension de l'eau dans un tube vide à une hauteur de trente- deux pieds était bien due à la pression de l'air, puisque, avec un autre liquide, la hauteur de la colonne maintenue en l'air par la pression de l'atmosphère était en raison inverse de la densité de ce liquide.

L'immortel philosophe français Biaise Pascal eut la gloire de mettre tout à fait en évidence le grand phénomène de la pesanteur de l'air, de manifester à tous les yeux la pression

que l'air exerce sur les liquides placés à la surface du globe, et d'expliquer ainsi une foule de phénomènes naturels dont rien n'avait encore permis de découvrir la cause.

Ayant eu connaissance, en 1646, de l'expérience de TorricelH, que nous venons de rapporter, Pascal la répéta à Rouen

avec un de ses amis, nommé Petit, intendant des fortifications de la ville. Ayant varié et étendu cette expérience, Pascal commença à partager l'opinion du mathématicien romain. Cependant, comme il trouvait l'expérience de ïorricelli trop indirecte comme preuve de la pesanteur de l'air, il conçut, par un trait de génie, le projet d'une autre expérience complètement décisive à cet égard.

« J'ai imaginé, écrivait Pascal, le 15 novembre 1647, à son beau-frère Périer, une expérience qui pourra seule suffire pour nous donner la lumière que nous cherchons, si elle peut être exécutée avec justesse. C'est de faire l'expérience ordinaire du vide plusieurs fois le même jour, dans un même tuyau, avec le même vif-argent, tantôt au bas et tantôt au sommet d'une montagne élevée pour le moins de cinq ou six cents toises, pour éprouver si la hauteur du vif-argent suspendu dans le tuyau se trouvera pareille ou différente dans ces deux situations. Vous voyez déjà, sans doute, que cette expérience est décisive sur la question, et que s'il arrive que la hauteur du vif-argent soit moindre au haut qu'au bas de la montagne (comme j'ai ])eaucoup de raisons pour le croire, quoique tous ceux qui ont médité sur cette matière soient contraires à ce sentiment, il s'ensuivra nécessairement que la pesanteur et pression de l'air est la seule cause de cette suspension du vifargent, et non pas l'horreur du vuide, puisqu'il est bien certain qu'il y a beaucoup plus d'air qui pèse sur le pied de la montagne que non pas sur le sommet; au lieu que l'on ne saurait dire que la nature abhorre le vuide au pied de la montagne plus que sur le sommet. »

Le Puy-de-Dôme, montagne située à peu de distance de Clermont en Auvergne, et haute de plus de cinq cents toises, fut choisie par Pascal pour vérifier le fait de la décroissance de la colonne de mercure dans le tube de Torricelli selon la hauteur des lieux.

Cet im]iortanl essai fut exécuté le 20 septembre 1648 par Périer, et donna le résultat prévu par le génie de Pascal. Au bas du Puy-de-Dôme, la hauteur du mercure dans le tube de Torricelli était de vingt-six pouces trois lignes et demie; au sommet du mont, cette hauteur n'était plus que de vingt-trois

Fig. 98. Pétier mesurant la hauteur de la colonng mercurielle, au bas de la montagne du Puy-de-D-'me.

pouces deux lignes; il y avait donc trois pouces une ligne et demie de différence entre les hauteurs du mercure au bas et au sommet de la montagne.

Cette magnifique expérience fut répétée bientôt après à Paris par Pascal lui-même, qui, ayant mesuré la hauteur du mercure dans le tube de Torricelli au bas et au sommet de la tour Saint-Jacques-la-Boucherie, haute alors de vingt-cinq toises, trouva une différence de plus de deux lignes entre ces deux mesures. C'est pour rappeler le souvenir de cette expérience célèbre que la ville de Paris a fait placer, en 1856, la statue de Pascal dans la tour restaurée de Saint-Jacques-la-Boucherie, située rue de Rivoli.

Ces expériences de Pascal établissaient avec une complète évidence le fait de la pression de l'air, et donnaient l'explication d'un grand nombre de phénomènes naturels : l'ascension de l'eau dans le tuyau des pompes, le jeu du siphon, celui du soufflet, de la seringue, etc.

Le tube de Torricelli, que Pascal avait employé dans ses immortelles expériences, fut conservé, à partir de cette époque et sans subir aucune modification dans sa forme, comme moyen de mesurer la pression de fair atmosphérique. Cet instrument, qui porte aujourd'hui le nom de baromètre, ne diffère en rien par son principe de celui dont se sont servis Torricelli et Pascal.

On donne au baromètre deux dispositions différentes, qui ont été toutes deux employées par Pascal : on construit le baromètre à cuvette et le baromètre à siphon, qui est d'un usage plus commode et d'un transport plus facile.

