SEPTIÈME MANIPULATION

Observation de la hauteur barométrique. — Corrections relatives à Vinfluence de la température et à celle de la capillarité.

Dans un grand nombre de manipulations de physique, il est utile de connaître la valeur exacte de la pression atmosphérique. Soit qu'on ait à déterminer le volume d'un gaz, la densité d'une vapeur, le point d'ébuUition d'un liquide, soit qu'il s'agisse d'obtenir, par l'emploi du voluménomèlre à air, la densité des corps qui ne peuvent supporter l'immersion dans aucun liquide, il est indispensable que l'on connaisse l'influence exercée par la pression de l'air, et surtout qu'on la connaisse avec assez de précision pour que les corrections que l'on fait subir aux résultats observés ne soient pas illusoires ou inexactes.

La pression que les corps éprouvent de la part de la couche atmosphérique qui les environne varie à tout instant par l'effet des causes les plus diverses. Il importe donc qu'elle soit appréciée dans le moment même où s'observent les phénomènes dans lesquels son influence intervient. L'instrument qui en donne à tout instant la mesure est, comme nous l'avons dit, le baromètre. Sa construction, très-simple .en théorie, exige, au point de vue pratique, des précautions minutieuses, et surtout le maniement de masses assez considérables de mercure qu'il s'agit de porter à l'ébullition dans des tubes de verre, et qui peuvent exposer à de graves dangers des élèves novices et inexpérimentés, n'ayant encore aucune idée de ce genre d'expériences. C'est pour cette raison que nous n'avons pas cru devoir comprendre la construction du baromètre dans l'ordre des manipulations à effectuer.

Mais si l'élève n'est pas appelé à construire lui-même le baromètre dont il doit faire usage, au moins faut-il qu'il sache tirer parti de celui qui sera mis dans ses mains, et c'est là l'objet de la manipulation actuelle.

Il faut que l'élève sache faire une observation barométrique, en ayant égard à toutes les précautions qu'elle exige, et en tenant compte des circonstances particulières qui peuvent en modifier la valeur.

Le baromètre employé dans le laboratoire des manipulations de physique est celui qui est connu sous le nom de baromètre de Fortin ou de baromètre à niveau constant, il est représenté dans la figure 46 avec son thermomètre t, son curseur c et sa cuvette à fond mobile G. Nous supprimerons tout ce qui se rattache à la description de cet instrument, pour donner tous les détails de l'observation barométrique, considérée en elle-même. Voici la série des opérations qu'elle comporte :

1** Suspendre le baromètre de façon qu'il se place librement et ds lui-même dans une position parfaitement verticale (1). Le système de Cardan permet d'obtenir ce résultat, et il donne, en outre, le moyen d'établir la suspension, soit au sommet de l'instrument, soit à la moitié de sa hauteur. On choisit celle de ces deux positions qui est la plus commode pour la lecture.

2" Vérifier l'état de la chambre bai'ométrique, ce qui consiste à s'assurer qu'aucune parcelle d'air n'y a pénétré. Il suffit, pour cela, d'incliner vivement la tige du baromètre : si la chambre se remplit entièrement, et si le liquide, en frappant le fond du tube, fait entendre un bruit sec et métallique, on peut être assuré que le vide est complet. Si, au contraire, le tube ne se remplit pas, quelque inclinaison qu'on lui donne, et si le liquide, en frappant la paroi, ne produit qu'un bruit sourd et peu marqué, c'est qu'il reste une bulle gazeuse qui s'oppose au remplissage complet et qui, formant matelas sur la paroi, amortit assez le choc du liquide pour rendre insensible le bruit qui pourrait en résulter.

