DES EXPLOSIONS

nature même qui y a fait les mêmes opérations que nous faisons en comprimant l'air ; mais la nature y a porté la condensation à un bien plus haut degré. Il s'agit seulement d'ouvrir ces petites cavités où cet air condensé est renfermé pour lui procurer la liberté d'échapper. Or cela se fait par le moyen du feu qui brise ces petites cavités, et cet air enfermé échappe subitement avec la plus grande force, et pousse les balles et les boulets d'une manière tout à fait semblable à celle que nous avons vue dans les fusils à vent, mais avec beaucoup plus de force. Voilà donc deux effets bien surprenants qui tirent leur origine de la condensation de l'air, avec la seule différence que dans l'un la condensation a été exécutée par l'art, et dans l'autre par la nature même. Or on voit ici, comme partout, que les opérations de la nature sont infiniment supérieures à celles que l'adresse humaine est capable de produire; et partout nous trouvons les sujets les plus éclatants d'admirer la puissance et la sagesse de l'auteur de la nature.

24 mai 1760.

LETTRE XIV

Sur l'effet que la chaleur et le froid produisent dans tous les corps, et sur

les pyromètres et thermomètres.

Outre les qualités de l'air que j'ai eu l'honneur d'exposer à Votre Altesse, il y en a encore une fort remarquable qui lui est commune avec tous les corps, sans même en excepter les solides ; c'est le changement que le froid et le chaud y produisent. On observe généralement que tous les corps étant chauffés deviennent plus grands. Une barre de fer, lorsqu'elle est fort chaude, est un peu plus longue et plus épaisse que lorsqu'elle est froide. On a un instrument nommé pyromètre qui est construit en sorte qu'il indique sensiblement les plus petits allongements ou raccourcissements que souffre une barre qu'on y applique. Votre Altesse sait que dans une montre quelques roues marchent fort lentement, pendant que le mouvement des autres est fort

La poudre i canon est un simple mélange de salpêtre (azotate de potasse), de soufre et de charbon. Il n'y a point la de gaz tout formé. C'est la combustion même de la poudre qui détermine la formation d'un produit gazeux, non pas homogène, comme paraît le croire Euler, mais composé d'acide carbonique, d'azote , d'oxyde de carbone et de vapeur d'eau. — Suivant M. Gay-Lussac, un litre de poudre pesant 900 grammes donne, à 0° et à la pression 0",76, environ 460 litres de gaz, ce quj explique l'explosion et toutes se* .suites.

rapide, quoiqu'il soit néanmoins produit par le mouvement lent des premières. C'est ainsi que, par une espèce d'horlogerie, on peut faire que d'un changement presque insensible il en résulte un qui soit très-considérable, et c'est ce qu'on pratique dans cet instrument nommé pyromètre, dont je viens de parler. En y posant une barre de fer ou de quelque autre matière que ce soit, lorsqu'elle devient tant soit peu plus longue ou plus courte, il y a un indice, comme dans une montre, qui en est poussé à parcourir un espace trèsconsidérable : quand on applique sur cet instrument une barre de fer ou d'une autre matière, et qu'on place au-dessous une lampe pour la chauffer, l'indice est d'abord mis en mouvement, et montre que la barre devient plus longue; et plus la chaleur augmente, plus aussi la barre croit en longueur; mais lorsqu'on éteint la lampe et qu'on laisse refroidir la barre, l'indice se meut en sens contraire , et marque par là que la barre redevient plus courte. Cependant ce changement est si petit qu'on aurait bien de la peine à s'en apercevoir sans le secours de cet instrument. On s'aperçoit pourtant aussi de cette variation dans les horloges à pendule qu'on nomme simplement des pendules. Le pendule y est appliqué pour modérer le mouvement: de sorte que si l'on allonge le pendule, l'horloge marche plus lentement ; et si l'on raccourcit le pendule, l'horloge avance trop. Or, on remarque que dans les grandes chaleurs toutes ces horloges marchent trop lentement, et dans les grands froids trop vite, ce qui est une marque certaine que le pendule devient plus long dans les chaleurs et plus court dans les froids. Une telle variabilité, causée par la chaleur et le froid, a lieu dans tous les corps, mais elle diffère beaucoup selon la nature de la matière dont les corps sont formés ; il y en a qui y sont beaucoup plus sensibles que d'autres. Dans les corps fluides, cette variabilité est surtout fort sensible. Pour s'en assurer, ou prend un tuyau de verre BC (fig. 6) joint par le bout B à une boule creuse A, c et on le remplit de quelque liqueur que ce soit, par m exemple, jusqu'en M. Alors, quand on chauffe la boule A, la liqueur montera de M vers C ; et quand le froid y survient, la liqueur descend en bas vers B : d'où l'on voit (r très-clairement que la môme liqueur occupe un plus (a) grand espace dans la chaleur et un plus petit dans le ^ froid. On voit aussi que cette variation doit être plus Fis- 6- sensible lorsque la boule est large et le tuyau étroit ; car si toute la masse de la liqueur augmente ou diminue de sa millième partie, cette millième partie occupera dans le tuyau un d'autant plus grand espace que le tuyau sera plus étroit.

