QUATORZIÈME MANIPULATION

Inscrire les degrés sur les thermomètres construits dans la treizième manipulation. Marquer, de dix en dix, les nombres qui correspondent aux divisions tracées,

La division en cent parties égales de l'intervalle compris entre les deux points fixes du thermomètre à mercure suppose que sa tige est exactement calibrée, c'est-à-dire qu'elle a le même diamètre intérieur dans toute son étendue. C'est, en effet, ce qui a lieu, au moinsapproximativement,pour les tubes thermométriques employés dans ces manipulations.

Le fabricant qui est chargé de les fournir les soumet à une épreuve préliminaire consistant à promener dans toute l'étendue une petite colonne de mercure qui doit avoir la même longueur dans toutes les régions du tube, si toutefois la section de celui-ci est partout la même. Les tubes qui présentent des différences sensibles sont considérés comme n'étant pas suffisamment cylindriques : ils sont rejetés.

vient, en pareil cas, de ce que Tcau reçoit de la source une quantité de chaleur précisément égale à celle qu'elle perd par rayonnement.

Le problème se trouve ainsi singulièrement facilité ; car il se réduit à partager en cent parties équidistantes rintervallc qui sépare les deux points fixes, et à reporter ensuite des divisions semblables et semblablement espacées sur toute la partie de la tige qui se trouve en deçà du point 0' et au delà du point lOO*. Gette division peut se faire très-facilement à Taide de la machine à diviser.

Machine à diviser. — L'appareil qui est mis entre les mains des élèves pour effectuer l'inscription des degrés sur la tige des thermomètres est la machine à diviser de M. Duboscq (fig. 80), Elle comprend les pièces suivantes :

Fig. 80. — Machine à diviser de M. Duboscq.

l^ Une vis micrométriquey V, qui est l'organe essentiel. Elle a été taillée sur le contour d'un cylindre d'acier de 7 à 8 décimètres, et son pas est tellement réglé, que la distance entre deux filets consécutifs est partout la même et partout égale à un millimètre. Il est à remarquer, toutefois, que cette vis n'a pas de mouvement progressif. Comme elle est encastrée à ses deux extrémités entre deux colliers fixes qui l'embrassent à frottement doux, elle peut, quand elle est mise en mouvement par la manivelle M et les deux roues d'angle RR', tourner sur elle-même autour de son axe, sans jamais avancer ni reculer.

2** Un écvou qui embrasse la vis micrométrique, mais qui ne peut tourner avec elle. Il résulte de cette disposition que le mouvement de rotation de la vis se trouve changé en un mouvement progressif de l'écrou, et que celui-ci avance ou recule, suivant que la vis tourne dans un sens ou dans l'autre.

3° Une plaque métallique ou cluiriot G, qui est invariablement liée à réci'ou, qui participe à son mouvement, et qui peut glisser sur un banc de fonte F, constituant une sorte de chemin de fer, dont les rails sont bien rabotés. C'est sur ce chariot que l'on place le tube /, quel qu'il soit, qu il s'agit de graduer.

Outre ces trois pièces qui sont assez simples dans leur mécanisme et dans leur jeu, la machine à diviser comprend deux dispositions un peu plus compliquées sur lesquelles nous devons insister d'une manière spéciale. L'une est relative au burin et au système qui le fait mouvoir; l'autre a pour objet la simplification de la vis micrométrique.

Disposition du burin, — Le burin est celle partie de la machine qui est destinée à tracer les divisions sur le tube du ihermomctre. 11 consiste tantôt en un tracelet d'acier que l'on promène sur la tige préalablement revêtue d'un vernis à la gomme laque; lantôt en une pointe de diamant que Ton appuie très-légèrement sur le verre lui-même. Ce burin est représenté en H dans la figure précédente; mais il fait partie d'un système complexe que nous avons cru devoir figurer à part pour en rendre l'intelligence plus facile et plus sûre.

On a coutume, lorsqu'on gradue un thermomètre, de ne pas donner la même longueur à tous les traits qui représentent la graduation. Les traits qui correspondent aux chiffres 0**, 10^,âO%100'', sont ceux auxquels on donne la plus grande longueur ; les traits qui correspondent aux chiffres 5^ 15", 25% ont une longueur un peu moindre ; enfin, tous les degrés intermédiaires sont marqués par des traits plus petits. Cette disposition, qui est représentée dans la figure 81, a pour objet de rendre la division moins confuse, et la lecture plus facile. On pourrait, sans doute, aligner tous ces traits, sans autre secours que celui de la main ; mais il faudrait une grande habileté, en même temps qu'une attention soutenue. Le système dont il s'agit a pour objet de donner à tous les traits de la

p^raduation la longueur qu'ils doivent avoir, sans que la volonté de l'opérateur ait à intervenir.

