DE LA DILATATION

Fig. 610.

sert à chauffer la tige. Quand les allongements sont assez amplifiés par la combinaison des leviers^ il suffit même de transporter Tapparcil d'un appartement plus froid dans un appartement plus chaud, ou vice versây pour observer des mouvements très-sensibles de Taiguille sur les divisions du cadran. Ces effets ne se manifestent ici que sur la longueur de la tige, mais il est facile de comprendre qu'ils se produisent pareillement dans toutes ses dimensions. .

Le thermomètre à mercure démontre que ce métal se dilate par la chaleur, et même que Taccroissement de volume qu'il éprouve est supérieur à celui de la capacité du vase en verre dans lequel il est contenu. Des thermomètres construits avec d'autres liquides, ou simplement des liquides introduits dans des vases en verre de la forme de ceux des thermomètres ordinaires, présentent des phénomènes analogues au mercure. Tous les liquides se dilatent donc par la chaleur, sauf l'eau qui, comme nous le verrons, se contracte depuis 0 jusqu'à + 4°, pour se comporter au delà comme les autres liquides.

La dilatation de Tair et des gaz peut élre rendue sensible au moyen de l'appareil représenté par la figure 611 ci-après. Le gaz du réservoir A exerce sa pression sur un index liquide D contenu dans le tube CE, et à mesure qu'il se chauffe et se dilate, fait monter cet index à diverses hauteurs; au contraire, quand il se refroidit et se contracte, son élasticité devient moindre, et la pression atmosphérique fait redescendre le sommet de la petite colonne liquide. On suppose que pendant l'expérience le baromètre ne change pas.

Lorsqu'un corps se dilate, on peut considérer l'effet produit d'unTc manière absolue, ou l'excès de la dilatation du corps sur celle d'un

i78 DILATATION DES SOLIDES.

Fîg- 611. autre supposée plus petite. Dans le premier cas, on a la dilatation absolue, et dans ie second la dilatation apparente. En outre, dans les corps solides, on peut distinguer la dilatation linéaire, c'est-à-dire suivant une seule dimension, la dilatation superficielle, c est-à-dire en surface, et la dilata-' tion cubique, c'est-à-dire en volume. Toutefois, ces dilatations n'ont jamais lieu l'une sans l'autre. Dans les liquides et dans les gaz, on ne considère que les dilatations en volume. On nomme coefficient de dilatation linéaire l'allongement que prend l'unité de longueur d'un corps lorsque sa température s'élève de zéro à 1 degré; coefficient de dilatation superficielle l'accroissement que prend, dans le même cas, l'unité de surface; et coefficient de dilatation cubique, celui que prend l'unité de volume.

Ces coefficients varient d'un corps à l'autre. Les corps solides homogènes non cristallisés ou cristallisés dans le système cubique, se dilatent également dans tous les sens. Pour un même corps de cette classe^ il existe, entre les coefficients des dilatations linéaire, superficielle et cubique des relations simples qui permettent de trouver deux de ces coefficients lorsque le troisième est connu. Pour trouver ces relations, soit un cube dont le côté égale 1 à zéro. Si l'on représente par / l'allongement que prend ce côté en passant de zéro à 1 degré, sa longueur à 1 degré sera 1 4~ ^> et le volume du cube, qui était 1 à zéro, sera actuellement (1 +/)', c'est-à-dire 1 +3/+3/*-{-/'. Or, comme nous le verrons, l'allongement / est toujours une fraction très-petite ; par conséquent, son carré / * et son cube / ' sont des fractions assez petites pour ne pas influencer la dernière décimale des nombres qui représentent les coefficients de dilatation cubique. On peut donc négliger les quantités 3 l^ et /', et le volume à l degré devient très-approximativement 1 -j- 3 /. L'accroissement de volume est donc 3 l, c'est-à-dire triple du coefficient de dilatation linéaire. On trouverait par un raisonnement analogue que le coefficient de dilatation superficielle est égal au double du coefficient de dilatalion linéaire. (H. V.)

i, — DILATATION DES SOLIDES.

La dilatation des solides a été l'objet des recherches d'un grand nombre de physiciens, parmi lesquels nous devons citer principalement Musschenbroek, Laplace et Lavoisicr, Roy et Ramsden, Borda,

Dulong et Pclit^ etc. Ces deux derniers savants se sont occupés de la déterminalion directe des coefficients de dilatation cubique^ tandis que les autres s'étaient proposé la recherche des coefficients de dilatation linéaire. L'appareil employé par Musschenbroek était construit à peu près comme celui qui nous a servi à constater la dilatation linéaire des métaux. Celui de Laplace et Lavoisier était beaucoup plus parfait, mais il reposait sur le même principe.

Voici les résultats généraux que Ton peut déduire de Tensemble des recherches qui ont été faites sur la dilatation des corps solides. Le coefficient de dilatation linéaire varie d'un corps à lautre. Celui ides métaux est sensiblement constant entre zéro et 100 degrés, c*est-à-dire que, pour un même nombre de degrés, la longueur augmente constamment de la même fraction de ce qu'elle était à zéro. La dilatation des métaux est donc régulière et uniforme entre les limites de température que nous venons d'indiquer. Mais, d'après les expériences de Dulong et Petit, le coefficient de ces mêmes corps devient plus grand entre 100 et 200 degrés, cl croît encore entre 200 et 300 degrés, et ainsi de suite jusqu'au point de fusion. L'acier trempé fait exception; son coefficient décroit lorsque sa température dépasse une certaine limite. Cela tient au recuit que lui fait éprouver la chaleur; en effet, on a constaté que l'acier recuit se dilate moins que l'acier trempe.

Coefficients de dilatation linéaire, entre zéro etiùO degrés, des corps les plus employés dans les arts.

Platine 0,000008842

Verre 0,000008613

Acier non trempé . 0,000010788

Fonte 0,000011250

Fer doux forgé. . . 0,000012204 Acier trempé . . . 0,000012595 Or de départ . . . 0,000014660

Cuivre rouge . . . 0,000017182

Bronze 0,000018167

Cuivre jaune. . . . 0,000018782 Argent de coupelle. 0,000019097

Étain 0,000021750

Plomb 0,000028575

Zinc 0,000029417

Ce tableau montre que les métaux les plus dilatables sont le zinc et ensuite le plomb ; le moins dilatable est le plaline, et le verre l'est à peu près au même degré. Le coefficient du verre n'est pas constant : il varie d'après la composition des échantillons, et même, d'après M. Regnault, suivant la forme de l'objet. Il résulte de là que si Ion veut une grande précision , il faut mesurer directement la dilatation des vases de verre dont on doit faire usage.

Dans les cristaux autres que ceux du système cubique, la dilatation