VJ

(t ~ t) degrés sera donc — — ,el le coefficient de dilatation

ïHYSlçrP.

. ainsi la recherche de ce coefficient se réduirait à

lesnrer exactement les hauteurs A et /t' , elles temperer f. t'.

Pour mesurer la diletation du gaz ou a employé un tul.e horizoiilal hicn calibré , dans lequel ou a placé nue petite goutte de mercure, qui se déplaçait quand le gaz de, l jnlerieur de la houle chiinceait de voumie eu vertu de la chaleur qui lui était communiquée par un bain d’huile, dans lequel ce tube était place

La^diiatalion des solides peut se déduire de celles des liquides. Mais on peut employer un procédé parliciilier qui consiste a plonger la barre dont ou veut éUidier la dilatation, dans un miheu Capable de la chauffer. Aux exlrémiics de cette barre se trouvent adaptées deux petites tringles rectangulaires qui se rapprochent ou s’éloignent en même temps que la barre se contracte L se dilate, et en faisant coiirorder les extrémités de ces signes ■ avec les divisions d’uiie règle bien gradue , on peut ainsi évaluer

la dilatation des corps solides (fig. 21V

C’est en opérant comme ou vient de l’indiquer que 1 on a reconnu que le coefficient de dilatation absolue de mercure est de

pour chaque degré de température entre o et 100.

Que la dilatation linéaire du verre’ est de

celle de fer

de

EMp.’on a pu constater que le coefficient de dil^tatiou est le même pour tous les gaz , et qu’ils se délivrent fous pour chaque

degré de — de leur volume à zéro*.

rayonnante. Sa réflexion. Sa

de différent corps. Pouvoirs em,ss,fs , absorbants et rèfiéclLants. Eqnihbre mobile de température. Rejlcxion apparente du froid

Ou donne en général le nom du thermomètre que nous avons décrit , on dit qu

PHVMQUE.

ou quVUe s’abaiss« quand le thermomètre employé constate une augmentation ou une diminution de volume de la matière qui le compose.

Quand des corps sont en présence et non à la meme température, cet état d’illégalité ne persiste pas, et la différence des températures tend à s’effacer, à moins cjuVlle ne soit eutreteiine par une cause constante Quand cette cause n’existe pas, tous les corps finissent par arriver à la meme température; il y a alors équilibre de chaleur. Cet équilibre peut s’établir de deux ^lanière^ : ou les corps sont séparés par un milieu, tel que l’air, ou ils se touchent. Dans la première, la chaleur se transmet à distance; dans la seconde, elle se communique p^r le métal.

La chaleur se Iransmet en effet à di^tance; car un corps très chaud , placé dans l air à une certaine distance, peut agir sur nos organes. Celte action ne dépend pas delà présence de l’air, car elle se manifeste encore quand une portion de l’espace qui nous sépare du corps chaud e^t vide de tout fluide pondérable. On peut prouxer, d’ailleurs, que la chaleur se transmet dans le vide aussi bien qu’à travers les ga>:.

On fixe un thermomètre au milieu d’un matras auquel es^t soudé un tube assez étroit, plus long que la hauleiir de la colonne barométrique. Ce vase étant plein de mercure, et le tube dirigé verticalement de haut en bas, étant [ilongé dans un bain du même liquide, on soulève le niatras jusqu’à ce (jue le tube ne plonge pins que d’une petite portion dans le bain; le matrassera alors vide de toute malièr.* pondérable. On ramollit au chalumeau la soudure du tube tt du ballon, et on les sépare en fermant toute conimnnicatiou , de l’intérieur du iiialras , avec l’air extérieur. Or, en plongeant ainsi le ballon détaché dans l’eau bouillante, ou voit le mercure mouler dans le manomètre , ce qui ne peut avoir lieu que par la transmission de la chaleur dans le vide; car on peut s’assurer que l’augmentation de température résultant de la communication par les parois et la tige du thermomètre ne serait pas sensible.

On appelle chaleur rayonnante celle qui se communique ainsi dans le vide, ou à travers les fluides élastiques qui s’opposent en jiarlie à celte Irausmlssion , [dutôt que do la tavoviser. On donne le uoni de rayon de chaleur à toutes ligues droites menées du corf s chiud aux corps qii il échaufie, ou à toutes les directions infiniment variées suivant lesquelles la chaleur peut se propager.

^72 PHTSIQVS.