Au-dessus du burin H (fig. 8â) se trouve un système de roues qui peut tourner autour d'un axe fixe. Ce système est formé par la juxtaposition de deux disques circulaires : l'un a, qui est denté à sa circonférence en forme de roue à rochet ; l'autre b qui est entaillé d'échancrures de deux profondeurs différentes séparées par des espaces pleins. A chaque échancrure correspond une dent de la

I— ao.

Fig. 81. — Échelle pour montrer la longueur relative des traits de graduation dans les thermomètres.

Fig. Si. — Disposition du burin de la machine à diviser.

roue à rochet ; tandis que chaque partie pleine correspond à quatre dents. Une pièce saillante X, lixée au montant vertical du système articulé PO, IIO, peut, à mesure que la roue tourne, rencontrer, soit une partie creuse, soit une partie pleine ; de sorte que, quand le burin H est alternativement tiré et poussé au moyen du crochet il, son mouvement se trouve limité entre le point e qui est fixe, et le point X qui varie suivant que la partie saillante rencontre une partie pleine ou une partie creuse.

Pendant que ce mouvement se fait, un ressort r tenant égale-

160 CONSTHICTION DES THERMOMÈTRES.

ment au montant vertical du système articulé, engrène dans la roue à rochet, la (lût tourner d'une dent, déplace les échancrures de la roue voisine 6, et établit ainsi la relation nécessaire entre les dents de la roue et les parties pleines ou creuses que doit rencontrer la pièce X. L'opérateur n'a donc autre chose à faire qu'à tirer ou pousser le crochet w, sans s'inquiéter de la longueur à donner au trait, puisque cette longueur est limitée, pour chaque division, par la course du burin, et que c'est l'appareil lui-même qui règle cette course d'une manière automatique et précise. Les divisions qui représentent des multiples de 5 ou de 10 se reconnaissent ainsi à des longueurs spéciales.

Simplification du mouvement de la vis micrométrique. — Nous avons dit que le pas de la vis micrométrique était réglé très-exactement à un millimètre; nous devons ajouter que la tête de cette vis est divisée en 400 degrés parfaitement équidistants, ce qui permet de faire avancer le chariot de quantités aussi petites que l'on veut, et d'évaluer d'ailleurs ces quantités en 400^"*" de millimètre.

Il est donc facile, lorsqu'on a mesuré très-exactement l'intervalle qui sépare le point O'* du point lOO'' sur le tube thermométrique, de tourner la vis, et par conséquent, de faire marcher le chariot de la quantité qui représente la centième partie de cet intervalle. En supposant qu'on ait marqué par deux arrêts les limites entre lesquelles doit s'effectuer le mouvement de la vis, on pourra ainsi inscrire très-facilement le premier trait de la graduation. Mais, pour le second trait qui exige que la vis tourne du même angle, on se trouverait fort embarrassé pour l'obtenir, si un mécanisme spécial ne permettait de ramener le O*" de la tête de vis en correspondance avec le premier arrêt, sans que la vis elle-même se soit déplacée, c'est-à-dire sans que le burin ait cessé d'être en coïncidence exacte avec le premier trait. C'est ce mécanisme que représente la figure 83.

La vis micrométrique V s'appuie sur le collet NX dans lequel elle tourne sans se déplacer; elle se prolonge ensuite par une roue . à rochet R et se lermine en un cylindre allongé et rodé. Autour de ce cylindre qui est plein, se trouve un cylindre creux ou manchon A, ayant le même axe que lui, et pouvant tourner autour de cet

axe, sans entraîner la vis dans son mouvement. Or, c'est ce manchon, et non pas la vis elle-même qui est mis en communication avec la manivelle par Tintermédiaire des roues d'angle BB'. Il en résulte que, quand le manchon et la vis sont rendus solidaires, le mouvement donné paria manivelle se communique aux deux pièces à la fois ; mais si la vis devient indépendante du manchon, ce dernier seul est entraîné autour de Taxe, sans que la vis éprouve le moindre déplacement.

La pièce qui permet ou interrompt cette solidarité est un ressort représenté en UF. Il est fixé à Tune de ses extrémités sur le contour du grand disque E qui est mobile avec le manchon, et il s'ap-

3/e.R:SC

FiG. 83.

