DE LA COMPRESSION DE L'AIR

Il semble que l'espace qui nous environne , en tant que nous n'y voyons point de corps sensibles, ne contienne aucune matière, puisque nous n'y sentons rien , et que nous pouvons marcher et mouvoir nos membres à travers sans rencontrer le moindre obstacle ; mais on n'a qu'à frapper bien vite la main pour sentir quelque résistance, et on s'apercevra même d'un vent causé par un tel mouvement rapide. Aussi te vent n'est autre chose que l'air mis en mouvement; et poisqoe le vent est capable de produire des effets si surprenants, qui pourrait douter que l'air ne soit une matière, el partant aussi un corps? car corps et matière signifient la même chose. On distingue les corps en deux espèces , les solides et le» fluides; et il est évident que l'air doit être rapporté dans la classe des fluides. 11 a plusieurs propriétés communes avec l'eau , mais il est beaucoup plus subtil et plus délié. On a conclu par des expérience» que l'air est environ 80O fois plus subtil et plus rare que l'eau ; ou bien que si l'air devenait 800 fois plus épais qu'il n'est actuellement il obtiendrait la même consistance que l'eau. Or, une propriété principale de l'air, par laquelle il se distingue des autres matières fluides, est qu'il se laisse comprimer ou réduire dans un moindre espace; ce qu'on prouve par cette expérience : on prend un tuyau- de métal ou de verre ABCD ifig. 2), A e bien fermé par le bout AB, et ouvert par l'autre, L , , 1HM=» ou Ton fait entrer un piston qui remplit exacte- Bt* E n ment la cavité du tuyau. Alors on pousse ce pis- F1« 2ton en dedans, et quand il sera parvenu jusqu'au milieu E, l'air qui occupait au commencement la cavité ABCD, sera pour lors réduit â la moitié , et sera par conséquent deux fois plus dense. Si l'on pousse le piston encore plus loin, jusqu'au milieu F, entre B etE^ l air sera réduit dans un espace quatre fois plus petit; et si l'on continuait de pousser lé piston jusqu'à G, de sorte que B6 fût la moitié de BF ou la huitième partie de lé longueur entière BD, le même air qui était répandu au commencement par toute la cavité du tuyau , serait alors réduit dans un espace huit fois plus petit. SI l'on continuait de cette manière à le réduire jusque dans un espace 800 fois plus petit, on obtiendrait un air 800 fois plus dense ou plus épais que l'air ordinaire. Il serait donc aussi dense et aussi épais que l'eau, ce qu'on est en état de prouver par d'autres expériences. Par là on reconnaît que l'air est une matière fluide qui se laisse comprimer, ce qui signifie la même chose que de le réduire dans un moindre espace; et c'est à cet égard que 1 air est une matière tout à fait différente de l'eau. Car si on remplissait d'eau le tuyau ABCD, et qu'on y mit le piston , il serait impossible de le

4» PRkMJÈRl: PARTIE. — LETTRE IX.

faire entrer plus avant. Quelque force même qu'on employât, on n'avancerait absolument rien , et on ferait plutôt crever le tuyau que de réduire l'eau dans un espace tant soit peu plus petit1. Voilà donc une différence essentielle entre l'air et l'eau , c'est que l'eau n'est susceptible d'aucune compression, au lieu que l'air peut être comprimé autant qu'on veut. Or, plus on comprime l'air, plus il devient dense ou épais ; ainsi l'air qui a occupé un certain espace quand il est réduit ou comprimé dans un espace deux fois plus petit , devient deux fois plus dense ; quand il est comprimé dans un espace 40 fois plus petit, il devient 40 fois plus dense, et ainsi de suite. J'ai déjà remarqué que s'il devenait 800 fois plus dense, il aurait la même densité que l'eau et serait aussi pesant, car la pesanteur croît en même raison que la densité. L'or est le corps le plus pesant que' nous connaissions, et partant aussi le plus dense *. On a trouve qu'il est 49 fois plus pesant que l'eau, et qu'une masse d'or en forme d'un cube dont la longueur , largeur et hauteur seraient chacune d'un pied, pèserait 49 fois plus qu'une semblable masse d'eau. Or cette masse d'eau pèse 70 livres; donc ladite masse d'or pèserait 4 9 fois 70, c'est-à-dire 4330 livres. Donc, si l'on pouvait comprimer l'air jusqu'à ce qu'il fût réduit dans un espace 49 fois 800, c'est-à-dire 4 5,200 fois plus petit, il deviendrait aussi dense et aussi pesant que l'or. Mais il s'en faut beaucoup qu'on puisse pousser si loin la compression de l'air. D'abord on peut bien faire avancer le piston sans peine, mais plus il est avancé, plus on rencontre de peine à le pousser plus loin ; et avant qu'on puisse parvenir à réduire l'air à un espace 40 fois plus petit, il faut employer tant de forces pour pousser plus loin le piston que le tuyau en crèverait, à moins qu'il ne soit très-fort. Or, non-seulement il faudrait autant de forces pour pousser plus loin le piston, mais il en faudrait autant pour le maintenir, et, dès qu'on le relâcherait, l'air comprimé le repousserait en arrière. Plus l'air est comprimé, et plus il fait d'efforts pour se répandre et pour se rétablir dans son état naturel. C'est ce qu'on nomme le ressort ou Y élasticité de l'air; ce dont je me propose d'entretenir Votre Altesse l'ordinaire prochain.

