HUITIÈME

MÉMOIRE

EXPÉRIENCES SUR LA PESANTEUR DU FEU, ET SUR LA DURÉE DE L'INCANDESCENCE.

Js crois devoir rappeler ici quelques-unes des.choses que j'ai dites dans l'Introduction qui précède ces Mémoires , afin que ceux qui ne les auraient pas bien présentes puissent néanmoins entendre ce qui fait l'objet de celui-ci. Le feu ne peut guère exister sans lumière et jamais sans chaleur , tandis que la lumière existe souvent sans chaleur sensible, comme la chaleur existe encore plus souvent sans lumière ; l'on peut donc considérer la lumière et la chaleur comme deux

propriétés du feu , ou plutôt comme les deux

seuls effets par lesquels nous le reconnaissons : mais nous avons montré que ces deux effets ou ces deux propriétés ne sont pas toujours essentiellement liés eusemble ; que souvent ils ne sont ni simultanés ni contem:

porains , puisque , dans de certaines circonstances , on sent de la chaleur long-temps avant que la lumière paraisse ; et que, dans d’autres circonstances, on voit de la lumière long-temps avant de sentir de la chaleur, et même souvent sans en sentir aucune ; et nous avons dit que, pour raisonner juste sur la me Xe feu, il fallait auparavant tâcher de reconnaitre celle de la lumière et celle de la chaleur, qui sont les principes régls

dont l'élément du feu nous parait être composé.

Nous avons vu que la lumière est une ma tière mobile, élastique et pesante, c'est-àdire susceptible d'attraction , comme toutes les autres matières : on a démontré qu’elle

‘est mobile, et même on a déterminé le degré

de sa vitesse immense par le très-petit temps qu'elle emploie à venir des satellites de Ju= piter jusqu’à nous. On a reconnu son élas= ticité , qui est presque infinie , par l'égalité de l'angle de son incidence et de celui de s@ réflexion ; enfin sa pesanteur , ou ; ce qui re= vient au même , son attraction vers les autres matières , est aussi démontrée par Vinflexion qu'elle souffre toutes les fois qu'elle passe’ auprès des autres corps. On ne peut done pas douter que la substanee de la lumière n& soit une vraie matière , laquelle, indépendamment de ses qualités propres et partieu— lières , a aussi les propriétés générales et communes à toute autre matière. Il en est de même de la chaleur : c'est une matière qui ne diffère pas beaucoup de celle de kw lumière ; et ce n’est peut-être que la lumière elle-même qui, quand elle est très-forte où réunie en grande quantité , change de forme ,

diminue de vitesse , et, au lieu d'agir sur le sens de la vue, affecte les organes du toucher, On peut done dire que , relativement à nous, la chaleur n’est que le toucher de la lumière, et qu'en elle-même la chaleur n’est qu'un des eflets du feu sur les Corps ; effet qui se modifie suivant les différentes substances et produit dans toutes une dilalation, c’est-à-dire une séparation de leurs parties constituantes. Et lorsque, par cette dilatation ou séparation , chaque partie se trouve assez éloignée de ses voisines pour être hors de leur sphère d’attraction ,:les matières solides , qui n'étaient d’abord que dilatées par la chaleur , deviennent fluides . et ne peuvent reprendre leur solidité qu'autant que la chaleur se dissipe , et permet aux parties désunies de se rapprocher et se joindre d'aussi près qu'auparavant (1).

Ainsi, toute fluidité a la chaleur -pour cause , et toute dilatation dans les corps doit être regardée comme une fluidité commençante ; or, nous ayons trouvé , par l'expérience , que les temps du progrès de la chaleur dans les corps , soit pour l'entrée, soit pour la sortie , sont toujours en raison de leur fluidité ou de leur fusibäité ; et il doit s'ensuivre que leurs dilatations respectives doivent être en même raison. Je n'ai pas eu besoin de tenter de nouvelles expériences pour m'assurer de la vérité de cette conséquence générale ; M. Musschenbroek en ayant fait de très-exactes sur la dilatation des différents métaux, j'ai comparé ses expériences avec les miennes , et j'ai yu, Comme je m'y attendais , que les corps les plus lents à recevoir et à perdre la chaleur sont aussi ceux qui se dilatent le moins promptement , et que ceux qui sont les plus prompts à s’6chauffer et à se refroidir sont ceux qui se dilatent le plus vite; en sorte qu'à commen- ES Sn Rd ne St SE ER RS non m2 2 |

(1) Je sais que quelques chimistes prétendent que les métaux, rendus fluides par le feu, ont plus de pesanteur spécifique que quand ils sont solides : mais j'ai de la peine à le croire, car il s'ensuivrait que leur état de dilatation où cette pesanteur spécifique est moindre ne serait pas le premier degré de leur état de fusion , ce qui néänmoiïns paraît indubitable, L'expérience sur laquelle ils fondent leur opinion, c'est que le métal en fusion supporte le même métal solide , et qu'on le voit nager à la surface du métal fondu : mais je pense que cet effet ne vient que de la répulsion causée par la choleur, el ne doit point être attribué à la pesanteur spécifique plus grande du métal en fusion; je suis au contraire trés-persuadé qu’elle est moindre que celle du métal solide.