Vis micrométrique de la machine à diviser avec le système qui la met en mouvement.

puie par l'autre extrémité sur les dents de la roue à rochet qui fait partie du système de la vis. Lorsque la manivelle fait tourner le grand disque, et par suite le ressort de F vers U, ce ressort glisse sur les dents de la roue à rochet, et la vis demeure immobile. Mais si le mouvement se fait de U vers F, le ressort s'engage dans les dents de la roue, la pousse devant lui, et imprime à la vis une rotation égale à celle qu'il a reçue du grand disque. Par conséquent la vis se meut ou demeure immobile, suivant que le mouvement se fait de U vers F, ou de F vers U.

Parallèlement au grand disque, et faisant corps avec lui, se trouve un disque plus petit CG qui représente la tête graduée de la vis micrométrique, quoique, en réalité, il ne fasse partie de cette vis que lorsque la solidarité est établie entre la roue à rochet et le grand disque.

BUIGNET.

Digitiz'ed by

Le pignon denté K a pour objet de régler le nombre de tours et la fraction de tour que doit faire la vis avant que son mouvement soit arrêté. A cet effet, le pignon dont il s'agit s'engrène avec les rainures du grand disque E dont le contour est ^soigneusement fileté. Quand le disque fait un tour, le pignon marche d'une dent dans un sens ou dans l'autre. Or il y a sur le disque un buttoir fixe I et sur le pignon un arrêt également fixe Z. Quand ces deux pièces se rencontrent, le mouvement s'arrête, et l'on a, dans ce contact, un point de départ invariable pour le mouvement de lavis. On fait alors mouvoir le disque E de U vers F : le ressort UF engrène ; la vis marche, le pignon denté se déplace angulairement de X vers Z, et il arrive un moment où le second arrêt X du pignon rencontre le second buttoir D du cercle. Alors le mouvement s'arrête une deuxième fois, et la vis a marché d'une quantité marquée par les positions respectives des deux systèmes d'arrêt ; on marque un second trait. On tourne alors la manivelle en sens contraire, ce qui rompt la solidarité : la vis demeure immobile ; mais le grand disque se meut et ramène les arrêts I et Z au point où ils étaient originairement. On peut donc recommencer un nouveau mouvement de U vers F qui s'arrêtera comme le premier, quand le buttoir D aura rencontré l'arrêt X, et l'on pourra continuer cette manœuvre indéfiniment sans avoir à se préoccuper de mesurer la rotation.

Il est bon de faire remarquer que les arrêts I et Z sont fixes ; tandis que les arrêts X et D sont mobiles. C'est en plaçant convenablement ceux-ci par rapport à la graduation de la tête de vis que l'on règle l'angle de rotation de la vis, et par suite les 400*™^' de millimètre dont s'avance le chariot dans l'intervalle de deux arrêts.

Avantages de la machine à diviser, — La machine à diviser étant ainsi décrite, on comprend les avantages pratiques qu'elle peut présenter :

Soit N le nombre de divisions que comporte la tête de vis, et . soit h le pas de la vis qui, dans le cas actuel, est égal à 1™™. Quand la tête de vis tourne d'une seule division, le chariot avance de h ^ c'est-à-dire de -^ de millimètre ; et quand elle tourne de n divisions, le déplacement l du chariot devient l = h^ ^=^de millimètre.

Or, il peut' se présenter deux cas dans la pratique : 4** On peut se proposer de tracer des divisions d'une longueur donnée. Comme, en pareil cas, on connaît {, il suffit de résoudre l'équation précédente en fonction de n qui devient n = i •^. Si l'on voulait, par exemple, avec la machine actuelle, tracer un micromètre en dixièmes de millimètre, on aurait n = ^ X ^=iO; c'est-à-dire qu'il faudrait que la tète de vis tournât de 40 divisions pour que le chariot s'avançât de ^ de millimètre.

2"* On peut se proposer de partager une longueur donnée en un certain nombre p de parties égales. En pareil cas, on fait tourner lavis jusqu'à ce que les deux extrémités de la longueur dont il s'agit se soient présentées successivement sous la pointe fixe du burin, et l'on compte le nombre P des divisions dont la vis a tourné. Il est évident qu'alors -^ représente le nombre de divisions dont la tête de vis doit se déplacer entre chaque trait marqué par le burin.