DtS THERMOMtTKES.

Un tel instrument est donc réciproquement fort propre à nous indiquer les divers degrés de chaleur et de froid ; car si dans cet instrument la liqueur monte ou descend , c'est une marque très-sûre que la chaleur augmente ou diminue. C'est cet instrument, qu'on nomme un thermomètre, qui sert à nous indiquer les changements de la chaleur et du froid ; et cet instrument est tout à fait différent de celui qu'on nomme baromètre, qui nous in« dique la pesanteur de l'air, ou plutôt la force dont l'air ici-bas est comprimé. Cet avis est d'autant plus nécessaire que les baromètre et thermomètre se ressemblent ordinairement beaucoup entre eux, étant tousJes deux des tuyaux de verre remplis de mercure; mais leur construction et les principes sur lesquels ils sont fondés sont tout à fait différents. Cette même qualité dont tous les corps s'étendent par la chaleur et se contractent par le froid convient aussi à l'air, et cela dans un degré fort éminent. Je me propose d'en parler plus au long l'ordinaire prochain.

27 mai 1760.

LETt&E XV.

Des changements que la chaleur et le froid produisent dans l'atmosphère,

La chaleur et le froid produisent sur l'air le même effet que sur les autrescorps. Par la chaleur l'air est raréfié, et par le froid il est condensé. Or, par ce que j'ai eu Thonneur d'expliquer à Votre Altesse» une certaine quantité d'air n'est pas déterminée à occuper un cer* tain e&pace comme tous les autres corps ; mais par sa nature l'air tend toujours à s'étendre davantage $ et s'étend aussi, en effet, dès qu'il ne rencontre point d'obstacle qui s'oppose à son extension ultérieure : c'est cette propriété qu'on nomme Y élasticité de l'air* Ainsi* si Tair est renfermé dans Un Vaisseau, il fait des efforts pouf rompre le Vaisseau, et cet effort est d'autant plus grand que l'air est plus condensé dans le vaisseau : d'où on a tiré cette règle, que l'élasticité de l'air est proportionnelle à sa densité; de sorte que si l'air est deux fois plus dense, son élasticité est aussi deux fois plus grande, et, en général, qu'à chaque degré de densité répond un certain degré d'élasticité. Mais maintenant, il faut remarquer que cette règle n'est vraie qu'autant que l'air conserve le même degré de chaleur. Dès que l'air devient plus chaud, il acquiert une plus grande force pour s'étendre que celle qui conviendrait à sa densité ;

et le froid y produit un effet contraire en diminuant sa force ex-» pansive. Donc, pour connaître la vraie élasticité d'une masse d'air, il ne suffît pas d'en savoir la densité, il faut aussi connaître le degré de chaleur qui lui convient. Pour mettre cela mieux dans son jour, concevons deux chambres bien fermées de toutes parts, mai9 qui aient une communication moyennant une porte, et qu'il règne le même degré de chaleur dans les deux chambres. U faut donc que dans Tune et l'autre l'air se trouve au même degré de densité : car si l'air était plus dense et par conséquent plus élastique dans l'une que dans l'autre, il en échapperait une partie de celle-là pour entrer en celle-ci , jusqu'à ce que la densité dans toutes les deux chambres devînt la même. Mais à présent supposons qu'une chambre devienne plus chaude que l'autre : l'air , en y acquérant une plus grande élasticité , se répandra en effet , et , en entrant dans l'autre chambre, y réduira l'air dans un moindre espace jusqu'à ce que l'élasticité, dans l'une et l'autre chambre, soit portée au même degré. Pendant que cela arrive, il y aura un vent qui passe par la porte de la chambre chaude dans la froide ; et quand l'équilibre sera rétabli, l'air sera plus raréfié dans la chaude et plus condensé dans la froide : cependant l'élasticité de l'un et de l'autre air sera la même. De là il est clair que deux masses d'air d une densité différente peuvent avoir la même élasticité , savoir : lorsque l'une est plus chaude que l'autre, et sous cette circonstance il peut arriver que deux masses d'air d'un même degré de densité soient douées de divers degrés d'élasticité. Ce que je viens de dire des deux chambres peut être appliqué à deux contrées; d'où l'on comprend que, lorsqu'une contrée devient plus chaude que l'autre, l'air doit nécessairement couler de l'une vers l'autre : d'où résulte un vent. Voilà donc une source bien féconde des vents, quoiqu'il y en ait peut-être aussi d'autres, qui consistent dans les divers degrés de chaleur qui régnent en différentes régions de la terre ; et l'on peut démontrer que tout l'air autour de la terre ne saurait être en repos, à moins que partout, à hauteurs égales, ne se trouve le même degré, non-seulement de densité, mais aussi de chaleur. Et s'il n'y avait point de vent sur toute la surface de la terre, on en pourrait sûrement conclure que l'air serait aussi partout également dense et chaud à égales hauteurs. Or, comme cela n'arrive jamais, il faut absolument qu'il y ait toujours des vents au moins en quelques régions ; mais ces vents ne se trouvent , pour la plupart, que sur la surface de la terre : el plus on s'élève a des hauteurs, moins les vents sont violents. Sur les plus haules montagnes on ne remarque presque plus de vent, et il y règne un calme perpétuel; d'où

VARIATION DKS TEMPÉRATURES.