h” L T'ALIT M a tops À ,': e- PARTIE EXPÉRIMENTALE 255

cer par le fer , qui est le moins fluide de tous les corps , et finir par le mercure , qui est le plus fluide , la dilatation dans toutes ces dif. férentes matières se fait en même raison que le progrès de la chaleur dans ces mêmes

matières. “HT Tl

Lorsque je dis que le fer est le plus solide,

c'est-à-dire le moins fluide de tous les corps, je n'avance rien que l'expérience ne m'aît Jusqu'à présent démontré ; cependant il pourrait se faire que la platine, comme je l'ai remarqué ci-devant , étant encore moïns fusible que le fer , la dilatation y serait moindre ,et le progrès de la chaleur plus lent que dans le fer : mais je n'ai pu avoir de ce minéral qu'en grenaille; et pour faire l'expé-

rience de la fusibilité et la comparer à celle

des autres métaux , il faudrait ch avoir une masse d'un pouce de diamètre , trouvée dans la mine même : toute la platine que j'ai pu trouver en masse a élé fondue par l'addition d'autres matières , et n'est pas assez pure Pour qu'on puisse s’en servir à des expérien: ces qu'on ne doit faire que sur des matières pures et simples ; et celle que j'ai fait fondre moi-même sans addition étaitencore en trop petit volume pour pouvoir la comparer exactement. | DE

Ce qui me confirme dans cette idée , que la platine pourrait être l'extrême en non fluidité de toutes les matières connues , c’est la quantité de fer pur qu'elle contient , puisqu'elle est presque toute attirable par l'aimant: ce minéral, comme je l'aidit, pourrait donc bien n'être qu'une matière ferrugineuse plus condensée et spécifiquement plus pesante que le fer ordinaire , intimement unie avec une grande quantité d’or , et par conséquent , étant moins fusible que le fer , recevoir encore plus difficilement de la chaléur.

De même, lorsque je dis que le mercure est le plus fluide de tous les corps, je n'entends que les corps sur lesquels on peut faire des expériences exactes; car je n'i gnore pas, puisque tout le monde le sait, que L'air ne soit encore beaucoup plus fluide que le mercure : et, en cela , même la loi que j'ai donnée sur le progrès de la chaleur est encore confirmée; car l'air s'échauffe et se refroidit, pour ainsi dire, en un instant; il se condense par le froid , et se dilate par la chaleur plus qu'aucun autre corps ; et néanmoins le froid le plus excessif me le condense pas assez pour lui faire perdre sa fluidité, tandis que le mercure perd la sienne à 187 degrés de froid audessous de la congélation de l’eau , et pour-

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rait la perdre à un degré de froid beaucoup moindre, si on le réduisait en vapeur. Il subsiste donc encore un peu de chaleur audessous de ce froid excessif de 187 degrés , et par conséquent le degré de la congélation de l'eau , que tous les constructeurs de thermomètres ont regardé comme la limite de la chaleur, et comme un terme où l'on doit la supposer égale à zéro, est au contraire un degré réel de l'échelle de la chaleur ; degré où non-seulement la quantité de chaleur subsistante n'est pas nulle , mais où cette quantité de chaleur est très-considérable , puisque c'est à peu près le point milieu entre le degré de la congélation du mercure et celui de la chaleur nécessaire pour fondre le bismuth " qui est de 190 degrés , lequel ne diffère guère de 187 au-dessus du terme de la glace que comme l’autre en diffère au-dessous.

Je regarde donc la chaleur comme une matière réelle qui doit avoir son poids, comme toute autre matière; et j'ai dit en conséquence que , pour reconnaître si le feu a une pesanteur sensible , il faudrait faire l'expérience sur de grandes masses pénétrées de feu , et les peser dans cet état ; et qu'on trouverait peut-être une différence assez sensible pour qu'on en pât conclure la pesanteur du feu ou de la chaleur qui m'en parait être la substance la plus matérielle : la lumière et la chaleur sont les deux éléments matériels du feu; ces deux éléments réunis ne sont que le feu même, et ces deux matières nous affectent chacune sous leur forme propre, c'est-à-dire d'une manière différente. Or, comme il n'existe aucune forme sans matière, il est clair que quelque subtile qu'on suppose la substance de la lumière, de la chaleur ou du feu, elle est sujette, comme toute autre matière , à la loi générale de l'attraction universelle : car , comme nous l'avons dit, quoique la lumière soit douée d'un ressort presque parfait, et que par conséquent ses parties tendent avec une force presque infinie à s'éloigner des corps qui la produisent, nous avons démontré que cette force expansive ne détruit pas celle de la pesanteur ; on le voit par l'exemple de l'air (qui est très-élastique , et dont les parties tendent avec force à s'éloigner les unes des autres), qui ne laisse pas d’être pesant. Ainsi, la force par laquelle les parties de l'air ou du feu tendent à s'éloigner , et s’éloignent en effet les unes des autres, ne fait que diminuer la masse, c'est-à-dire la densité de ces matières, et leur pesanteur sera toujours

proportionnelle à cette densité. Si done l'on vient à bout de reconnaître la pesanteur du feu par l'expérience de la balance , on pourra peut-être quelque jour en déduire la densité de cet élément , et raisonner ensuite sur la pesanteur et l'élasticité du feu avec autant de fondement que sur la pesanteur et l’élasticité de l'air. |