Baromètre à cuvette. — Pour construire un baromètre à cuvette, on prend un tube de verre d'environ 80 centimètres de longueur et de 5 à 6 millimètres de diamètre intérieur, fermé à l'une de ses extrémités. On le remplit à peu près à moitié de mercure, et on place ce tube contenant le mercure sur une grille inclinée et chargée de charbons ardents. Le mercure entre en él)ullition et laisse dégager, par cette ébullition, la petite quantité d'air et d'humidité qu'il contenait. Quand le

métal s'est re£peidi, on achève de remplir le tube de mercure, et on fait bouillir cette seconde colonne, sans chauffer la partie qui a déjà bouilli; on chasse ainsi tout l'air et toute l'humidité adhérents au mercure ou aux parois du verre.

Le tube étant ainsi rempli de mercure bien purgé d'air et d'humidité, on le renverse, l'ouverture en bas et en le tenant bouché au moyen du doigt, dans une cuvette pleine de mercure bien sec (fig. 99). L'air ayant été cliassé du tubs par le mercure

Fig. 99.

Fig. 100. Baruniètre à cuivre.

qui le remplissait entièrement, le liquide redescend en partie dans ce tube et s'y maintient à une certaine hauteur au-dessus de laquelle il n'existe plus d'air et qui est vide de tout corps ; c'est le vide baromèlrique.

Le tube et la cuvette dans laquelle ce tube repose sont alors dressés contre une planchette de bois verticale contenant une

échelle divisée en millimètres et destinée à indiquer très-exactement la hauteur de la colonne liquide au-dessus du niveau du mercure de la cuvette. Cette hauteur représente et mesure la pression exercée par l'air atmosphérique, car telle est la seule fonction de cet appareil. La hauteur de la colonne mercurielle, qui varie selon l'état de l'atmosphère est, en moyenne, de 76 centimètres; elle peut varier de 750 à 775 millimètres environ dans un même lieu et à une hauteur qui ne dépasse pas le niveau de la mer.

Baromètre à siphon. —Les indications du baromètre à cuvette ne sont pas d'une exactitude absolue'quand cet instrument présente la forme qui vient d'être décrite. En effet, lorsque , par l'augmentation de la pression de l'air, le mercure s'élève dans le tube, le niveau du mercure s'abaisse dans la cuvette, par conséquent le zéro, ou le point de départ de l'échelle de mesure, n'est plus exact : il est au-dessus de la" hauteur qu'il devrait occuper. Pour remédier à ce grave inconvénient, on donne au baromètre la forme dite à siphon, qui a été imaginée par Pascal.

Le baromètre à siphon est formé d'un tube de verre à deux branches recourbées et inégales : la plus courte est ouverte et reçoit la pression de lair ; la plus longue est fermée, elle est d'une hauteur d'environ 80 centimètres.

Pour comprendre cette forme du baromètre , il faut se rappeler le principe de physique que l'on énonce en disant que deux fluides de densité inégale étant placés dans deux vases communiquant librement entre eux, les hauteurs occupées par chacun de ces fluides dans chaque vase sont en raison inverse de la densité de ces fluides.

Le tube bac peut être considéré comme un vase contenant deux fluides de densité différente : le mercure dans la branche la plus longue, et dans la plus petite l'air atmosphérique, c'est-à-dire la colonne d'air ayant pour base la surface b et pour hauteur la hauteur de l'atmosphère. Quand la densité, et par conséquent la pression de lair, vien-

dra à varier, la hauteur de la colonne de mercure dans la grande branche variera également et traduira ainsi la mesure de cette pression.

Dans le baromètre à siphon, l'éclielle disposée contre le tube de verre n'indique pas directement la pression atmosphérique ; il faut prendre la hauteur m c du mercure dans la plus longue branche, et la hauteur m h du mercure dans la plus

|ii|||li:i

Fig. 102. Baromètre à siphon.

courte branche, el retrancher cette dernière quantité de la première : la différence des deux nombres représente la pression de l'air évaluée en millimètres.

Le baromètre à cadran, im:iginé par le physicien anglais ^Robert Hooke, dans la seconde moitié du dix-septième siècle, est un baromètre à siphon disposé de manière à représenter à l'extérieur, au moyen d'une aiguille mobile sur un cadran.

les mouvements du mercure'correspondant aux variations de la pression de l'air. Sur le mercure de la courte branche flotte un cylindre de fer exactement équilibré par un poids; ce cylindre est attaché à un fil qui se replie sur une poulie. Selon que le mercure monte ou descend, la poulie tourne dans un sens ou dans un autre, et une aiguille qui est attachée à cette poulie parcourt la circonférence d'un cadran gradué.

La figure 103 représente le baromètre à cadran vu par derrière, avec son flotteur de fer et la poulie, pour faire com-

F'g. 103. Baromètre à cadran.

Fitr. lUi. iji.ioia irc ,i CiiUran a\t

ju aiguille.

prendre le petit artifice sur lequel reposent les indications de cet instrument. La figure 104 montre le baromètre à cadran tel qu'il est monté et installé, pour dissimuler au dehors le tube de verre et son petit mécanisme. L'aiguille seule est apparente au dehors, pour traduire les indications de l'instrument.

