CHAPITRE IX

ACTIONS MOLI^CÜLAIRES.

§ XX.IX. — Capillarité, Ascension ou dépression des liquides dans les tubes. Capillarités et autres effets delà capillarité,

La cohésion des liquides, et Tatlraclion que les solides exercent sur eux, modifient un grand nombre de phénomènes qui semblent contraires aux lois connues de fhydroslalique, quand on ne fait pas entrer eu considération l’action de ses forces. Les phénomènes dans lesquels on remarque ces exceptions aux applications générales de la mécanique rationnelle, ont reconnu le nom de phénomènes capillaires , parce que ceux que l’on a remarqués les premiers avaient lieu quand ou mettait en contact avec des liquides des corps solides , présentant des cavités dont la largeur était très petite, et comparable au dianièlre d’un cheveu. Ces phénomènes dépendent de la courbure des surfaces qui terminent les liquides, et de l’état particulier des molécules, très voisines de ces mêmes surfaces.

Nous n’exposerons pas ici la théorie mathématique des phénomènes capillaires, nous indiquerons seulement les lois auxquelles le calcul a conduit, et que l’expérience a complètement vérifiée.

I.a hauteur à laquelle uu liquide s’élève dans un tube capillaire dépend de la forme du tube , de sa largeur , de la nature du liquide et de sa température.

On a trouvé que pour des tubes de meme nature, plongés dans un même liquide , l’ascension ou la dépression du liquide au-dessus ou au-dessous du niveau est en raison inverse du diamètre du tube. Toutefois ce rapport cesse d’èlre exact quand le diamètre des tubes est trop considérable. On a vu que dans uu tube de verre de un millimètre de diamètre, dans lequel l’eau pure s'élève à 3o millimètres, l’alcool ne s’élève qu’aux deux tiers

de cette hauteur: on a 12 millimètres seulemont. Dans un même tube, et pour un même liquide , l’élévation on la dépression diminue quand la température augmente, l’eau et l’alcool, qui s’élevaient dans un même tube à st4 et 9 millimèires, quand ils étaient à la température ordinaire ne s’y élevaient plus aux températures de leur ébullition que 20 et 8 millimètres.

Quand un liquide s’élèie dans des tubes de différentes matières, mais de même diamètre, et préalablement mouillés intérieurement par ce liquide, on remarque que dans tous ces tubes son élévation est la même; cela tient à ce que le liquide qui mouille la paroi se substitue à la paroi elle-même.

L’expérience et la théorie indiquent que si au lieu d’un tube on emploie des lames parallèles, la hauteur du liquide est moitié (le ce qu’elle est pour des tubes d’un diamètre intérieur égal à la largeur des lames.

Si les deux lames, au lieu d’être tenues parallèles, viennent à se rencontrer suivant une ligne droite, le liquide décrit une courbe que la théorie indique être une hyperbole équilalère.

Quand on plonge un tube capillaire dans un liquide qui sy élève, et qu’on le retire doucement en essuyant sa pointe inférieure, une colonne de liquide y reste suspendue, concave vers le haut, convexe vers le bas à l’orilice intérieur, et dont la hauteur est à très peu près double de l’élévation observée quand le tube plongeait dans le liquide.

Si ou fait coniniuniquer par le bas deux tubes de verres différents, l’un plus petit et capillaire, l’autre ^lus grand et assez large pour que la capillarité y soit insensible, que l’on verse successivement de l’eau dans le grand tube, ()n veria le niveau du liquide dans le petit tube s’élever au-dessus de celui du liquide dans le tube large ; le premier niveau montera jusqu’à ce qu’il atteigne l’orifice, la surface deviendra de plus en plus convexe , jusqu’à ce que le liquide s’écoule goutte à goutte; tandis que le liquide dans le grand tube se rapprochera du niveau de l’onfice l’alteindra, et le dépassera de plus en plus ifig 41).

Si une petite cclonne de liquide est suspendue dans un tube de verre conupie à base circulaire, dont l’axe est horizontal, elle se rapprochera ou s’éloignera du sommet du cône, suivant que les surfaces qui la termineront seront concaves ou convexes (fig. 42).

Quand deux corps solides, plongés en partie dans un liquide , sont près l’un de 1 autre, et abandonnés ensuite à eux-mêmes, ils se rapprochent davantage; si le liquide est élevé ou déprimé

dans le voisinage de ces deux corps, ils s’éloignent au contraire lorsque Tun des corps déprimant le liquide, l’autre est mouillé par ce même liquide.

