EXPÉRIENCE LXV

Faire bouillir de l'eau sur la surface de la glace.

Après avoir mis dans un tube cylindrique de verre , d'environ a décimètres de long et de 12 à i5 millimètres de diamètre, assez d*eau pour y en occuper l'espace de 1 à 2 centimètres, on fait congeler cette eau au moyen d'un mélange frigorifique, comme dans l'expérience précédente. On remplit alors le tube avec de l'eau froide jusqu'à 2 à 3 centimètres du sommet, et l'on entoure la partie inférieure, qui contient la glace, avec une flanelle mise en double. Tout étant ainsi disposé, on tient le tube incliné sous un angle d'envirou 45 degrés, au-dessus de la flamme d'une lampe à esprit de vin , de manière que la portion de l'eau dans la partie supérieure du tube puisse seule être chauffée, en ayant soin de tenir le tube dans la main par sa partie qui est enveloppée dans la flanelle. Lorsque la surface de l'eau bout, la chaleur peut être appliquée graduellement de plus en plus près vers la partie inférieure du tube; et Ton peut faire ainsi bouillir l'eau très vivement jusqu'à 12 à i5 millimètres de la surface de la glace, sans qu'il s'en soit fondu aucune portion notable.

Si l'on fait l'expérience en sens inverse, en appliquant la chaleur au fond du tube rempli d'eau, ayant un morceau de glace flottant à sa surface , l'eau devient promptement chaude et la glace fond en très peu de temps.

Explication raisonnée. — Cette expérience fait voir avec quelle extrême difficulté la chaleur se meut à travers des fluides de haut en bas; et elle sert aussi à faire connaître que les liquides ne propagent la chaleur que dans une seule direction, savoir, celle de bas en haut, en conséquence des mouvemens qu'elle occasionne à travers les molécules ( expérience LXI ) ; les couches supérieures de l'eau étant chauffées de-

Tiennent spécifiquement plus légères, et ne peuvent arriver en contact avec les couches inférieures; et, par conséquent, ces couches plus basses ne peuvent être échauffées.

Mais si la chaleur est appliquée aux couches du fond du liquide, elles deviennent spécifiquement plus légères que le reste, elles montent à la surface, à travers la masse plus froide des couches qui sont au-dessus, et abandonnent de chaque côté, pendant leur passage à travers ces couches, plus ou moins de leur chaleur acquise , et ainsi la masse entière devient d'une température uniforme (expérienceLXI , p. 93 ). Il existe donc dans réchauffement des liquides une différence matérielle relativement à la partie du corps à laquelle la source de chaleur est appliquée. Si on la fait agir à la couche qui est au-dessus de toutes les autres, ou à la surface du liquide, la chaleur ne peut se transmettre que de haut en bas , de la même manière que cela aurait lieu à travers des solides, c'est-à-dire par le pouvoir conducteur du liquide; mais si la chaleur est appliquée aux couches les plus basses, ou au fond du vaisseau , elle chemine vers le haut indépendamment du pouvoir conducteur; c'està-dire , en conséquence de ce que la pesanteur spécifique des molécules plus chaudes étant diminuée, il en résulte des courans qui permettent à des molécules nouvelles de se rapprocher l'une après l'autre de la source de chaleur, jusqu'à ce que tout le liquide soit échauffé (expérience LXI ).

C'est par cette raison que les grandes masses d'eau se gèlent si difficilement; car, dans l'hiver, lorsque la température de l'atmosphère s'abaisse jusqu'à o° centigrade et qu'un courant d'air froid passe sur un grand amas d'eau , cet amas d'eau lui abandonne une portion de son calorique ; l'eau qui se trouve à la surface augmente, alors de densité , en devenant plus froide, et va au fond. Cette précipitation de l'eau froide fait monter à la surface une portion d'eau

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plus chaude qui communique son calorique à l'air ambiant, et cet échange continue pendant un temps

Î proportionné à la profondeur de l'eau : si cette probndeur n'est pas très considérable , la masse entière arrive enfin à -f-4°»4 centigrades, température audessous de laquelle la densité de l'eau n'augmentant plus , la circulation cesse et la surface devient enfin assez froide pour être entièrement couverte de glace. Si, au contraire, la profondeur de l'eau est très considérable , le froid peut durer long-temps sans produire la congélation; et c'est ainsi qu'en France, et dans quelques autres pays d'un climat tempéré , il arrive souvent gue les lacs ne gèlent pas dans tout le cours d'un hiver. L'immensité de l'Océan et les sels que ses eaux tiennent en dissolution, retardent à la fois, et le maximum de densité de ses eaux, et leur point de congélation ; c'est par ce double motif que l'Océan n'est couvert de glace que vers les régions polaires.

La quantité de calorique que l'eau peut ainsi communiquer à l'air est excessivement considérable. Suivant le comte de Rumford, quand la température d'une masse d'eau de 3 décimètres carrés de superficie baisse d'un degré centigrade, cette eau cède à l'air ambiant une quantité de calorique suffisante nour augmenter de ia° centigrades un volume d'air de 3 décimètres carrés de superficie , et d'une hauteur quarante-quatre fois plus considérable que la profondeur de l'eau. On peut juger par là combien l'eau de l'Océan, qui ne gèle jamais qu'aux plus hautes latitudes , contribue efficacement à échauffer l'air froid qui vient des régions polaires. Le comte de Rumford suppose, avec raison, qu'il existe dans l'Océan des courans semblables à ceux qui se forment dans l'atmosphère. L'eau , qui dans les plus froides régions se refroidit à sa surface, descend, et s'étendant dans le fond de la mer, coule jusqu'à l'équateur, qui détermine à la surface de la mer un nouveau

courant dans une direction opposée ; c'est ainsi que l'Océan contribue à modérer et la chaleur excessive de la zone torride et le froid intense des régions polaires.