On admet généralement qu'un air très-sec, une atmosphère très-pure, c'est-à-dire le beau temps, ont pour résultat de faire élever la colonne barométrique, et que la pluie ou un air chargé d'humidité fait baisser le baromètre. On trouve ces indications sur les baromètres d'appartement. Ces relations sont assez souvent vraies, car un air chargé de vapeur deau diminue de densité, la vapeur d'eau étant plus légère que l'air % et par conséquent exerce moins de pression sur le mercure contenu dans le réservoir : dès lors le mercure redescend en partie dans le tube. Cependant, comme une foule d'autres influences, et surtout les vents, font varier la colonne barométrique, ces indications sont souvent trompeuses.

Ce serait une erreur de penser que l'usage essentiel du baromètre réside dans son emploi pour reconnaître d'avance les variations du temps, c'est-à-dire le beau temps ou la pluie. Ce n'est là qu'une application de peu d'importance et qui n'a rien de bien scientifique. Le véritable usage du baromètre, c'est d'apprécier la pression, c'est-à-dire le poids de l'air, d'évaluer les modifications continuelles qui se produisent dans cette pression. Ces variations sont indispensables à connaître, tant pour les expériences des physiciens occupés à mesurer des gaz, que pour la connaissance des phénomènes atmosphériques qui se passent sur notre globe.

Le baromètre sert encore à mesurer la hauteur des montagnes. En effet, plus on s'élève au-dessus de la terre, moins la colonne d'air dans laquelle on se trouve exerce de pression, puisque sa masse a diminué. Dès lors le baromètre qui traduit la pression de l'air peut aussi servir à déterminer l'altitude des lieux. C'est là un important usage de cet instrumant.

Par les mêmes motifs, le baromètre sert àl'aéronaute, flottant dans les airs avec son ballon, à reconnaître la hauteur à laquelle il se trouve dans l'atmosplière. Quand le ballon

1. Nous avons déjà vu que 1 litre d'air pèse 1 f% 3; 1 litre de vapeur d'eau pèse seulement Of%ii\ ; en d'autres termes, 1 représentant la densité ou le poids spécifique de l'air, 0,G-2 représente la densité ou le poids spécifique de la vapeur d'eau. La vapeur d'eau est de près de moitié moins pesante que l'air, à volume égal.

s'élève, le mercure du baromètre baisse ; quand le ballon descend, le baromètre s'élève : en tenant les yeux fixés sur la colonne mercurielle, l'aéronaute est donc averti du sens vertical de son mouvement dans l'air.

Pour les observations barométriques à faire pendant les vovages, on a donné au baromètre à cuvette une disposition particulière qui en rend le transport facile. On nomme baro-

Fig. 105. Baromètre de Fortin.

mètre de Fortin, le baromètre à cuvette modifié par ce physicien dans le but de rendre plus faciles son déplacement et son transport pendant les voyages.

Le tube de verre contenant le mercure est renfermé dans une gaine de laiton, qui laisse feulement apercevoir, à travers une fente pratiquée à sa partie supérieure, la colonne

mercurielle. C'est là qu'est placée l'échelle servant à mesurer la hauteur de la colonne barométrique. L'instrument se renferme dans trois baguettes creuses qui permettent de le transporter sans crainte de le briser, et ces baguettes creuses servent aussi de trépied, pour soutenir l'instrument quand on veut le mettre en observation.

LE THERMOMETRE.

Cornélius Drebbel, inventeur du thermomètre. — L'Académie del Cimento perfectionne le thermomètre de DrebbeL — Adoption des points fixes pour la graduation du thermomètre. — Thermomètre de Newton. — Thermomètre d'Arnontons. — Thermomètre de Fahrenheit. — Thermomètre de Réaumur. — Thermomètre centigrade. — Manière de construire le thermomètre. — Sa graduation. — Thermomètre à alcool. — Thermomètre à air et thermomètre métallique.

Le thermomètre, ou instrument qui sert à mesurer les variations de la chaleur, est d'invention moderne, car les principes sur lesquels reposent sa construction et son usage appartiennent à la physique pure, science que les anciens ont complètement ignorée. C'est dans les premières années du dix-septième siècle , époque où s'accomplit la véritable création des sciences physiques, que fut construit le premier thermomètre. Cornélius Drebbel, savant hollandais, mort en 1634, fut l'inventeur de cet instrument, dont on se servit pour la première fois en Allemagne, en 1621. L'appareil de Drebbel était toutefois singulièrement imparfait; c'était plutôt le rudiment du thermomètre que le thermomètre lui-même. Il consistait en un simple tube de verre fermé à son extrémité supérieure et contenant de l'air ; ce tube plongeait verticale-

ment dans un liquide, par son extrémité ouverte. Par lelTet des variations de température de Tair extérieur, ce liquide s'élevait ou s'abaissait à l'intérieur du tube. Une règle, munie de divisions égales, placées le long du tube, portait les degrés de l'instrument. Les indications du thermomètre de Urebbel n'avaient rien de scientifique, sa graduation, tout arbitraire, n'étant fondée sur aucun principe rigoureux.

