S IIL MESURE DE LA DILATATION DES LIQUIDES ET DES GAZ

La dilatation des liquides est plus considérable que ceUe des solides. Nous avons déjà vu que c*est sur la différence de dilatation du verre et du mercure, qu'est basée la construction des tliermomètres ordinaires.

Comme les liquides dont on veut mesurer la dilatation sont nécessairement renfermés dans d(*s vases ou enveloppes solides, qui changent eux-mêmes de volume quand on fait varier la température, il en résulte qu'il y a lieu de distinguer entre la dilatation absolue, c'est-à-dire raugmentation réelle de volume du liquide, et \^ dilatation apparente ^ celle qu'on îrve, par exemple, à Taide d^un tube Ihermométrique dim parties d'égale capacité. La dilatation absolue d'uu liqitide est évidemmeut égale à sa dilatation appai^nle, augmentée de la dilatation de lenveloppe.

kSO LIVRE IV. — LA CHALEUR.

Voici comraent on a procédé pour mesurer la dilatalioi absolue des liquides. On a cherché d'abord, par des pro cédés dont la description sortirait de notre programme la dilatation absolue du mercure; puis, en retranchant di nombre trouvé la dilatation apparente du même liquide, on i obtenu la dilatation du verre. Celle-ci une fois connue, la di latation d'un liquide quelconque s'en déduisait par une mar che inverse, c'est-à-dire on mesurant d'abord la dilatatioi apparente, et en y ajoutant la dilatation du verre ou de l'enveloppe.

Les résultats obtenus ont fait voir, non-seulement que leî liquides se dilatent plus que les solides, mais encore que leurî coefficients de dilatation — il s'agit ici de la dilatation cubique — ne sont pas constants. Prenons quelques exemples.

M. Reguault est parvenu, en perfectionnant la méthode imaginée par Dulong et Petit, aux nombres suivants, qui représentent le coefficient de dilatation absolue du. mercure j c'est-à-dire la dilatation de l'unité de volume de ce liquide^ pour une élévation de température d'un degré centigrade :

Coefficient de dilatation cubique du mercure

Moyenne entre O'^ et 100* 0,00018170

(uC coefficient va, comme on voit, en croissant avec la température; mais entre 0^ et 100", il est sensiblement constani et égal à g^; à 0\ il est ^^. Telle est la fraction dont se dilate pour 1^ un volume quelconque de mercure aux températures indiquées.

L'eau, l'alcool se dilatent plus que le mercure entre 0® el les températures 100® et 80®, qui sont celles de leur ébullition. De plus, le premier de ces liquides off're une anomalie qui mérite l'attention. Entre la température de la glace fondante

et 4% Teau, au lieu de se dilater, diminue de volume ; à cette dernière température, elle atteint son maximum de condensation. Chaufiee au-dessus de 4®, elle va en se dilatant sans cesse jusqu'à lOO^. Voici, d'après M. Despretz, qui a fait une étude très-complète de la dilatation de l'eau et de sa contraction dans le voisinage de 0®, les volumes et les densités de l'eau à diverses températures :

Températures. Volumes.

Densité.

On peut mettre en évidence, d'une façon très-simple, la contraction de l'eau qu'on chauffe de 0* à i''. On entoure d'un manchon rempli de glace, le haut d'une éprouvette, pleine d'eau à une température supérieure à 4*^ (fig. 297). Les couches supérieures de l'eau se refroidissent peu à peu et d'une manière continue, et le thermomètre qui s'y trouve plongé s'abaisse au-dessous de 4® jusqu'à 0®; tandis que le thermomètre inférieur, après s'être abaissé à 4*, reste stationnaire. Cette expérience montre que les couches les plus élevées, en se refroidissant jusqu'à 4% devenant plus lourdes que les couches inférieures, tombent au fond de l'éprouvelte et sont remplacées par celles-ci, que la glace refroidit à son tour. Mais quand leur température est plus basse que 4®, elles restent

Fig. 297.— Expérience prouvant que l'eau se contracte de 0»à V.

à la partie supérieure, comme le prouvent les indications des deux thermomètres.

Les gaz se dilatent beaucoup plus que les solides et lei liquides sous l'action de la chaleur : un ballon de verre, un( enveloppe en baudruche remplie d'air ou d'un autre gaz éclatent, quand on les chauffe un peu fortement. Comme, d'à près la loi de Mariette, le volume d'un gaz change aussi pa la pression, il faut, pour que son coefficient de dilatation ai une valeur définie, qu'on ait soin d'indiquer à quelle pression i se trouve soumis. C'est à la pression atmosphérique de 760°* qu'on rapporte ordinairement ces coefficients. Gay-Lussac, ei ayant déterminé un grand nombre pour des température comprises entre 0® et 100®, était arrivé à ce résultat remar quable que le coefficient de dilatation est le même pour tou les gaz, simples, mélangés ou combinés. D'après cet illustr physicien, un volume de gaz, en s'échauffant de 1 degré ceB ligrade, augmentait de la 267* partie de sa valeur : un déci mètre cube d'air, en passant de 0® à 100^ se dilate donc de 37 centimètres cubes, de plus du tiers de son volume à 0®. I nombre que nous venons de rapporter est un peu trop for comme l'ont prouvé les belles recherches de M. Regnault, qi a fait voir en même temps que la loi de Gay-Lussac n'est pj absolue. L'air, l'azote, l'hydrogène, l'oxyde de carbone ont, très-peu de chose près, le même coefficient de dilatation, qi est de 0.00366, c'est-à-dire égal à la fraction ^. Mais cel des autres gaz est notablement différent : ainsi, pour le cyt nogène, il est égal à 0.00388 ou à la fraction j^. Du reste, pb la pression à laquelle les différents gaz sont soumis est faibl plus ils sont dilatés, plus leurs coefficients de dilatation s'aj prêchent de l'égalité; alors, la loi de Gay-Lussac se trouve sei siblement vérifiée .

Nous verrons plus tard que la dilatation de l'air et des g par la chaleur permet d'expliquer plusieurs phénomènes irn téorologiques. Elle est aussi le principe de nombreuses appl