& Soulever ou abaisser le fond mobile de la cuvette au moyen de la vis V (fig. 4-7), de manière à amener le niveau extérieur du mercure au contact de l'aiguille d'ivoire I. On est assuré que cette condition est remplie quand la pointe de cette aiguille touche la

(1) Cette position verticale est de rigueur, quand la hauteur de la colonne mercuriclle doit être mesurée sur le tube lui-môme. On entend, en effet, par hauteur de la colonne mcrcurielle la distance verticale qui sépare les deux surfaces libres du mercure, à rintérieur et à l'extérieur du tube. Or, la graduation inscrite sur la tige ne donne cette hauteur d'unt^ manière exacte qu'autant que la tige est parfaitement verticale. Dans la colonne B(ng. 48),où cette conditionest remplie, la hauteur a2), mesurée sur le tube, est égale à la distance verticale hh' qui sépare les deux surfaces libres du mercure. Mais si le tube était incliné, comme cela a lieu pour la colonne B', la ligne a'b' qui mesure la hauteur sur le tube ne serait plus égale à la ligne lûi' qui mesure la dislance verticale des deux surfaces. L'écart serait d'autant plus marqué que l'obliquité serait plus considérable. En pareil cas, on ne pourrait avoir la hauteur réelle de la colonne barométrique qu'en la mesurant au moyen d'un calliétomètre.

pointe de l'image qu'elle forme par réflexion. Si la surface du mercure est très-nette, les deux pointes sont parfaitement visibles, et l'erreur que l'on peut commettre sur le moment de leur contact ne peut excéder ^ de millimètre. Lorsqu'on a ainsi réglé la position de la surface extérieure, le plan qui comprend celte surface

Fie. 46. — Baromètre de Fortin.

FiG. 47. — Cuvcllc du baromèlrc de Fortin.

FiG. -i8. — Disposition pour montrer la nécessité d'une position verticale.

coïncide très-exactement avec le zéro de la graduation marquée sur la tige.

4** Faire glisser le curseur BH (fig. 49) le long de la tige du baromètre, jusqu'à ce que le plan horizontal qui contient le 0** du vernier soit tangent à la partie supérieure de la colonne de mercure, c'est-à-dire au sommet de la convexité du ménisque. On reconnaît qu'il en estainsi lorsque l'œil, appliqué dans le même plan,

n'aperçoit plus aucun jour entre le point culminant du métal et l'arête du vernier. La figure 50, dans laquelle la forme du ménisque est plus accentuée, met en évidence cette disposition.

S** Effectuer la lecture du degré barométrique en cherchanl à quel point de la graduation de la tige correspond le 0* du vernier. Supposons qu'il se trouve compris entre 760™"* et 761"" : il s'agit de savoir quelle est la fraction de millimètre qui doit s'ajouter

FiG 49. — Curseur du baroiiiôtrc de Fortin.

Fir..50. — Forme du ménisque, et mesure de la hauteur de la colonne mercurielle-

à 760™"". A cet effet, on cherche, parmi les dix divisions du vernier, quelle est celle qui coïncide avec une des divisions de la tige. D'après le mode de graduation adopté, la coïncidence ne peut jamais avoir lieu que pour une seule de ces divisions. Admettons que ce soit la septième, la fraction de millimètre qu'il faudra ajouter à 760"" sera 0""",7, de sorte que la hauteur totale, exprimée en dixièmes de millimètre, deviendra 760""",7 (1).

(1; Le vernier est un instrument d'un usage si général, qu'il importe d'en bien connaître la construction et la théorie. Voici quel en est le principe :

Supposons une règle fixe AB divisée en millimètres (fig. 51), et considérons une deuxième règle mobile CD renfermant neuf millimètres divisés en dix parties égales.

Corrections barotnétîiques. — Il ne suffit pas, pour connaître exactement la pression barométrique, de mesurer avec précision la hauteur de la colonne mercurielle qui lui fait équilibre ; il faut encore rectifier cette hauteur, en lui appliquant les corrections que nécessitent certaines influences, telles que celles de la température et de la capillarité.

Influence de la température. — La théorie indique et l'expérience prouve que la hauteur barométrique se modifie sans cesse sous l'influence de la température, alors même que la pression extérieure se maintient absolument constante. Le mercure, se dilatant par la chaleur et se contractant par le froid, éprouve des variations continuelles dans sa densité, et la hauteur nécessaire pour équilibrer une même pression doit varier elle-même en raison de

Si cette seconde règle peut glisser le long des divisions de la première, elle formera un vemier et permettra d*apprécier très-facilement, et sans confusion pour Tœili les dixièmes de millimètre.

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