10 mai 1760.

1. Ceci n'est point parfaitement «tact : les liquides sont compressibles jusqu'à un certain point. Les expériences de MM. Colladon et Sturm ont établi que la compressibilité cubique moyenne de l'eau , sous une augmentation de pression d'une atmosphère, est 0,0O0Ô496ô, et que la contraction totale varie proportionnellement à la pression.

2. Il y a ici une légère inexactitude : le platine (déjà connu du temps d'Eulcr) est un peu plus dense que l'or. La densité de l'eau étant prise pour unité, celle du platine est 20,33, tandis que celle de l'or n'est que 19,36.

M L'ÉLASTICITÉ DK L'AIR. 49

LËTTRË X.

èur la raréfaction et sur l'élasticité de l'air.

Votre Altesse vient de voir que l'air est une matière fluide environ 800 fois plus subtile que l'eau ; de sorte que si l'eau pou va it être répandue dans un espace autant de fois plus grand, et qu'elle devînt par conséquent autant de fois plus subtile, elle serait assez semblable à l'air que nous respirons. Mais l'air a une propriété qui ne convient nullement à l'eau : c'est que l'air se laisse comprimer dans un espace plus petit, d'où il devient plus condensé, comme j'ai eu l'honneur de le prouver l'ordinaire passé. Or nous découvrons dans l'air encore une autre propriété qui n'est pas moins remarquable : on le peut répandre dans un plus grand espace, et le rendre par ce moyen encore plus subtil. Cette opération est nommée la raréfaction de Vair , par laquelle il devient plus rare ou plus raréfié. On n'a qu'à prendre, comme auparavant, un tuyau ABCD (fig. 3) au fond duquel AC il y a un petit trou 0, afin qu'en faisant enti er le piston jusqu'à o^£ - F, l'air puisse s'échapper par le trou, et qu'il ne cf g h d devienne point condensé. L'air qui occupe main- Fi«- 3* tenant la cavité ACEF sera donc dans son état naturel , et alors on bouchera bien le trou 0. Ensuite on retire le piston, et l'air se répandra successivement dans un plus grand espace, de sorte que, lorsque le piston aura été retiré jusqu'à G, l'espace CG étant le double de l'espace CF, le même air, qui était contenu dans l'espace ACEF, remplira à présent un espace 2 fois plus grand ; il sera donc 2 fois moins dense ou bien 2 fois plus rare. Quand on retire le piston jusqu'en H, de sorte que l'espace CH soit 4 fois plus grand que CF, l'air deviendra 4 fois plus rare qu'il n'était au commencement, étant à présent répandu dans un espace 4 fois plus grand. Et quand même on retirerait le piston si loin que l'espace devint \ ,000 fois plus grand , l'air se répandrait toujours également par cet espace, et deviendrait partout 4000 fois plus rare. C'est ici que l'air diffère aussi essentiellement de l'eau ; car si la cavité ACEF était remplie d'eau, on aurait beau retirer le piston, l'eau occuperait toujours le même espace qu'au commencement, et le reste demeurerait vide *. De là nous apprenons que l'air est doué d'une

1. Ce vide ne serait pas absolu , à cause de la formation immédiate d'une certaine quantité de vapeur d'eau.