PHÉNOMÈNES QUI SE DÉVELOPPENT DANS LES CHANGEMENTS D'ÉTAT DES CORPS

Passage de l'état solide à l’état liquide. Un corps solide peut passer à l’état liquide par deux causes différentes, par un foyer de chaleur ou par une action chimique. Lorsqu'une masse solide est soumise à l'influence d’un foyer de chaleur, elle s’échauffe jusqu’à la température de la fusion ; mais arrivée à ce terme sa température reste constante jusqu’à la fusion totale, parce que toute la chaleur reçue par le corps est employée à la liquéfaction, et devient latente dans le liquide formé. Mais, si la liquéfaction d’un corps avait lieu par une action chimique, il se produirait un froid plus ou moins considérable ; car un corps, pour passer à l’état liquide, absorbant beaucoup de chaleur qui devient latente, dans ce nouvel état, si un foyer de chaleur ne

fournit pas cette quantité de calorique, elle sera enlevée aux corps environnants, et, parconséquent, la température baissera. On conçoit maintenant pourquoi presque tous les sels, en se dissolvant dans l’eau, produisent du froid, et pourquoi un mélange de sel marin et de glace, corps qui, par leur action chimique, se fondent mutuellement, produit un froid si considérable ; les effets de tous les mélanges frigorifiques sont fondés sur ce principe. Tous les corps ne demandent pas la même quantité de chaleur pour se fondre ; les uns sont très-fusibles, c’est-àdire, passent à l’état liquide à des températures très-faibles, comme la glace, le phosphore, le soufre, la cire, les corps gras et les résines ; d’autres exigent pour se fondre une température un peu plus élevée, comme le plomb, l’étain, le zinc, et divers alliages de métaux ; enfin il en est qui ne peuvent entrer en fusion que par des feux très-violents et longtemps soutenus, tels sont le fer, l’acier, l’or et le platine. Les corps qui résistent aux plus hautes températures que nous puissions produire sont appelés infusibles, fires ou réfractaires ; le nombre en diminue de jour en jour à mesure que les moyens de produire la chaleur augmente. Enfin, il est des substances que l’on ne peut fondre à Vair, parce qu’elles se décomposent, et que certains de leurs éléments se répandent dans l'atmosphère. Ainsi le marbre, chauffé à l'air, ne font pas, parce que l’un de ses éléments, l’acide carbonique, se répand dans l’air ; il ne reste que de la chaux qui, jusqu’à présent, est infusile.e Mais le marbre, enfermé dans un tube de fer bien fermé, entre en fusion et reprend sa solidité par le refroidissement.

Température de la fusion des différents corps.

Noms Degrés Degrés des substances. du pyromètre. centigrades.

Tungstène, 170 “c Nickel, 160 « Fer, 130 cc Acier, 130 «c Or, 32 «e Cuivre, 27 « Argent, ÿ 538 Zinc, s 360 Plomb, « 260 Etain, “ 210 Alliage de 3 étain et 2 plomb, « 167,7 Soufre, “ 109 Phosphore, «6 43 Cire blanche, « 68 Cire jaune, “6 61 Suif, «6 333 Glace, ‘6 0 Huile de térébantine, « 10 Mercure, ce 39

Passage de létat liquide à Pélat solide. Ce phénomène peut avoir lieu ou par une source de froid ou par une action chimique. Dans

le premier cas, il y a permanence de température depuis le commencement de la congélation jusqu’à la solidification totale de la masse. Ainsi, par exemple, lorsque l’on place de l’eau dans une atmosphère à plusieurs degrés au-dessous de zéro, elle se congèle, mais la température de la glace est permanente tant qu’il reste encore de l’eau à congeler. Dans le second cas, il y a émission de chaleur ; ainsi, lorsque l’on jette de l’eau sur de la chaux vive, elle est solidifiée et il se développe une grande chaleur.