Au dix-septième siècle, il existait à Florence une association scientifique composée de physiciens éminents, l'Académie del Cimenta, l'une des premières compagnies savantes qui aient paru en Europe. Vers le milieu du dix-septième siècle, divers membres de cette Académie perfectionnèrent l'instrument inventé par le Hollandais Drebbel. Le réservoir du liquide dans lequel plongeait le tube de Drebbel fut supprimé, et le liquide fut placé tout entier dans un tube de verre fermé à ses deux bouts. De cette manière, le corps destiné à indiquer, par sa dilatation, les variations de la température, n'était plus l'air, comme dans le thermomètre hollandais, mais bien un liquide, et cette substitution offrait divers avantages.

Le liquide adopté par les académiciens del Cimenta était l'alcool que l'on colorait avec un peu de carmin. Pour diviser l'échelle du thermomètre, on avait adopté un point de départ constant : c'était la hauteur à laquelle s'arrêtait l'alcool quand on le plaçait dans une cave. On divisait ensuite en 100 parties égales la partie du tube située au-dessus de ce point, et l'on divisait également en 100 degrés égaux la partie du tube située au-dessous de ce même point.

Le thermomètre de l'Académie del Cimenta fut employé par les physiciens pendant une grande partie du dix-septième siècle; mais il présentait un vice essentiel : c'était sa graduation, dont le point de départ était arbitraire, car la température d'une cave varie selon les localités. 11 résultait de là que les instruments employés par les physiciens des divers pays n'étaient nullement comparables entre eux, c'est-à-dire ne marquaient pas le môme degré pour une même température. 11 fallait nécessairement découvrir et adopter, pour en faire la base de réchelle du thermomètre, un point iixe fondé sur un phénomène naturel, facile, par conséquent, à produire en

tous lieux. Un professeur de Padoue, nommé Renaldini, démontra le premier la nécessité de rejeter les points de départ arbitraires et variables dans la construction des thermomètres: il proposa d'adopter des points fixes pour l'échelle de cet instrument.

Renaldini, qui avait parfaitement posé le principe théorique de la nécessité des points fixes, n'avait su qu'incomplètement réaliser dans la pratique cette importante idée. C'est le grand physicien Newton qui exécuta, en 1701, le premier thermomètre à indications comparables; depuis cette époque, cet instrument fut désigné sous le nom de thermomètre de Neicton.

Le thermomètre de Newton était un tube de verre entièrement purgé d'air, fermé à son extrémité supérieure, et terminé, à sa partie inférieure, par un réservoir sphérique ou cylindrique. Ce tube contenait de l'huile de lin, qui s'élevait à peu près jusqu'à la moitié du tube. Les points fixes de cet instrument étaient : pour le terme supérieur, la température du corps humain, qui est sensiblement constante à toutes les latitudes et dans tous les climats ; et pour le terme inférieur, le point où le liquide s'arrêtait quand on maintenait l'instrument dans de la neige. On divisait en douze parties l'espace contenu entre ces deux points fixes, et l'on prolongeait les mêmes divisions au-dessus et au-dessous de ces deux points.

Guillaume Amontons, habile physicien français du dix-septième siècle, et qui fit partie de l'ancienne Académie des sciences de Paris, aux premiers temps de sa fondation par Colbert, proposa de substituer au thermomètre de Newton un thermomètre à air; il revenait ainsi aux dispositions primitivement adoptées par Cornélius Drebbel. Amontons adopta comme point fixe, pour le terme supérieur de son thermomètre, la température de l'eau bouillante, quil avait le premier reconnue comme un terme absolument constant.

Le thermomètre à gaz dAmontons rendit de grands services aux physiciens. Seulement, comme les gaz se dilatent considérablement par la chaleur, les degrés de cet instrument occupaient un grand espace, ce qui obligeait à donner à l'appareil une longueur qui devenait gênante pour les expériences. En outre, le point fixe inférieur n'avait pas la constance exigée

pour la précision et la comparal)ilité des indications : c'était toujours le terme adopté par Newton, c'est-à-dire le degré de froid propre à la neige, et comme la neige, dans différentes conditions, varie dans sa température, ce point de départ manquait d'exactitude.

Gabriel Fahrenheit, constructeur d'instruments à Dantzig, modifia, avec le plus grand bonheur, le thermomètre de Newton en substituant le mercure à l'huile employée par le physicien anglais, et en adoptant pour point fixe la température de l'ébullition de 1 eau, terme d'une exactitude physique irréprochable, emprunté au thermomètre à air d'Amontons. C'est en 1714 que Fahrenheit commença à construire ses thermomètres. Dans les premiers instruments sortis de ses mains, l'artiste de Dantzig avait fait usage d'alcool comme liquide thermométrique; mais, quelques années après, il adopta exclusivement le mercure, liquide qui présente des avantages inappréciables pour mesurer la chaleur, en raison de l'uniformité de sa dilatation, et parce qu'il n'entre en ébullition qu'à une température très-élevée, ce qui permet de l'employer à la mesure des températures très-hautes.