C'est de cette seconde manière que la machine à diviser est employée dans la manipulation actuelle ; et voici le procédé opératoire que comporte la graduation des thermomètres ou plutôt l'inscription des degrés centésimaux sur leur tige :

4** Placer le thermomètre à mercure de la manipulation précédente sur le chariot mobile de la machine à diviser, et l'ajuster dans une position telle que la pointe du burin ou du diamant coïncide très-exactement avec un des deux traits marqués comme points fixes sur la tige du thermomètre ;

2** Faire mouvoir la manivelle jusqu'à ce que Tautre point fixe du thermomètre vienne se placer sous la pointe de diamant : on connaît ainsi le nombre de tours et la fraction de tour que la vis a accomplis; et l'on en déduit l'intervalle linéaire compris entre les deux points fixes ;

Gomme contrôle, le bord du chariot est gTadué en millimètres; et, à mesure qu'il s'avance, chacune de ses divisions passe devant un repère fixe qui tient au banc de fonte sur lequel il se meut. Il suffit d'observer le nombre de divisions qui passent ainsi devant le repère, quand le thermomètre est transporté du point 0** au point 100"* pour connaître le nombre de millimètres qui sépare ces deux points fixes. Et si le repère est muni d'un vernier, on

16i CONSTRUCTION DES THERMOMÈTRES.

peut apprécier la fraction de millimètre qu'il convient d'ajouter à

la mesure pour la rendre exacte.

3** Disposer les deux arrêts mobiles du pignon et de la tête de

vis, de manière qu'ils ne se rencontrent qu'après que la vis aura

accompli la centième partie de son mouvement total entre les deux

points fixes (1).

4° Faire mouvoir la manivelle de droite à gauche, c'est-à-dire

dans le sens où l'engrenage de la vis n'a pas lieu, et continuer ce

mouvement jusqu'à ce qu'il soit arrêté parla rencontre des deux arrêts fixes ; on a ainsi le point de départ de la graduation.

Tourner alors la manivelle de gauche à droite jusqu'à ce que le mouvement soit de même arrêté par la rencontre des deux arrêts mobiles que l'on a préalablement fixés dans la position convenable. L'engrenage a eu lieu : le chariot s'est avancé, et la partie du thermomètre qui se trouve en regard du burin est celle qui correspond exactement à l'intervalle d'un degré. On appuie alors la pointe du diamant sur la tige du thermomètre, de manière à tracer un trait (2).

S*" Tourner de nouveau la manivelle de droite à gauche, puis de gauche à droite, et marquer de même un nouveau trait. Continuer ainsi jusqu'à ce que les divisions soient marquées sur toute l'étendue de la tige.

Q"" Inscrire de dix en dix les chiffres qui correspondent aux degrés du thermomètre. Celte inscription peut être faite, soit directement, à l'aide de la pointe de diamant elle-même, soit indirectement, en recouvrant la tige du thermomètre d'un vernis trans-

(1) Supposons que, pour faire avancer le chariot de tout l'intervalle compris entre les deux points fixes du thermdniètre, la vis ait fait 180 tours complets et 100 divisions. Gela indique que l'intervalle dont il s'agit correspond en totalité, à 72 100 divisions de la tête de vis, et qu'il est égal à 180«™,25.

Pour faire marcher le chariot de la centième partie de cet invcrvalle, c'est-à-dire de l^^jSOSi), il fiiut nécessairement que le mouvement de la vis soit cent fois plus petit, et qu'il corresponde à 721 divisions seulement. Or, 721 divisions de la vis équivalent à un tour complet et 321 divisions. On fixera donc le buttoir de la tête de vis en regard de la 321' division, et l'on disposera, d'ailleurs, l'arrêt mobile du pignon de façon qu'il laisse passer librement le buttoir au premier tour de la vis, et qu'il ne l'arrête qu'au second tour.

(2) Il fiuit tirer et pousser doucement le crochet du burin, comme lia été ditpagel59. en donnant à la pointe de diamant toute l'amplitude qu'elle peut prendre, afin que les traits soient bien alignés, et qu'il aient de 5 en 5 et de 10 en 10 les longueurs plus grandes dont nous avons parlé.

parent, et traçant les nombres à Taide d'une pointe d'acier. On touche alors les traits détachés avec un pinceau imbibé d'acide fluorhydrique, et l'on enlève ensuite le vernis à l'aide d'un lavage à l'alcool (1).

Graduation du thermomètre à alcool, — Lorsqu'il s'agit d'effectuer la division sur tige du thermomètre à alcool, le principe et le mode opératoire restent absolument les mêmes que pour le thermomètre à mercure ; le calcul seul diffère. Comme le trait supérieur, qui a éfé obtenu par comparaison, correspond au point 50'' du thermomètre à mercure, c'est en cinquante parties et non en cent qu'il convient de diviser l'intervalle compris entre les deux repères. On établit le calcul en conséquence, et l'on donne aux deux arrêts mobiles du pignon et de la tête de vis la position qu'ils doivent avoir d'après ce calcul.