La chaleur se réfléchit à la surface des corps comme la lumière, en faisant iin angle d’incidence égal à l’angle de réflexion, et de mansère que le plan, })assant par le rayon incident et le rayon réfléchi , est normal cà la surface du corps réfléchissant. Pour vérifier cette loi , on place en regard l’un de l’autre deux miroirs sphériques MM M'M'. Si leurs centres CC' sont connus leurs foyers, FF' , milieux des rayons AC, A'C', le seront pareillement. Or, eiidispo ant un corps chaud en I, et un ihermomèlre en F', on voit le thermomètre monter ; on peut même allumer de l’amadou placé en F' en mettant en I un réchaud contenant du charbon incandescent (fig. 22).

La chaleur, d’après ce que nous venons de voir, peut se transmettre à travers l’an*. On peut constater sa transmission à travers les liquides en faisant tomber nu liquide sous forme de lame, et le plaçant derrière un thermomètre et devant un foyer de chaleur; il est évident dans ce cas que l’élévation du thermomètre ne peut provenir que de la chaleur qui a passé à travers le liquide. On cousfale aussi la transmission à ti avers les corps solides en agitant une lame de verre entre xin foyer de chaleur et un thermomètre.

En se servant pour corps échauffant de vases cubiques de différentes grandeurs coiitenaiil de l’eau chaude, et dont la face plane en regard du réflecteur est toujours perpv-ndiculaire à son axe et de même nature, on trouve que ces vases, placés à la même distance et leur température étant la même, produisent sur le thermomètre des excès de tempéîature propoitionnels aux surfaces par lesquelles ces vases émettraient la chaleur; d’où l’oii doit conclure que la chaleur émise par un corps est proportionnelle à sa surface, ce qui est d’ailleurs évident.

La chaleur émise obliquement par la surface d’un corps cliaiid, varie proporlioiinellement au sinus de l’angle que sa direction fait avec la siu face. Pour constater cette propriété, on place entre le réflecteur et un corps chaud à surface plane deux écrans paivllèies verticaux placés à une distance convenable l’un de l’auire , et percés d’ouvertures égaies dont les centres sont sur 1 axe horizonlal du réflecteur. Or, si on incline plus ou moins sur cet axe la .surface plane émettant la chaleur, de manière toutefois que le cylindre, ayant pour base les deux ouvertures des écrans, ne puisse pas rencontrer, en le prolongeant, le périmètre de cette face plane inclinée; on trouve que dans tous

i*iiYSîOb>:. 275

le^ cas le thermomèlre à air indique la meme tempéralure stationnaire.

Enlin , indépendamment de tonte antre circonstance , on a reconnu que la nature do la substance qui termine la surface du corps chaud influe beaucoup sur la quantité de chaleur émise. Si le corps cliaud à faces planes de 1 expérience préccdeiite est un cube dont les faces soient recouvertes de couches légères de substances differentes , on trouve que la face recouverte de noir de fumée laisse passer plus de chaleur que celle qui est recouverte d une feniîle de plomb, ou que celle qui est recouverte d’uiie feuille d’étain , etc.

Le pouvoir ém.ssif varie , d’ailleurs, avec le poli delà surface. !

Quand la chaleur rayonnante, émise par un corps chaud , arrive à la surface dYm corps froid, une partie est réfléchie, mais une autre portion est absorbée, perd sa faculté rayonnante, et échaufle le corps qu’elle pénètre. On a donné le nom de pouvoir absorbant à celte qualité des corps en vertu de laquelle , exposés aux faisceaux de rayons caloriü jiies, ils en absorbent une portion variable d un corps à l’autre. Les rayons de chaleur qui ne sont pas absorbés étant réfléchis, réciproquement on doit legarder le pouvoir réfléchissant comme complémenlaii e du pouvoir absorbant ; ce qui permet de déduire l’iin de ces pouvoirs de le connaissance de Taiitre.

Quand la température d’un corps reste stationnaire, on peut attribuer cet état d'équilibre à l’égalité qui existe entre la quantité de chaleur que le corps émet par le rayonnement et celle qu’il absorbe eu s’apprepriant la totalité ou une partie de la chaleur envoyée par les corps environnants et qui tombe sur la surface.^ L’expérience prouve qu’en substituant à ce premier corps d autres corps de meme forme et de même grandeur, ayant la même température, tous les corps conservent le même état d équilibre, quoique leurs pouvoirs émissifs, absorbants et réflecteurs, soient très diftéronts. Or, la quanttté de chaleur envoyée par les corps environnants et qui tombe à la surface de ces diftérents corps dans une direction quelconque, étant constanie, puisque les circonstances extérieures restent les memes, il faut nécessairement qu’il parte de chacun des corps éprouvés et dans une même direction une quantité de chaleur égale à celle qui arrive; il faut donc que les rayons de chaleur émis,

PHYSIQÜK.

augmentés des rayons réfléchis , donnent une somme égale à celte quantité constante.