Le thermomètre de Fahrenheit consistait donc en un tube de verre fermé à sa partie supérieure, terminé par un réservoir et contenant du mercure. Le point fixe supérieur était le point où le mercure s'arrêtait quand on plaçait l'instrument dans la vapeur de l'eau bouillante; le terme inférieur, le point où le mercure s'arrêtait quand on laissait séjourner linstrument au milieu d'un mélange frigorifique particulier formé de neige et de sel ammoniac, mélange fait d'ailleurs dans des proportions dont l'artiste allemand s'est toujours réservé le secret. L'intervalle entre ces deux points fixes était divisé en 212 parties égales, qui représentaient les degrés du thermomètre. *

Le thermomètre de Fahrenheit est encore en usage aujourd'hui en Allemagne et en Angleterre.

Le point l\xe inférieur, ou le zéro du thermomètre de Fahrenheit, étant difficile à retrouver par d'autres que par le constructeur allemand, Réaumur, physicien et naturaliste français, membre de l'Académie royale des sciences de Paris,

proposa, vers 1730, d'adopter le terme de la glace fondante pour le zéro du thermomètre, et de diviser en 80 parties égales la partie de cet instrument comprise entre ces deux points. A partir de 1750, le thermomètre de Réaumur devint, en France, d'un usage universel.

C'est un physicien d'Upsal, en Suède, nommé Celsius, qui proposa, en 1741, de diviser en 100 parties égales, au lieu de 80, l'échelle du thermomètre de Réaumur. Depuis cette époque, cet instrument n'a pas reçu de modifications qui touchent au principe de sa construction. Le thermomètre centigrade est le seul qui soit aujourd'hui usité en France.

Voici les diverses opérations qu'il faut exécuter pour construire un thermomètre et le graduer.

On prend un tube de verre d'un diamètre intérieur extrêmement fin, d'un diamètre dit capillaire, c est-à-dire qui ne dépasse pas l'épaisseur d'un cheveu. On commence par s'assurer, par des moyens convenables, que son canal est sensiblement le même dans tous les points, afin que les degrés que l'on tracera plus tard sur ce tube renferment des volumes de mercure parfaitement égaux. Quand on a reconnu que le tube choisi présente sensiblement la même capacité dans toute sa longueur, on souffle en boule son extrémité à l'aide de la lampe d'émailleur, ou bien l'on y soude un morceau de tube cylindrique d'un diamètre plus fort, et l'instrument a dès lors la forme représentée par l'une des deux ligures ci-dessous (fig. 106).

Il s'agit maintenant d'introduire dans ce tube le liquide thermométrique. Cette opération présente quelques difficultés, car l'extrême petitesse du diamètre du tube s'oppose à ce qu'on puisse y verser ce liquide directement, avec un entonnoir, par exemple ; ce tube est si étroit que le mercure et l'air ne peuvent s'y mouvoir en même temps, le premier pour y entrer, le second pour en sortir. Voici l'un des moyens qui sont employés pour introduire le mercure dans le tube capillaire du thermomètre.

On chauffe sur une lampe à esprit-de-vin le réservoir du tube; 1 air ((u'il contient, se dilatant considérablement par

Fig. li;6.

Fig. 107.

Faction de la chaleur, s'échappe en partie du tube qui finit par ne contenir, à cette température, qu'un air très-dilaté et par conséquent d'une faible tension. On plonge alors la pointe ouverte du tube, encore chaud, dans le mercure qu'il s'agit d'introduire, comme le représente la figure 107. Par le refroidissement, l'air contenu dans l'intérieur du tube a perdu son élasticité, il n'est plus capable de faire équilibre à la pression atmosphérique extérieure, ([ui dès lors agissant comme dans le baromètre, force par sa pression le mercure à s'élever dans l'intérieur du tube thermométrique. En relevant le tube, on fait descendre sans difticulté à l'intérieur du réservoir la petite quantité de mercure ainsi introduite dans le tube. On répète alors la même opération, pour introduire une plus grande quantité de mercure. On fait ensuite bouillir, à laide d'une lamjjc à alcool, le mercure qui occupe une partie du réservoir ; les vapeurs de mercure provenant de l'ébullition du liquide chassent tout l'air du tube et prennent sa place; si l'on plonge alors de nouveau la pointe ouverte du tube dans le bain de mercure, les vapeurs du mercure, s'étant condensées par le refroidissement à l'intérieur du tube, laissent le

vide dans cette capacité; dès lors la pression de lair atmosphérique fait élever le mercure à l'intérieur du tube, qui se trouve ainsi entièrement rempli.