Unité de température, — Lorsqu'on a divisé en cent parties égales l'intervalle qui sépare les deux points fixes du thermomètre à mercure, chacune des divisions marquées sur la tige représente ce qu'on appelle un degré centigrade. C'est ce degré centigrade qui constitue Funité de température ; et l'on voit que cette unité correspond à la centième partie de la dilatation apparente qu'éprouve le mercure du thermomètre, quand il passe de la température de la glace fondante à celle de l'eau distillée bouillante sous la pression normale de O^yTôO.

Il ne faut pas croire que l'unité de température ait une valeur constante et invariable dans toutes les conditions. Lorsque l'on considère deux thermomètres à mercure gradués avec le plus grand soin, on reconnaît facilement que leur marche n'est pas absolu- • ment comparable, et que, si l'accord existe pour les deux points fixes, les degrés intermédiaires diffèrent, au contraire, et quelquefois même de quantités très-sensibles. Pour expliquer ce désaccord, il suffit de se rappeler que le changement de niveau qui se produit dans les thermomètres est un effet composé résultant tout à la fois

(1) Le diamant a rinconvénient de donner des traits larges, inégaux, écaillés sur les bords, qui nuisent à la solidité du verre. Le procédé au vernis donne, au contraire, des traits réguliers, tins, qui ne 'portent aucune atteinte à la solidité de l'enveloppe; mais il exige le maniement d'un corps très-dangereux, l'acide fluorhydrique. C'est pour cette raison qu'on se sert de la pointe de diamant à l'École de pharmacie.

de la dilatation du mercure et de celle de l'enveloppe. Or, si le mercure, convenablement purifié, est invariable dans ses propriétés physiques et particulièrement dans sa dilatation par la chaleur, il n'en est pas de même du verre qui constitue l'enveloppe thermométrique. Outre qu'il n'y a pas deux verres qui se dilatent de la même quantité pour la même quantité de chaleur reçue, on peut dire que le même verre possède une dilatabilité différente, suivant que son état moléculaire est plus ou moins modifié par les conditions particulières auxquelles il a été successivement soumis. Il faut donc, si l'on veut avoir des thermomètres à mercure qui soient bien comparables, former leurs enveloppes avec \l même espèce de verre, et éviter avec soin toutes les circonstances qui pourraient modifier leur état moléculaire, et par suite leur dilatabilité (1).

Si, au lieu de considérer deux thermomètres à mercure, nous considérons un thermomètre à mercure et un thermomètre à alcool, le désaccord qui se manifeste dans la marche comparée des deux instruments devient alors beaucoup plus marqué. Ici, en effet, le liquide concourt, en même temps que l'enveloppe, à la différence des résultats observés. Et, tandis que la dilatation du mercure peut être considérée comme régulière et uniforme, celle de l'alcool subit, au contraire, un accroissement notable à mesure que la température s'élève. On comprend donc que les deux thermomètres dont il s'agit, étant d'accord pour les températures 0** et 50** qui ont servi de repères communs à leur graduation, ne le soient plus pour les températures intermédiaires, ni pour celles qui se trouvent en deçà ou au delà de ces limites. Le degré marqué par le thermomètre à alcool doit toujours être inférieur à celui que marque le thermomètre à mercure ; et c'est en effet ce que montre l'expérience (2).

(\) Il ne faut pas s'exagérer, cependant, cette influence de Tétat moléculaire du verre. L'observation montre qu'entre 0* et 100°, les thermomètres à mercure marchent à trèspeu près d'accord, malgré la différence de leurs enveloppes. Les divergences ne deviennent sensibles qu'au delà de 100**, et l'écart est à peu près de 5 degrés, quand la température est devenue voisine de 350^, c'est-à-dire du point d'ébullition du mercure, tel qu'il est donné par le thermomètre à air.

(2) I>eluc, dans la comparaison qu'il a faite des thermomètres à mercure et à alcool, a trouvé les résultats suivants :

Mercure.. — 10* .... O».... -h 25« .... -h 50* ... -f- 75* ....-f-lOO» Alcool... - 7«8.... 0«.... -h 20^.... -h 43-9.. .. -f- 70-25.... -(- 100*

Ici le thermomètre à alcool apntles mômes points fixes que le thermomètre à mercure.

