MAXIMUM DE DENSITE DE L'EAU

ud manchon métallique (flg. 123); à la partie supérieure et à la partie inférieure du verre on a pratiqué uncouverlure par laquelle on introduit un petit thermomètre tenu par un bouchon. L'éprouve! te est remplie d eau dont la température est partout 15", je suppose; le manchon reçoit un mélange réfrigérant de glace el de sel marin. L'e thermomètre inférieur baisse peu à peu jusqu'à W, le thermomètre supérieur ne change pas; quand le premier se maintient flxe a a", le second commence à baisser à 4°, à 0" et môme au-dessous. Que s'est-il passé? Les couches d'eau à 15", au contact de la paroi refroidie, sont devenues plus

denses el sont tombées : ce phénomène s'est produit jusqu'à ce que le thermomètre inférieur ait marqué h". Mais alors les couches d'eau refroidies au-dessous de q° ne sont plus descendues ; elles sont donc moins denses que l'eau à h", et ont dû nécessairement monter. Despretz a étudié avec beaueoup d'exactitude la dilatation de l'eau dans des tubes thermométriques remplis do « liquide, et il a reconnu que c'est à a" que l'eau occupe le moindre volume, qu'elle possède ce maximum de densité, et lue, si on la refroidit jusqu'à — 15" ou — 30", ce qui réussit dans des tubes étroits, le volume de l'eau augmente progressivement jusqu'au moment de la congélation.

Mesure du coefficient de dilatation cubique des gas. — Méthode de tiayHLnsttae. — Un ballon semblable à celui qui nous a servi pour démontrer la dilatabilité des gaz par la chaleur porte sur le tube des divisions d'égale capacité, qui sont d'égale longueur, parce que le tube est bien calibré. On détermine le volume du ballon en le pesant plein d'air et plein de mercure à 0° jusqu'à l'origine des divisions, puis plein de mercure à 0°, le métal remplissant n divisions. Soit P le poids de mercure qui remplit le ballon jusqu'à l'origine des divisions;

Fie. 124.

Appareil de Gay-Lussac pour mesurer la dilatation cubique des gaz.

lorsqu'il est plongé dans la glace fondante, le volume du ballon

est —— ; soit p le poids de mercure à 0° qui remplit n divisions,

lo,09

le volume d'une seule division est

L'appareil est rempli de mercure, il faut remplacer ce méial par de l'air sec; à cet effet, on fixe à l'extrémité du tube, à l'aide d'un bouchon, un tube assez large contenant du chlorure de calcium, corps très-avide d'eau, et un volume d'air assez grand pour remplir le réservoir. Tn fil de fer, introduit par cet appareil desséchant dans le tube étroit, est mis en mouvement; l'air sec entre dans l'appareil et prend la place du mercure qui s'écoule; on ne laisse qu'un petit index de mercure pour séparer de l'atmosphère l'air contenu dans le ballon.

L'appareil est placé dans une cuve de métal, dont Tune des

COEFFICIENT DE DILATATION DES (iAZ. 135

parois offre une ouverture fermée par un bouchon que l'on a fixé autour du tube gradué (fig. 12/i). La cuve est remplie de glace fondante, le volume de l'air se contracte, l'index se rapproche du réservoir. Au bout d'un certain temps, quand l'index est tout à fait immobile, on note le volume V occupé par le gaz, et en même temps on mesure la pression atmosphérique qui est H; puis on enlève la glace pour verser de l'eau chaude que l'on agite longtemps, dont la température est donnée par un thermomètre. Lorsque l'index est fixé, on lit le nouveau volume V occupé par le gaz : je suppose que la pression atmosphérique est restée la môme. Ce volume lu se compose du volume du réservoir et de celui d'un certain nombre de divisions que nous avons déterminées à 0° : ce n'est pas le volume réel occupé par le gaz, car le verre s'est dilaté; et si K est son coefficient de dilatation cubique, son volume est Y7 (1 -f- KQ; l'accroissement de volume du gaz est V (1 -\-Kt) — V pour une élévation de température égale à /°. Pour 1° et pour un volume égal à un, l'accroissement de volume du gaz sera V fois et t fois plus petit, \t (i -L KO — V

ou ' = a. C'est le coefficient de dilatation cubique

de l'air.