Il s'agit maintenant de fermer le tube sans y laisser aucune trace d'air, car sa présence gênerait les mouvements du mercure dans l'instrument une fois construit. Pour cela, on chauffe, à l'aide d'une lampe à alcool, le réservoir contenant le mercure. Par l'effet de la chaleur, le métal se dilate; par cette augmentation de volume, il remplit toute la capacité intérieure du tube et déborde même en partie à l'extérieur. En ce moment, c'est-à-dire lorsque le tube est entièrement occupé par le mercure dilaté, et par conséquent ne contient pas trace d'air, on dirige, à l'aide d'une lampe et d'un chalumeau pareil à celui des orfèvres, un dard de flamme sur l'extrémité du verre, qui fond et ferme ainsi l'orifice du tube, toujours plein de mercure. Quand l'instrument s'est refroidi, le mercure, revenu, par le refroidissement, à son volume primitif, n'occupe plus qu'environ la moitié du tube, ce qui laisse une certaine latitude aux variations de la colonne thermométrique pour les usages de l'instrument. L'espace libre audessus de la colonne thermométrique étant entièrement vide, c'est-à-dire privé d'air, le métal ne doit rencontrer aucune résistance capable de gêner son mouvement de dilatation ou de retrait.

Il s'agit maintenant de graduer, c'est-à-dire de diviser en parties égales, le thermomètre construit comme nous venons de l'indiquer.

On détermine le point fixe inférieur ou le zéro, à l'aide de la glace fondante.

Dans un vase rempli de glace pilée et disposé comme l'indique la figure 108, on place le thermomètre jusqu'à la moitié de la hauteur de sa tige; au bout d'un quart d'heure on marque, à l'aide d'une pointe de diamant, le point où le mercure s'est arrêté : ce sera le zéro du thermomètre.

Le point fixe supérieur s'obtient en exposant le tube à la température, non de l'eau bouillante elle-même, car les différentes couches de l'eau en ébullition n'ont point la même température (les plus inférieures sont plus chaudes que les

supérieures), mais en l'exposant à l'action de la vapeur d'eau bouillante dont la température est toujours la même quand on se place dans les conditions physiques voulues.

La figure 109 représente létuve à vapeur qui sert à obtenir le point fixe supérieur du thermomètre. On voit que, par un

Fig. 108.

Manière de fixer le zéro

du thermomètre.

Fig. 109.

Étuve à vapeur d'eau bouillante pour fixer le loo» degré du thermomètre.

bouchon qu'il transperce, le tube de l'instrument est soutenu au-dessus d'une espèce de boîte métallique AB, surmontée d'un tuyau CD. Une certaine quantité d'eau contenue dans la boite AB, que l'on place au-dessus d'un fourneau allumé, fournit de la vapeur qui vient remplir le tuyau CD, dans lequel le thermomètre est suspendu. Au bout de dix minutes environ, la colonne de mercure étant devenue stationnaire, on marque, avec une pointe de diamant, le point où le mercure s'est arrêté : ce sera le centième degré de l'échelle thermométrique.

La dernière opération consiste à diviser en 100 parties égales l'intervalle compris entre les deux points fixes. Quelquefois, et c'est le procédé le plus exact, on exé:ute ces divisions sur le verre même de la tige de l'instrument; les thermomètres dont on fait usage dans les laboratoires de physique et de chimie ont leur échelle ainsi graduée sur le verre. Mais, pour les thermomètres d'appartement, on se con-

tente de fixer le tu])e sur une petite planche de bois, de métal ou de porcelaine. On marque zéro en face du trait laissé par le diamant correspondant à la glace fondante, et 100 degrés au point qui correspond à la température de l'ébullition de l'eau. Ensuite, à l'aide d'une machine à diviser, on partage l'entre-deux en 100 parties égales, qui représenteront les degrés du thermomètre, et, s'il est nécessaire, on prolonge ces mêmes divisions au-dessus et au-dessous de ces deux points. On construit le thermomètre à alcool à peu près comme le

thermomètre à mercure, mais on ne saurait procéder de lu même manière pour diviser l'échelle de cet instrument. En effet, l'alcool ne jouit pas, comme le mercure, de la précieuse propriété de se dilater uniformément entre zéro et 100 degrés, c'est-à-dire d'augmenter de volume dans la^'proportion

exacte de la chaleur qu'il reçoit. L'irrégularité de la dilatation de lalcool oblige de se servir d'un bon thermomètre à mercure pour lixer sur le thermomètre à alcool en construction un certain nombre de points correspondant à des températures distantes entre elles de huit à dix degrés. On subdivise ensuite en parties égales l'intervalle compris entre les points du raccord qui ont été déterminés par le secours du thermomètre à mercure.

On voit, par ces détails, que le thermomètre à alcool doit donner des indications moins rigoureuses que celles du thermomètre à mercure. C'est donc à ce dernier instrument qu'il faut toujours recourir pour la mesure exacte de la température des corps. Le thermomètre à alcool présente néanmoins une supériorité sur le thermomètre à mercure, quand il s'agit d'évaluer des températures très-basses. En effet, le mercure se congèle à 39 degrés centigrades au-dessous de zéro, l'alcool, au contraire, ne se congèle jamais ; le thermomètre à alcool est donc le seul dont on doive faire usage pour observer des températures très-inférieures à zéro.