Diverses échelles thermoinétriq%ies. — Le thermomètre, gradué comme il vient d'être dit, porte le nom de thermomètre centigrade^ et le nom de centigrade lui vient de ce qu'il présente cent divisions ou degrés entre les deux points fixes de la glace fondante et de rébuUition de l'eau. Ce thermomètre a été imaginé par Celsius, physicien suédois, qui le fit connaître à Upsal, en 1741 . C'est celui dont on fait généralement usage dans les recherches scientifiques. Il est à peu près le seul usité en France, et il serait à désirer qu'il fût adopté partout.

On emploie encore, mais très-rarement, le thermomètre de Réaumur, qui ne diffère du précédent que par le nombre de degrés compris entre les deux points fixes. Dans la graduation de cet instrument, la température correspondant à la fusion de la glace est marquée 0" ; mais celle qui correspond à l'ébullition de l'eau est marquée 80'' ; de sorte que l'intervalle ne comporte que 80 divisions au lieu de 100. Les divisions du thermomètre de Réaumur sont donc plus espacées que celles du thermomètre centigrade. Chacune d'elles équivaut à -^ de division de ce dernier instrument.

Dans ce thermomètre, comme dans le thermomètre centigrade, on affecte du signe -{- tous les degrés situés au-dessus du point de la glace fondante, et l'on donne le signe — à tous ceux qui sont situés au-dessous de ce terme.

En Angleterre, on se sert de préférence du thermomètre de Fahrenheit dont le degré 32* correspond à la température de fusion de la glace, et le degré 212" à la température d'ébuUition de l'eau. Ij'intervalle entre les deux points fixes comprend donc 180 degrés. Le 0** de la graduation correspond au froid le plus vif qui ait été observé à Dantzick, avant 1714. Fahrenheit l'a reproduit

la coïncidence devait avoir lieu pour les points 0** et 100® ; mais on voit que, pour les degrés intermédiaires, il y a toujours eu désaccord, et que toujours le thermomètre à alcool s'est trouvé en retard sur le thermomètre à mercure. Ce retard s'explique par cette circonstance que, tandis quelemei'cure se dilate autant deO'à SO*" que de 50* à 100*» Talcool, au contraire, se dilate beaucoup moins dans le premier temps que dans le second. Il en résulte que, quand le mercure est arrivé à la moitié de sa dilatation totale, Talcool n'est pas encore arrivé à la mpitié de la sienne, d'où la conséquence que le degré marqué doit être plus faible.

A + 100* la vapeur d'alcool a à peu près la même tension que la vapeur d'eau à -f- 122*, et cette tension est d'environ deux atmosphères. Dans le cas actuel, le -verre supporte cette pression, et l'alcool ne bout pas plus dans l'intérieur du tube porté à 4- 100* que l'eau ne bout dans la marmite de Papin portée i 122o.

artificiellement au moyen d'un mélange réfrigérant, composé de poids égaux de neige et de sel ammoniac, mélange dont la température exprimée en degrés centigrades est — iT 7.

En comparant les trois échelles de graduation que nous venons de décrire, on voit que 4<» centigrade équivaut à 0%8 Réaumur, et à i%8 Fahrenheit. Pour convertir les degrés Fahrenheit en degrés des deux autres échelles, il faut, en outre, retrancher 32 du nombre donné. Par conséquent, en désignant par C, par R et par F les degrés correspondant à une même température pour les trois échelles Centigrade, Réaumur et Fahrenheit, on a la relation :

Il existe une quatrième espèce de thermomètre, particulièrement employée en Russie,, et qui est connue sous le nom de thermomètre de Delide, Sa graduation est basée sur les deux points fixes ordinaires : mais c'est le point d'ébuUition de l'eau qui correspond au 0° de l'échelle, tandis que le point de fusion de la glace est marquée ibO\ L'intervalle est donc partagé en 150 divisions, et l'échelle est descendante au lieu d'être ascendante. Soit n le degré du thermomètre de Delisle qu'il s'agit de convertir en un nombre C de degrés centigrades correspondants, on a la relation G = (150 — n)-j.

Sensibilité des thermomètres. — La sensibilité des thermomètres peut s'entendre de deux manières : soit qu'elle consiste dans la promptitude avec laquelle ils donnent leurs indications ; soit qu'elle dépende des déplacements plus ou moins grands que leur niveau éprouve pour une même variation de température. Pour qu'un thermomètre présente à la fois ces deux modes de sensibilité, il faut qu'il réalise deux conditions importantes :

1" Le réservoir doit être très-petit et présenter le plus de surface possible. Le thermomètre possède alors ce double avantage de prendre rapidement la température du corps avec lequel il est mis

(1) Nous donnerons, à la fin de Touvragc, une table de relation entre les degrés des trois instruments, et nous indiquerons, dans le recueil de problèmes, comment, en rabscnce de cette table, et au moyen de la formule qui vient d'être exposée, on peut évaluer en degrés centigrades une température marquée en degrés Réaumur ou Fahrenheit, quelle que soit, d'ailleurs, cette température.

