CHANGEMENT DE VOLUME ET CHANGEMENT D*ÉTAT

Quand la chaleur pénètre un corps solide, liquide ou gazeux, elle le dilate, c'est-à-dire qu'elle augmente son volume en augmentant le degré d'écartement qui existe entre ses molécules. Celte dilatation peut être considérée comme un des effets les plus génémux de la chaleur, et les exceptions, d'ailleurs très-remarquables, que Ton a signalées, tiennent à des causes qui s'expliquent facilement (1).

Il ne faut pas croire, toutefois, que la chaleur reçue soit appliquée tout entière au phénomène de la dilatation. L'accroissement de volume que subit un corps ne représente, en réalité, qu'une fraction très-faible de la chaleur totale qui l'a pénétré (2). Mais

(1) L*exception la plus remarquable est celle qui se rapporte au cas de Teau prise entre les limites de 0^ et -f- ^^' Quand on prend Teau liquide à 0", et qu'on élève lentement sa température, on voit qu'elle diminue graduellement de volume jusqu'à la température de + ^i ^t que c'est à partir de ce terme seulement que la dilatation devient manifeste et régulière. Il suit de là que Teau a un maximum de contraction ou de densité à -f- ^'^t ^^ QU^ lorsqu'on la prend à cette température, elle se dilate toujours, soit qu'on réchauffe, soit qu'on la refroidisse. Cet effet singulier s'explique par la position que prennent les molécules au voisinage du changement d'état. C'est à U» que l'eau se congèle, il est vrai ; mais c'est à -h ^'^ Que les molécules commencent à prendre la position qu'elles doivent avoir dans Teau congelée. Et, comme la glace à 0** est beaucoup moins dense que l'eau liquide à la mên^e température, il s'ensuit que les molécules d'eau, au-dessous de -f- 4*, ont un degré d'écartement plus grand que celui qu'elles devraient avoir par le seul effet de la température.

Ces changements de volume qui compliquent l'effet ordinaire de la dilatation, et qui ont pour cause la prédisposition des molécules au changement d'état, constituent un phénomène général, qui est très-marqué dans le cas de l'eau, mais qui s'observe égament dans le cas des autres corps. On remarque seulement que lorsque le corps doit diminuer de volume en se solidifiant, le sens du phénomène est changé. Le corps no peut plus présenter de maximum de densité à l'état liquide, puisque les molécules so. contractent tout à la fois par rabaissement de la température et par la prédisposition au changement d'état.

(2) Le volume d'un corps peut s'accroître tout aussi bien par l'effet d'une traction exercée sur toute sa surface que par rcfl*ct d'une élévation de température. M. Buff" {Journal de Physique y I, 238) s'est proposé de calculer la grandeur de la traction qui produirait sur un corps le môme effet que la chaleur ; et il a montré, par un calcul

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comme cette fraction qui varie d'un corps à l'autre est toujours la même pour le même corps, et pour la même quantité de chaleur reçue, la mesure de ce qu'on appelle le coefficient de dilatation con* stitue un des meilleurs caractères que l'on puisse observer dans l'étude des phénomènes physiques de la matière. C'est surtout dans les corps à l'état liquide que cette détermination présente de l'intérêt pour le pharmacien.

Indépendamment des changements de volume que la chaleur apporte dans les corps, elle peut y produire aussi des changements d'état physique. La transformation des solides en liquides et des liquides en gaz est un phénomène tout aussi général et tout aussi important que celui de la dilatation. Et comme la température à laquelle ces changements se produisent varie d'un corps à l'autre, et demeure constante, au contraire, pour le même corps placé dans les mêmes conditions, le pharmacien peut encore trouver, dans la mesure des points de fusion et d'ébullition, des caractères extrêmement précieux pour juger de la nature ou de la pureté des substances qu'il emploie dans son officine.

La seconde section du chapitre II comprendra donc d'abord deux manipulations consacrées, l'une à la mesure du coefficient de dilatation des liquides, l'autre à la détermination des températures qui correspondent aux changements d'état pour chaque corps en particulier. Elle comprendra, en outre, comme applica-

réciproque, que la quantité de chaleur qui détermine la dilatation et qui produit un travail extérieur équivalent à celui de la traction, n*est toujours, au moins dans le cas des métaux, qu'une faible portion de celle que le corps absorbe. En prenant l'exemple du fer et représentant par 1000 la quantité totale de chaleur reçue, la portion qui détermine le travail de dilatation équivaut à 0.098 c'est-à-dire à 98 millionièmes seulement. Le même calcul a été établi par M. Buff pour un certain nombre de métaux, et voici les chiflres qu'il a obtenus : "

Chaleur de dilatation représentée en millièmes do la chaleur totale :

Fer 0.098

Cuivre\ O.i-iS

Argent 0.238

Or 0190

Platine 0.092

Plomb 0.580

Verre OAU

Eau 0.381

Ce calcul suppose constants le coefficient de dilatation et la chaleur spéciflquc. Il ne peut donc s'étendre au delà des températures ordinaires.

lions importantes, deux autres manipulations relatives, Tune à la fabrication de la glace au moyen de l'appareil C4arré, l'autre à la détermination de la richesse alcoolique des vins.