L'eau présente dans sa congélation différents phénomènes singuliers que nous devons rapporter. L’eau, dont la température s’abaisse, se contracte continuellement jusqu’à 4 degrés au-dessus de zéro, et depuis ce point, elle se dilate continuellement jusqu’à son terme de congélation, époque à laquelle elle prend subitement un grand accroissement de volume ; cet accroissement est de 1-7 de son volume à zéro liquide. C’est cette augmentation de volume qui fait que la glace s’élève au-dessus du niveau de l’eau. La force avec laquelle l’eau congélée tend à augmenter de volume est très-considérable ; aussi, lorsque les vases, dans lesquels la congélation a lieu, sont fermés ou seulement terminés par un orifice étroit, ils sont brisés, et cette force d’expansion est capable de briser les enveloppes les plus résistantes, tels que les canons de fer.

C’est à l’augmentation de volume de l’eau dans la congélation qu’est due l’action de la gelée sur les plantes ; lorsque le liquide renfermé dans les tubes capillaires dont elles sont formées vient a se congeler, l’augmentation de volume brise ces enveloppes et détruit complètement leur système organique.

C’est encore à l’expansion de l’eau dans la congélation qu’est due l’action destructive de la gelée sur les pierres ; le délitement de pierres gelées provient uniquement de la congélation de l’eau qui en pénètre les pores.

Passage de létat liquide à létat de vapeur, et de l’état de vapeur à la liquéfaction. Lorsqu’un liquide renfermé dans un vase ouvert est soumis à l’action d’un foyer de chaleur, le liquide s’échauffe, sa surface émet une quantité croissante de vapeur dont la force élastique augmente avec la température ; et enfin, lorsque la force élastique de ces vapeurs peut soulever le poids de l’atmosphère, elles se forment dans l’intérieur même de la masse et s’élèvent en globules qui viennent crever à la surface. Ce phénomène a été appelé ébullition. Lorsque le liquide est arrivé à la température de l’ébullition, sa température reste constante jusqu’à ce que toute la masse soit évaporée ; par conséquent, toute la chaleur reçue du foyer est employée à former de la vapeur, et elle y est latente ; car la vapeur est à la même température que le liquide. Ce phénomène est analogue à celui que présente la fusion des corps solides.

Comme lébullition d’un liquide n’a lieu que lorsque la force élastique des vapeurs est égale à la pression atmosphérique, il en résulte que la température de l’ébullition doit suivre les variations du baromètre, et qu’elle n’est pas toujours la même dans le même lieu. ‘Si l’on monte au sommet du Mont-Blanc, dont la hauteur est de 15670 pieds et 6 pouces et demi au-dessus du niveau de la mer, l’eau entre

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en ébullition à environ 84 degrés centigrades. Ainsi, il suffit de diminuer la pression pour favoriser la formation des vapeurs, et ce principea été mis à profit dans les fabriques de sucre de betteraves, vu l’on fait le vide au-dessus de la chaudière non-seulement pour que la vapeur se forme plus facilement, mais aussi pour abaisser la température de l’ébullition et ne pas risquer de brüler le sucre. A Briançon, ville la plus élevée de l’Europe, l’eau bout à 95 degrés et demi centigrades ; aussi plusieurs légumes ne peuvent y parvenir à une cuisson parfaite dans l’eau bouillante.

Mais, conime les variations du baroraètre, dans un même lieu, ne sont pas très-considérables, elles ne produisent pas ordinairement des changements bien-sensibles dans la température de l’ébullition.

Lorsqu'un vase, renfermant de l’eau à une certaine hauteur, est soumis par sa partie inférieure à l’action d’un foyer, l’ébullition n’a lieu qu’autant que la force élastique de la vapeur peut soulever le poids de l’atmosphère et le poids du liquide ; ainsi, la température de l’ébullition est d’autant plus élevée que la hauteur du liquide dans le vase est plus considérable. Si la hauteur du liquide était de 32 pieds, la tension des vapeurs sur le fond du vase devrait être de deux atmosphères ; par conséquent, l’ébullition n’aurait lieu qu’à 122 degrés.