Ton ne saurait douter qua des hauteurs plus grandes l'air ne demeure toujours en repos. De là il s'ensuit qu'à des régions si élevées il règne partout, sur toute la terre, le même degré de densité et de chaleur; car s'il fait plus chaud dans un lieu que dans un autre , l'air n'y saurait être en repos , mais il y aurait un vent. Donc, puisqu'il n'y a point de vent dans ces régions élevées, il faut nécessairement que le degré de chaleur y soit partout et toujours le même ; ce qui est sans doute un paradoxe fort surprenant , vu les grandes variations de chaud et de froid que nous éprouvons ici-bas pendant le cours d'une année et même d'un jour à l'autre, sans parler des différents climats, c'est-à-dire des chaleurs insupportables sous l'équateur, et des glaces effroyables sous les pôles de la terre. Cependant l'expérience elle-même confirme la vérité de ce g-and paradoxe. Sur les hautes montagnes de la Suisse la neige et la glace durent également l'été et l'hiver ; et sur les Cordilières, qui sont de hautes montagnes au Pérou, en Amérique, situées sous l'équateur même, la neige et la glace y sont inaltérables, et il y règne un froid aussi excessif que dans les régions polaires. La hauteur de ces montagnes n'est pas encore d'un mille d'Allemagne ou de 24,000 pieds; d'où l'on peut hardiment conclure que si nous pouvions voler à une hauteur de 24,000 pieds au-dessus de la terre, nous y rencontrerions toujours et partout le même degré de froid *, et même un froid très-excessif. Nous n'y remarquerions aucune différence ni pendant l'été ou l'hiver, ni près de l'équateur ou des pôles. A cette hauteur et encore plus haut l'état de l'atmosphère est partout et toujours le même, et les variations entre le chaud et le froid n'ont lieu qu'ici-bas auprès de la surface de la terre. Ce n'est qu'ici-bas que l'effet des rayons du soleil devient sensible. Votre Altesse sera sans doute curieuse d'en apprendre la raison , et ce sera le sujet auquel je m'appliquerai l'ordinaire prochain.

31 mal 1760.

1. Euler se trompe : la limite des neiges perpétuelles varie avec la latitude. D'après V Annuaire du Bureau des Longitudes, les hauteurs de la limite inférieure de ces neiges sont :

à 0° de latitude ou sous l'équateur

LETTRE XVI

Poufquôi on épfoùte pàrtout et dans toutes les Saisons Te même degré de fr old, lorsqu'on monte sur les plus hautes montagnes, aussi bien que lorsqu'on de» îend dans les caves les plus prorondes.

C'est un phénomène bien étrange que partout , sur la tei rre , lorsqu'on monte à une très-grande hauteur, comme de 24 ,000 pieds (supposé que cela fut possible), on y éprouve le même d egré de froid , pendant qu'ici-bas les variations de la chaleur so ut si considérables, non-seulement par rapport aux différents clin lats , mais aussi au môme endroit, selon les différentes saisons de l'année. Cette variété en bas est sans doute causée par le soleil: j et il semble que son influence devrait être la même en haut et er i bas, surtout quand nous pensons qu'une hauteur de 24,000 pied §, ou d'un mille , n'est absolument rien par rapport à la distan ce du soleil, qui est d'environ trente millions de milles, quoique i cette hauteur soit fort grande à notre égard, et surpasse même le g plus hauts nuages; c'est donc un doute fort important qu'il faut tâcher de résoudre. Pour cet effet, je remarque d'abord que les rayon» du soleil n'échauffent les corps qu'autant que les corps n b leur accordent pas un libre passage à travers. Votre Altesse saif l qu'on nomme ces cofps transparents, pellucides et diaphanes, à travers lesquels nous pouvons voir les objets. Ces corps sont le vc ire , le cristal, le diamant, l'eau et plusieurs autres liqueurs, quoi que les unes soient plus ou moins transparentes que les autres. Un tel corps transparent étant exposé au soleil n'en devient pas autant échauffé qu'un autre corps non transparent, comme du b ois, du fer, etc. Tels corps qui ne sont pas transparents sont • sommés opaques : ainsi un verre ardent , en transmettant les ra yons du soleil , brûle les corps opaques , et cependant le verre lu j-mème n'en est pas échauffé. Aussi l eau étant exposée au soleil i i'en devient un peu chaude qu'en tant qu'elle n'est pas parf; jttement transparente ; et quand nous voyons que l'eau, vers les b ords des rivières, est assez échauffée par le soleil, c'est que le fond , comme un corps opaque, est échauffé par les rayons transmis p jr l'eau. Or un corps chaud échauffe toujours ceux qui lui sont vo isins, et partant l'eau dont je viens de parler est échauffée par ' le fond : mais si l'eau est très -profonde, de sorte que les rayons ne puissent pénétrer jusqu'au fond , on n'y sent presque p Jnt de chaleur,