THERMOMÈTRES A ÉCHELLE FRACTlOiNNÉE i69

en conlact, et de ne modifier cette température que d'une manière insensible et pour ainsi dire négligeable.

2° Le canal intérieur du tube doit être d'une finesse extrême. En effet, la quantité de mercure sur laquelle porte la dilatation se trouvant considérablement réduite par la condition qui r^ vient d'être énoncée, la fraction de dilatation cor- |r

respondant à un degré ne peut avoir une grande ^^ ^ étendue sur la tige qu'autant que le tube présente une excessive capillarité. La colonne mercurielle devient alors si étroite qu'on ne l'aperçoit plus qu'avec difficulté et au moyen d'une loupe (i).

Thermomètres à échelle fractionnée, — Les thermomètres qui réunissent les deux genres de sensibilité dont nous venons de parler, et dans lesquels rétendue de chaque degré est assez considérable pour comporter une division en dixièmes, ne contiennent en général qu'une portion assez restreinte de l'échelle thermométrique. Si l'on voulait, en effet, que de pareils instruments pussent mesurer toutes les températures comprises entre la fusion de la glace et l'ébullitibn de l'eau, il faudrait leur donner une longueur démesurée, ce qui aurait pour inconvénient de les rendre à la fois très-fragiles et très-incommodes (2).

Pour conserver aux thermomètres toute leur sensibilité sans rendre leur emploi incommode, on restreint leurs indications, et l'on construit ce qu'on appelle des thermomètres à échelle fractionnée. La figure Si représente un de ces thermomètres, dans lequel l'échelle n'embrasse que l'intervalle ^*^- ^- "" ^**®'*'

. .^„ I K^ . r . 1 momètre à échelle

compris entre — 40° et -f 55, et qui est spéciale- fractionnée.

(1) Pour rendre la colonne mercurielle plus apparente, on a eu Tidée de construire des tubes dans lesquels la section, au lieu d'être circulaire, est elliptique et allongée. L'aire de cette section restant la même, la colonne mercurielle devient beaucoup plus visible, lorsqu'elle se présente à Tœil par ses larges faces. On a eu l'idée aussi d'appliquer sur le tube, pendant sa fabrication, une bande d'émail qui règne sur toute rétendue de sa longueur. En se projetant sur ce fond blanc et opaque, le niveau du liquide devient plus net et plus facile à apprécier.

(2) Pour mettre cette vérité hors de doute, supposons que chaque degré occupe sur

....de (>> à -20"

ment destiné aux besoins de la pratique médicale. Mais on peut en construire de beaucoup plus sensibles encore : on peut former, par exemple, des thermomètres n'embrassant que 20 degrés de l'échelle centigrade, et présentant alors un très-grand intervalle entre chacun de ces degrés. Comme les limites de température entre lesquelles se font les expériences sont très- variables, on construit, en pareil cas, une série de dix thermomètres à échelle fractionnée, pour lesquels les 20 degrés inscrits sur la lige se rapportent à des points différents de la graduation. On peut adopter avec avantage la série suivante :

6« de 50" à 70"

Et l'on choisit alors parmi ces thermomètres celui qui s'adapte le mieux aux limites de température entre lesquelles on doit opérer.

• Ces thermomètres à échelle fractionnée ne renfermant pas les deux points fixes de la gi-aduation, les degrés marqués sur la tige ne peuvent être obtenus que par comparaison avec un bon thermomètre étalon, en plongeant les deux instruments dans un bain dont la température est successivement élevée et maintenue constante à tous les degrés compris entre les deux limites extrêmes de chaque échelle. C'est là une opération très-délicate, qui exige beaucoup de soin, et qu'on ne peut se flatter de pratiquer avec succès qu'autant qu'on a acquis une certaine habitude dans l'art de construire les thermomètres.

Thermomètres métastatiques. — L'inconvénient d'avoir toute une série de thermomètres à échelle fi^ctionnée a fait naître l'idée de construire des thermomètres métastaiiqiies (1).

la tige une élendue d*un centimètre, les cent degrés compris entre la glace fondante et l'ébullition de Teau occuperont cent centimètres ou un mètre. Or, quel usage pourrait on faire d'un thermomètre qui serait à la fois si long et si embarrassant ?