Si la pression atmosphérique n'est pas la même dans la deuxième partie de la mesure que dans la première ; si, au lieu de H, elle est devenue H', nous dirons : le volume V' (1 + Kt), occupé par le gaz, est à la pression H'; à la pression de Ie, le volume deviendrait V (1 -f. Kt) H', sous la pression H, il serait

V(l + IU)— . Ainsi la modification apportée dans la formule H

sera

Gay-Lussac avait trouvé a = 0,00375, nombre trop grand ; il avait déduit de ses recherches cette loi : Les gaz ont tous le môme coefficient de dilatation.

Méthode de m. Regnanit. — M. Regnault a repris la détermination des coefficients de dilatation cubique des gaz à l'aide d'appareils qui, comme tous ceux qu'emploie cet habile physicien, donnent des résultats d'une grande exactitude. Voici un des procédés qui ont servi à cette recherche : Un ballon de verre (fig. 125) d'une capacité d'un litre environ, qui présente un col effilé, est jaugé avec soin; on le pèse plein d'air et plein d'eau ; la différence des poids fait connaître le poids de l'eau qu'il con-

ment appliquées, de manière à rendre toute fuite impossible. lin tube de verre v est soudé à angle droit sur l'un des tubes de communication.

On verse du mercure dans le manomètre ; le ballon est placé dans une chaudière de métal contenant l'eau que l'on Tait bouillir; la vapeur chauffe le verre et le gaz. A l'aide de la machine pneumatique qui est réunie au tube v, on Tait le vide, puis on Tait rentrer de l'air sec par des tubes en . Il renfermant de la pierre ponce imbibée d'acide sulfurique.

Cette manœuvre est répétée; l'air couteau dans le ballon est parfaitement desséché et supporte la pression atmosphérique H que donne le baromètre. On verse du mercure dans le tube T, jusqu'à ce qu'il s'élève dans f'0* ,îe-

la branche a, jusqu'en un point de Hode d-„,rraMa., dM daui „„. repère marqué sur le tube étroit ; le tî*i de l'appareil de m. Remétal se met de niveau dans les deux eni'1"' branches.

Lorsque le ballon environné de vapeur d'eau bouillante a bien pris la température de 100» donnée par. un thermomètre placé dans la chaudière, on ferme le tube v à la lampe ; on laisse refroidir l'appareil , le gaz se contracte. 11 faut , pour qu'il occupe le même volume, faire écouler du mercure de la branche T ; on ouvre pour cela le robinet à trois voies. Au bout d'un certain temps, le ballon est environné de glace fondante, et, lorsqu'il a bien pris la température de 0°, il faut s'arranger de manière que le mercure s'élève de nouveau jusqu'au point de repère. Avec le calhétomètre la différence des niveaux du métal dans les deux branches est mesurée. Appelons-la h, et H' la pression atmosphérique ; l'air à 0° supporte la pression H'-fc.

Ecrivons que dans les deux parlies de l'expérience le volume du gai contenn dans le ballon ramené à o° et à la pression de 1 centimètre est le même. Soit V0 le volume du ballon à 0°. Dans le premier cas, l'air occupait un volume VD(H-100K), K Nantie coefficient de dilatation cubique du verre. Soit « le coefficient de dilatation cubique du gaz, son volume à 0° serait de-

Tenu ■ . . „ — -, et sous la pression de 1 centimètre, H fois 1 + iOOa ' r

ISIi CHALEUH,

lient et son volume, lin manomètre a air libre, formé de deux branches a et T, mastiquées dans un tube de métal deux fois recourbé, est porté par une planche verticale. Dans la partie courbe, un robincl à trois voies placé au-dessous du lube T permet d'établir une communication entre les deux branches, on entre chacune d'elles et l'extérieur. I.a branche a offre à sa