D’après ce qui précède, il est clair que, si dans un appartement dont la température e t partout la meme, on vient à placer deux miroirs sphériques eu regard l’on d<ï l’autre, si l’on dispose un thermomè»re à l'uu des loyers et de la g ace à l’autre, le thermomètre devra baisser ; car si l’on ôte la glace, d’après ce que nous avons établi, le thermomètre ne doit pas marcher; la quantité de chaleur qiril reçoit étant égale à celle qu’il perd, et dans toutes les directions. Si donc on ajoute de la glace, la quantité de chaleur qu’il envoie n’étant plus égale à celle qu’il reçoit, il doit se refroidir et par suite baisser.

§ Xlîl. — Conductibilité des corps pour la chaleur. Les corps dijfèrent autant par leur propriété de conduire la chaleur, que par leurs autres propriétés. Avant de faire cormaître les conductibilités particulières , nous indiquerons le résultat général.

Soit une barre métallique expo'ée par une de ses extrémités à l’action constante d’un foyer. Partageons cette barre en un grand nombre de sections transversales; la section la plus voisine du foyer en prendra d’abord la température; la seconde section recevra sa chaleur de la première, et ainsi de suite; de sorte que si la barre est percée de trous assez grands pour contenir des réservoirs de thermomètres, on les verra njonler successivement. Si nous considérons trois éléments A, A', A", très voisins , l’élément intermédiaire A' recevra de la chaleur de l’élément A, le plus rapproché de la source , et en communiquera à l’élément suivant A''.

On voit d’après cela que si la barre n’éprouvait aucune déperdition de chaleur, chaque thermomètre monterait graduellement jusqu’à ce qu’il eut atteint la température du foyer; mais cela n’existe pas. La perte de chaleur a toujours lieu et par le rayonnement et par le contai t du milieu.

Les thermomètres oiouîent nécessairement moins vite que dans la supposition d’une pirle nulle, et n’atleiguent jamais la température du foyt-r; ils s arrêteront quand la quantité de chaleur reçue pyr chaque sectiou est égale à celle qu’t ile perd par le rayonnement et par le contact de l’air. Alors l’élat lher-

ujoniélrique de la barre esl devenu stationnaire, el la température de tous les thcrniometres va en climinuaut depuis l’exlrémllé eu contact avec le foyer , jusqu’à l’autre. Les températures formeiit une série décroissante en })rogress>on géométrique, si les distances du loyer croissent en progression arithmétique.

On peut facilement reconnaître l’inégale conductibilité des métaux pour la chaleur eu soudant plusieurs cylindres de même dimension perpendiculairement à un vase en fer-blanc dans lequel on place de l’eau chaude. Ces cylindres perpendiculaires à Tune des faces de la boîte étant préalablement recouverts de cire, on reconnaît par. sa fusion quels sont les corps qui s’échauffent le plus vite.

Les métaux conduisent bien la chaleur; les pierres, la porcelaine, le bois, la conduisent mal.

Les liquides conduLent très mal la chaleur, et la facilité avec laquelle runiformité de température s’établit pourrait être attribuée au transport des molécules. En effet, quand on chauffe les liquides, c’est toujours près la partie inférieure du vase qui les contient qu’ou applique le foyer de chaleur; et alors les molécules inférieures en contact avec le va.-e qui lui-mème est échauffé, devieiiuent plus légères et montent à la surface du liquide; taudis ({ue celles de la surface, plus froides, desceudent à la partie inferieure.

Ou a fait pbi>ieurs expériences pour savoir si réellement l'eau était conductrice, ou si elle ne l’était pas du tout ; mais ces expériences ne petivent pas déeder la chose , car jamais ou ue saura si la couductibihlé provient ou non d un déplacement des molécules de l’eau. Ce qu’il y a ce[>eiidanl de certain, c’est que la conductibilité, si elle existe, est Ires faible; car, en plongeant un thermomètre dans de l’eau sur laquelle nage de l’éther enfl immé, le thermomètre monte à peine.

Il esi encore plus difficile de constater la conductibilité des gaz pour la chaleur, à cause de la mobilité de leurs molécules.