Le frémissemert qui se produit avant l’ébullition dépend de ce que l'ébullition à lieu d’abord à la surface et ensuite à des profondeurs qui croissent à mesure que la température augmente.

Lorsque l’eau bout dans le verre, l’ébullition n’a lieu que par intervalle et il se forme de grosses bulles de vapeur, et le vase éprouve des mouvements brusques très-sensibles que l’on nomme soubresauts ; mais, quand on met dans le vase des matières en poudre, l’ébullition est lente et se fait d’une manière tranquille.

Température de la fusion de différents liquides sous la pression ordinaire.

Degrés.

Ether sulfurique, 37,8

Carbure de soufre, 47,0

Alcool, 79,7

Dissolution saturée de sulfate de soude, 100,7

— d’acétate de plomb, 102,0

— de muriate de soude, 106,9

— de muriate d’ammoniaque, 114,4

— de nitre, 115,6

— de tartre, 116,7

— de nitrate d’ammoniaque, 125,3

— de sous-carbonate de potasse, 140,0

Phosphore, 290,0

Soufre, 299,0

Acide sulfurique, 310,0

Huile de lin, 316,0

Mercure, 350,0 Comme nous l'avons vu, en augmentant la pression, on peut retarder l’ébullition. C’est ce que l’on est parvenu à faire au moyen d’une

machine appelée marmitte de Papin, souvent en usage dans les laboratoires, dans laquelle on élève l’eau à des températures énormes sans la faire bouillir. Cet appareil, employé à dissoudre la gélatine des os soit pour faire de la colle-forte, soit même une substance sur les propriétés nutritives de laquelle on est loin de s’accorder, se compose (fig: 42.) d’un vase de fonte ou de cuivre À B C D, terminé à sa partie supérieure par un rebord sur lequel s'applique un couvercle M pressé par une vis dont l’écrou est percé dans un cadre de fer qui s’engage par ses extrémités sous les rebords À et B du vase ; le couvercle est garni d’une soupape de sureté a.

Lorsque l’on soumet un liquide renfermé dans un vase clos à une haute température, l’atmosphère de vapeurs qui se forme retarde continuellement l’ébullition jusqu’à une certaine température, à laquelle toute la masse se transforme en vapeurs. Ainsi, on a reconnu que l’alcool produit une pression de 119 atmosphères en se vaporisant dans un espace triple de celui qu’occupe cette substance à l’état liquide.

Si la vaporisation n’a pas lieu par un foyer de chaleur, mais seulement par la tension que les liquides possèdent à toutes les températures, elle abaissera la température du liquide ; car, comme les liquides, pour se vaporiser, absorbent une grande quantité de calorique qui devient alors latent, si l’air et les corps environnants ne lui fournissent pas assez de calorique, celui de la masse liquide sera rapidement absorbé et elle se refroidira.

Le procédé qui à lieu en Espagne et en Egypte pour rafraichir l’eau est fondé sur le froid produit par cette évaporation spontanée ; on emploie des vases poreux à travers lesquels l’eau suinte lentement et présente à l’extérieür une grande surface humide qni facilite son évaporation aux dépens de la température du vase et de l’eau qu’il renferme. À Bangale, l’on met sur les croisées des branchages mouillés, et l’air ei passant à travers se refroidit en se chargeant de vapeur ; on obtient ainsi ua abaissement de température qui va de 10 à 15 degrés à cause de la grande sécheresse de l’air.

La chaleur absorbée par la vaporisation est une cause permanente du refroidissement du corps humain ; car la transpiration de la peau donne naissance à une très-grande quantité de vapeurs qui se forment aux dépens de la température du corps. J1 parait que c’est en partie à cette cause qu’est due l’uniformité de température du corps humain dans tous les climats ; car la transpiration est d’autent plus abondante que la température du climat est plus élevée : la température fixa du corps humain est de 37 degrés centigrades.