(1) Le mot métastase {[uxoL changement, (rra<nc position) est un terme que les médecins emploient pour exprimer le déplacement d'une maladie, c'est-à-dire le passage de cette

THERMOMÈTRES MÉTASTATIQUES. 171

On appelle ainsi des thermomètres très-sensibles, dans lesquels le degré centésimal occupe une étendue considérable qui peut aller jusqu'à 5 et même 10 centimètres, et qui permettent à l'opérateur de changer à son gré la valeur absolue des indications, de manière que le très-petit nombre de degrés interceptés par la tige se trouve toujours compris dans la limite des températures qu'il s'agit

FiG. 85. — Thermomètre métastatique, avant Texpérience.

FiG. 86. — Thermomètre métastatique, après r expérience.

de mesurer. Un thermomètre métastatique bien construit peut donc remplacer, à lui seul, tous les thermomètres à échelle fractionnée^dont nous venons de parler.

Le thermomètre métastatique (fig. 85) se compose d'un très-petit réservoir soudé à un tube t dont le calibre intérieur est si fin qu'une variation de température de quelques degrés suffit pour

maladie d'une partie du corps dans une autre partie. Dans le cas actuel, les physiciens entendent par thermomètre métastatique, un thermomètre dans lequel les indications peuvent se déplacer au gré de Topérateur, et se transporter d'une partie de Téchelle dans une autre partie

172 CONSTRUCTION DKS THERMOMÈTRES.

faire parcourir à la colonne mercurielle toute la longueur de la tige. Le tube se termine à sa partie supérieure par une ampoule a, qui présente un point rétréci en i, dans la partie qui la relie au tube. La quantité de mercure contenue dans l'instrument doit être suffisante pour remplir le réservoir, le tube et une partie de l'ampoule, même à la température la plus basse parmi celles qu'il s'agit d'apprécier.

La tige est divisée en parties d'égale capacité, et son échelle, purement arbitraire, comprend 200 divisions, inscrites par numéros d'ordre et de dix en dix, depuis le 0° qui occupe le bas de la lige, jusqu'à la division 200 qui en occupe le sommet.

Pour se servir de l'instrument, il faut, à chaque fois, en régler la course, de manière que le sommet de la colonne se trouve toujours dans la tige pour les températures à mesurer. Voici comment on obtient ce résultat :

Supposons qu'il s'agisse de mesurer des températures comprises entre + 10 et + 20*. On plonge le thermomèlre dans un bain d'eau dont la température, maintenue constante, est un peu supérieure à + 20°. Quand l'équilibre est établi, on tire Je thermomètre du bain ; et, au moment où il commence à se refroidir, on lui imprime une secousse brusque qui a pour effet de briser la colonne mercurielle au niveau du point rétréci i. Le mercure contenu dans l'ampoule s'y maintient, malgré la contraction qu'il éprouve, tandis que celui qui remplissait le réservoir et le tube au moment où la séparation a eu lieu, descend le long du tube, et s'arrête en un certain pointe (fig. 86). Le thermomètre métastatique est alors prêt pour l'observation, et il fonctionne comme thermomètre ordinaire, au moins pour les températures comprises entre + 10° et + 20% si les dimensions relatives du réservoir et du tube ont été calculées pour un intervalle de 10 degrés.

Il ne reste plus qu'à convertir en degrés centigrades les indications volumétriques obtenues dans chaque expérience :

A cet effet, on place le thermomètre métaslatique à côté d'un thermomètre-étalon dans un bain dont la température soit voisine de celle qui a été mesurée. Quand l'équilibre est parfaitement établi, on note le degré marqué par l'étalon et la division à laquelle correspond le niveau du mercure dans le thermomètre métaslatique. On laisse alors la température s'abaisser d'un degré, et

THERMOMÈTRES MÈTASTATIQUES. 173

Ton note les nouvelles indications fournies par les deux instruments. On connaît ainsi :

1** Les deux degrés du thermomètre-étalon, auxquels correspondent les deux divisions du thermomètre métastatique, fournies par l'expérience ;

2* Le nombre des divisions comprises entre deux degrés consécutifs, et par suite le nombre de divisions correspondant à l'unité de température.

On peut ainsi arriver à des évaluations d'une précision extrême. Dans les thermomètres métastatiques ordinaires, on peut apprécier directement et très-facilement des centièmes de degré centigrade.