§ XIV. — Passage de Vétat solide à V état liquide ^ et passage

inverse de Vetat liquide à Vétat solide; chaleur latente , mélange réfrigérant.

Les corps peuvent en général se présenter sous trois états : solide, liquide, gazeux; par exemple, le soufre, l’iode, le camphre.

rnysiocE.

sont solides à ia îempcralnre de la soi face de h» terre; mais, par une élévation de température plus ou «noiiis grande, on les rend licjuides et même’ gazeux.

Chaque corps change d’état à une température particulière ; le soufre devient üqujde à 109 degrés , et passe à l’elat de vapeur a 3oo degrés; la glace hmd à zéro , et se volatilise à loo degics ; là fusion du mercure a lieu à — 4o degrés, et la transformation en vapeur à -f- degrés.

Ou croyait, autrefois qu’il suffisait d’ajouter à un corps, parvenu à la température de sa fusion, une petite ({nanti (é de chaleur pour le faire fondre en totalité ; mais depuis on a fait voir ({u’nn corps solide, au moment de sa transformation en liquide, absorbe une quantité de chaleur phi.s ou moins considérable, sans que pour cela la température en soit augmentée ; et que si par une circonstance quelconque le corps liquide repasse à l’état solide , il abandonne la chaleur qu’il a absorbée pendant sa fusion.

On appelle latente la chaleur qui est absorbée dans le changement d’état d’un corps, et qui ne contribue pas à l’élévation de température.

Pour avoir une idée de la chaleur nécessaire à la fusion des corps , qu’on prenne deux ballons égaux en poids et en volume ; qu’on mette dans l’un des ballons un posds déterminé de glace, et dans Tautre un poids égal d’eaii ; qu’on j)]ace les deux ballons , supposés à zéro, dans une étuve, et qu’on suive exactement la température du ballon primsiivenienl plein d’eau à z(éro; on verra qu’au moment où elle sera à yS degrés, la glace de l’autre ballon sera totalement fondue , mais que la lenq/érature sera restée sensiblement à zéro. Comme les deux bailoiis sont placés dans les mêmes circonstances , ils devront réunir la meme chaleur dans le même temps; il résulte donc de là qu’un poids donne de glace exige, pour {)asser à l’étal liqîùde , nue quantité de (haleur capable de porter un pareil [)oids d’air de zéro à 70 degrés. On peut démontrer la même chose par le mélange d’une quantité queb onque de glace à zéro avec la même quantité d’eau à 75 degrés, Ton trouve que tout le mélange devient liquide et prend la température zéro.

Si, au lieu de prendre l’eau à 75 degrés, on prend, ce qui vaut mieux, de l’eau à quelques degrés au-dessus du milieu environnant, et qu’on la mélange avec une quantité de glace assez petite pour qu’elle fonde totalement, on (léduira aisément de la Um-

PHYSIQCK.

pérature du uiélangc le uombre qui exprime la chaleur latente de glace.

Soient M et T le poids et la température de l’eau , m le poids de î-’la''e. t la température du mélange; mt représentera la quantité de chaleur gagnee par l’eau provenant de la glace, M (1 la chaleur perdue par IVau mise avec la alace* ce

premier produit est loin d être égal au second; il faut ajouter à m la chaleur de fusion de la glace. Si ar est la chaleur nécessaire a la fusion de 1 un, te de poids de glace, on aura ,„x pour la chaleur totale de la masse ni ; et établissant l’équation de condit^ion mr + n»iç = M (X — /), on en tirera la valeur de la chaleur absorbée par la fusion de la glace, ou de tout antre corps solide qui doit reparaître dans lemonient où le liquidereprend son état pnmitif Parmi les différentes manières de rendre ce d&ate ment de chaleur manifeste , la suivante est une des plus simples :

prenez un tube de cinq à six pouces de longueur, de - de pouce

de diamètre, rempli d’une dissolution de sulfate de soude saturée entre 3o et 40 deps, et fermé après l ébuliition d’une portion U liquide. Cette dissolution peut être agitée sans qu’elle cristallise; mais SI Ion brise l’extrémité effilée du tube, à l’instant meme elle se prend en masse, et la chaleur dégagée est assez grande pour etre sensible au touclier.

D’après ee qui précède, on voit donc qu’il est facile de produire des froids artificiels en faisant foudre des corps. Qu’on mêle

rtour/ •’ Tl ’’ de neige;’ le tout devient liquide, et un thermomètre , plon"é dans^le

mélangé , peut s abaisser jusqu’à 20 degrés au-dLous de zéro.