§ XXX. — Élasticité^ compressibilité des liquides^ compressibilité

des solides. Elasticité de tension et de torsion. Ténacité»

L’élasticité est la propriété dont jouit un corps solide de revenir I igoiireiisemeut à ses dimensions premières , lorsque , comprimé ou di'até par des forces étrangères, ces forces cessent de lui être ap[)liquees. La limite des elforts qu’il peut supporter, sans cesser de manifester celte propriété, est connue sous le nom de limite de l’élasticité.

Quand un corps solide est à l’état de repos, les .points matériels qui le composent sont sollicités par des forces qui se font équilibre ou s’annulent. Mais quand on exerce une pression à sa surface, celle-ci entre en mouvement , l’ébranlement se communique aux molécules intérieure.^ , le corps solide se déformé légèrement et se constitue bientôt dans un nouvel état d’équilibre.

Maintenant, si on supprime la cause de cet effet, il se reproduit iiu nouvel état d’équilibre qui est ordinairement différent du premier quoiqu’il puisse être le môme dans certains cas; mais avant d’y arriver elle exécute une série d’o'ciliations qui varie suivant la nature des corps et des agents extérieurs.

Un corps est dit parfaitement élastique quand, ayant été comprimé pendant un certain temps, il peut reprendre sa forme première de lui-même dès qu’il redevient libre. Le gaz et les liquides ^ent dans ce cas.

Autrefois on croyait que les liquides étaient incompressibles et par suite non élastiques; depuis on est parvenu à constater l’existence de cette propriété. L'appareil qui est le plus commode pour l’expérience consiste en un grand tube eu verre très fort, dans l’intérieur duquel on place un thermomètre |)lein d’eau et dans le tube duquel se trouve un globule de mercure. On comprime fortement le liquide du gros tube au moyen d'une vis qui entre à frottement dur dans le vase. La pression se transmet à rintérienr et à l’extérieur du thermomètre. Mais l’on démontre que l’effet que supporte le thermomètre est le même que s’il n’était pas creux , c’est-à-dire qu’il lût d’un seul morceau de verre. Comme dans ce cas il est évident que la pression doit

PHYSIQfeE.

resserrer de plus en plus les molécules vers Taxe de rinstrumenf, il en résulte qu’avec le thermomètre tel qu’il est dans la figure, la pression de l’eau doit diminuer la capacité inlérieure. Donc, si l’eau était incompressible, le globule de mercure devrait tendre à sortir du tube capillaire du lliermornètre; or on remarque au contraire qu’il enfonce, ce qui permet de conclure que l’eau se comprime (lig. 43;.

On est parvenu ainsi à conclure que la compressibilité cubique moyenne du mercure sous une augmeiilarion d’uiie almosphère est de o,ooooo338, pour l’eau de 0,000049, pour Talcool de 0,00009.

On doit distinguer dans les corps deux sortes d’élasticité, c lie de tension et celle de torsion.

Pour la première on sait très peu de chose , on sait seulement que. pour des petites charges, rallongement est proportionnel à la charge. Dès qu’elle dépasse une certaine limite, le fil s’allonge suivant une loi toute différente, et il iie reprend plus la longueur qu’il avait avant l’expérience dès qu’il est débarrassé du poids qu’il avait à supporter.

Pour la torsion on démontre, par rexpérience, que sa force est propoi tiouiudle à l’angle de torsion , toujours dans des limites peu étendues. C’est sur ce principe qu’eslfondee la balance de torsion dont on s’est servi en électricité pour mesurer la loi dos attractions et i épuisions électriques.

La ténacité ou la cohésion est une force qui unit les différentes particules d’un même corps, on peut eu constater l’existence par des expériences directes , par exemple, si l’on prend deux corps solides terminés par des pians bien dressés , qu’on les applique exactement l’un sur l’autre eu les enduisant d’un peu de liquide ou d’un corps gras pour chasser l’air interposé; on remarque que les deux corps adhèrent assez fortement l’im sur l’autre, même lorsqu’ils sont dans le vide, et que conséquemmeut la pression extérieure de l’atmosphère n’agit plus concurremment avec la cohédon ])our réunir les deux surfaces; deux plaques de verre bien poli ou deux morceaux de plomb récemment coupés servent très bien à constater ce fait.