C'est avec des liquides, le mercure et l'alcool, que sont construits, comme on vient de le voir, les thermomètres usuels. Cependant les physiciens font quelquefois usage de thermomètres construits avec des gaz et des corps solides. Le thermomètre à air est assez souvent employé dans les recherches des physiciens; un thermomètre métallique a été imaginé, bien qu'il soit peu employé. Nous devons nous borner à mentionner ici l'existence de ces deux instruments, dont l'invention et l'application ont été faites par les physiciens de notre époque.

LA VAPEUR

LA VAPEUR

Principe général de l'action mécanique de la vapeur. — Machines à vapeur à condensation et sans condensation. — Classification des machines à vapeur.

— Machines à vapeur fixes. — Historique. — Denis Papin. — Xewcomen et Cawley. — Machine de Newcomen. — Perfectionnement de la machine de Newcomen. — Travaux de James Watt. — Découverte de la machine à vapeur à double effet. — Découverte des machines à haute pression. — Perfectionnement de la machine à vapeur depuis Watt. — Description des machines à vapeur fixes. — Machines de navifjalion. — Historique. — Denis Papin. — Le marquis de Jouffroy. — Robert Fulton. — La navigation à vapeur aux Etats-Unis. — La navigation à vapeur en Europe. — Description des machines à vapeur qui servent à la navigation. — Moyens propulseurs ; les roues à aubes; l'hélice. — Systèmes de machines à vapeur employés sur les bateaux à roues. — Systèmes de machines à vapeur employés sur les bateaux à hélice.

— Locomolires. — Historique : Olivier Evans. — Trevithick et Vivian. — Origine des chemins de fer actuels. — Chemins à rails de bois dans les mines et les manufactures de l'Angleterre. — Découverte de l'adhérence des roues sur les rails de fer. — Découverte des chaudières tubulaires. — Concours de locomotives à Liverpool. — Description de la machine à vapeur dite locomotive. — Voie ferrée. — Wagons. — Freins. — Locomobiles. — Description de la machine à vapeur locomobile.

Tous nos jeunes lecteurs ont été témoins des effets extraordinaires de la vapeur employée comme force motrice, et sans nul doute chacun d'eux a désiré se rendre compte de son action. (Juand on entre dans une usine mécanique, quand on assiste à ce spectacle étonnant d'un moteur unique distribuant

la force dans les différentes parties d'un atelier, soulevant les fardeaux les plus lourds, mettant en mouvement des masses énormes et triomphant de toutes les résistances qu'on lui oppose; — lorsque, embarqué sur un bateau à vapeur, on voit les roues de ce bateau, tournant avec une rapidité excessive, fendre avec force les eaux d'un fleuve ou les flots de l'Océan, et, sans le secours des voiles, s'avancer contre les courants et les vents contraires ; — lorsque, emporté sur les rails d'un chemin de fer, on voit une locomotive, lançant des torrents de vapeur sur son passage, tramer après elle, et comme en se jouant, de longs convois pesamment chargés; — quand on voit, en un mot, les applications innombrables de la machine à vapeur, devenue l'agent indispensable et comme l'âme de l'industrie moderne, après le sentiment naturel de la reconnaissance envers Dieu qui accorde à l'homme la possession d'une telle puissance, il s'élève dans notre esprit l'impérieux désir de connaître exactement le mécanisme physique qui donne les moyens d'accomplir toutes ces merveilles. C'est ce désir que nous allons essayer de satisfaire, en exposant les principes, les règles et les faits sur lesquels repose l'emploi mécanique de la vapeur dans la série infiniment variée de ses applications. Nous rappellerons en même temps les noms des hommes de génie qui, par leurs efforts successifs, ont doté l'humanité de cet inappréciable bienfait.

L'emploi général de la vapeur d'eau comme force mécanique repose sur un principe simple et facile à comprendre.

Les gaz et les vapeurs, quand on les tient enfermés dans un espace clos, pressent très-fortement contre les parois de l'enceinte qui les resserre. Comme les vapeurs de tous les liquides, la vapeur d'eau, maintenue dans un espace clos, jouit d'une énorme force de pression.

Si l'on fait bouillir de l'eau dans une marmite exactement fermée par son couvercle, au bout de quebfues minutes d"ébuUition, la vapeur d'eau qui se forme au sein du liquide bouillant, surmontant le poids du couvercle, le soulève et s'échappe dans l'air.

Si l'on enferme dans une bombe métallique creuse une petite quantité d'eau, qu'on ferme exactement, à l'aide d'un

LA VAPEUR

bouchon à vis métallique, l'orifice de la bombe, et (ju'on la place en cet état au milieu d'un feu ardent, la vapeur formée par Tébullition du liquide à l'intérieur de cet espace, ne trouvant aucune issue pour s'échapper au dehors, brise violemment l'enveloppe métallique, et en projette au loin les éclats avec une bruyante et dangereuse explosion.

Ces faits, bien connus de tout le monde, établissent suffisamment la grande puissance mécanique dont jouit la vapeur des liquides resserrée dans un espace clos. Mais il est évident que l'on doit pouvoir tirer un parti utile de cette puissance, lorsque, sans atteindre la limite à laquelle elle produit ces effets de destruction , on la dirige par l'intelligence et par l'art. Xous allons voir quels sont les moyens dont on fait usage pour tirer parti, dans les machines dites à vapeur, de la force qui réside dans la vapeur de l'eau bouillante.

Si l'on adapte à une chaudière pleine d'eau que l'on peut porter à l'ébullition à l'aide d'un fourneau F, un tube T qui dirige la vapeur de la chaudière dans un cylindremétalli(jue creux ce, parcouru parunpiston glissantàfrottementdans son intérieur, il est évident que la vapeur arrivant par le tube TR à la partie inférieure du cylindre au-dessous du piston, forcera par sa pression le piston às'éleverjusqu'au haut du cylindre. Si l'on interrompt alors l'arrivée de la vapeur au-dessous du piston, et que, ouvrant le robinet E, on permette à la vapeur qui remplit cet espace de s'échapper dans l'air extérieur, et qu'en même temps, en ouvrant un second tube IV, on fasse arriver de nouvelle vapeur au-dessus du piston, la pression de cette vapeur, s'exerçant de haut en bas, précipitera le piston jusqu'au bas de sa course, puisqu'il n'existera plus, au-dessous de lui,

Fig- m. Principe général de la machine à vapeur.

de résistance capable de contrarier l'eiTort de la vapeur. Si Ton renouvelle continuellement cette arrivée alternative de la vapeur au-dessous et au-dessus du piston, en donnant à chaque fois issue à la vapeur contenue dans la partie opposée du cylindre, le piston, ainsi alternativement pressé sur ses deux faces, exécutera un mouvement continuel d'élévation et d'abaissement dans l'intérieur du cylindre.

Il est facile de comprendre maintenant que si le levier P, attaché à la tige de ce piston par sa partie inférieure, est fixé par sa partie supérieure à la manivelle de 1" arbre tournant d'un atelier A, l'action continue de la vapeur aura pour résultat d'imprimer à cet arbre un mouvement continuel de rotation. Le mouvement de cet arl)re pourra ensuite, à l'aide de courroies et de poulies, être transmis aux nombreuses machines ou outils distribués dans les différentes pièces d'une usine.

lîeaucoup de machines à vapeur sont construites par la simple application du })rincipe général que nous venons d'exposer. On désigne ces machines à vapeur sous le nom de machines à haute pression. Elles se réduisent à un cyl indice métallique dans lequel la vapeur vient presser alternativement les deux faces opposées du piston, et s'échappe ensuite dans l'air.

Il est cependant une seconde manière de tirer parti de la force élastique de la vapeur. Toute vapeur se condense, c'està-dire revient à son éiat primitif, dès qu'elle se trouve exposée à une température inférieure à celle du lieu où elle s'est formée. Partant de ce principe, au lieu de rejeter la vapeur dans l'air après chaque oscillation du piston, comme nous venons de le montrer dans l'appareil précédent, on la condense à l'intérieur de l'appareil, et voici comment cette condensation donne naissance à un effet mécanique.

Si. au lieu de laisser perdreau dehors la vapeur d'une machine quand elle a produit son effet, on la dirige, au moyen d'un tube, dans un espace continuellement refroidi par un courant d'eau, la va])eur. en arrivant dans cet espace, se condensera et repassera immédiatement à l'état liquide : par suite de cette condensation, le vide existera à l'intérieur du

LA VAPEUR. 1C9

cylindre. N'éprouvant plus de résistance au-dessous de lui, le piston obéit facilement à la pression que la vapeur exerce sur sa face supérieure, et il descend jusqu'au bas du cylindre. Si Ion répète continuellement ce jeu alternatif : l'arrivée de la vapeur sous le piston, la condensation de cette vapeur dans un vase isolé, l'arrivée de nouvelle vapeur au-dessus ciu piston, la condensation de cette vapeur, ainsi de suite, on produit une élévation et un abaissement continus du piston dans l'intérieur du cylindre; ces effets se transmettent ensuite comme à l'ordinaire à l'arbre moteur, par la tige du piston. Cette seconde espèce de machines porte le nom de machines à condenseur ou à basse jjression.

On divisait autrefois les machines à vapeur en machines à basse pression et à haute pression, ou mieux, en machines à condenseur et sans condenseur. Cette division est aujourd'hui abandonnée. En considérant leur service, on divise les machines à vapeur en quatre classes : r les machines fixes, à l'usage des ateliers et des usines ; 2" les machines de navigation ; 3" les locomotives ; 4" les locomobiles.

Nous allons étudier successivement les machines à vapeur, au point de vue historique et descriptif, dans chacune de ces quatre divisions.