J'avoue que cette expérience , qui ne peut être faite qu’en grand , paraît d’abord assez difficile , parce qu’une forte balance , et telle qu’il la faudrait pour supporter plusieurs milliers, ne pourrait être assez sensible pour indiquer une petite différence qui ne serait que de quelques gros. Il y a ici, comme nm tout , un maximum de précision , qui probablement ne se trouve ni dans la plus petite ni dans la plus grande balance possible. Par exemple ; je crois que, si dans une balance avec laquelle on peut peser une livre l’on arrive à un point de précision d’un douzième de grain, il n’est pas sûr qu’on pût faire une balance pour peser dix milliers, qui pencherait aussi sensiblement pour 1 once, 3 gros, al grains, Ce qui est la différence proportionnelle de 1 à 10000; ou qu'au contraire, si cette grosse balance indiquait clairement cette différence, la petite balance n'indiquerait pas également bien célle d'un douzième de grain ; et que par conséquent nous ignorons quelle doit être pour un poids donné la balance la plus exacte.

Les personnes qui s'occupent de physique expérimentale devraient faire la rech de ce problème, dont la solution > qu'on ne peut obtenir que par l'expérience , donnerait le maximum de précision de toutes les ba* Jances. L'un des plus grands moyens d’avancer les sciences , c’est d'en perfectionner les instruments. Nos balances le sont assez pour peser l'air : avec un degré de perfection de plus, on viendrait à bout de peser le feu et même la chaleur.

Les boulets rouges de quatre pouces et demi et de cinq pouces de diamètre , que j'avais laissés refroidir dans ma balance (1), avaient perdu sept, huit et dix grains chacun en se refroïidissant ; mais plusieurs raisons m'ont empêché de regarder cette petite diminution comme la quantité réelle du poids de la chaleur, Car, 1° le fer , comme on l'a vu par le résultat de mes expériences, est une matière que le feu äévore , puisqu'il la

(1) Voyez les expériences du premier Mémoire , page 125 de ce volume.

rend spécifiquement plus légère : ainsi, on peut attribuer cette diminution de poids à l'évaporation des parties du fer enlevées par . le feu. 20 Le fer jette des étincelles en grande quantité lorsqu'il est rougi à blanc , il en jette encore quelques-unes lorsqu'iln est que rouge, et ces étincelles sont des parties de matière dont il faut défalquer le poids de celui de la diminution totale ; et, comme il n'est pas possible de recueillir toutes ces étincelles , ni d'en connaitre le poids , il n’est pas possible non plus de savoir combien cette perte diminue la pesanteur des boulets. 30 Je me suis aperçu que le fer demeure rouge et Jette de petites étincelles bien plus long-temps qu'on ne l'imagine ; car, quoiqu'au grand Jour il perde sa lumière et paraisse noir au bout de quelques minutes, si on le transporte dans un lieu obscur, on le voït lumineux, et on aperçoit les petites étincelles qu'il continue de lancer pendant quelques autres minutes. 4 Enfin , les expériences sur les boulets me laissaient quelque scrupule , parce que la balance dont je me servais alors;

quoique bonne , ne me paraissait pas assez

précise pour saisir au juste le poids réel d’une

matière aussi légère que le feu. Ayant donc

fait construire une balance capable de porter aisément cinquante livres dechaque côté , à l'exécution de laquelle M. le Roy , de l’Académie des sciences , a bien voulu à ma >rière , donner toute l'attention nécessaire , A eu la satisfaction de reconnaitre à peu s la pesanteur relative du feu . Cette balance, chargée de cinquante livres de chaque côté, penchait assez sensiblement par l'addition de vingt-quatre grains ; et, chargée de vingt-cinq livres ; elle penchait par l'addition de huit grains seulement. ù Pour rendre cette balance plus ou moins sensible, M. le Roy a fait visser sur Î aiguille une masse de plomb», qui, s élevant et s’abaissant, change le centre de gravité ; de sorte qu'on peut augmenter de près de moitié la sensibilité de la balance. Mais » par le grand nombre d'expériences que j'ai faites de cette balance et de quelques autres , j'ai reconnu qu’en général plus une balance est sensible et moins elle est sage : les caprices, tant au physique qu'au moral, semblent être ‘des attributs insé arables de la grande sensibilité. Les balances très-sensibles sont se capricieuses , qu'elles ne parlent rade la même facon : aujourd'hui elles Me indiquent le poids à un millième près , et main elles ne le donnent qu'à une moitié, c'est-à- TuéontE DE LA TERRE. Tome. IT.

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dire à un cinq centième près, au lieu d'un millième. Une balance moins sensible est plus constante, plus fidèle ; et, tout considéré ,ilvaut mieux , pour l'usage froid qu'on fait d’une balance, la choisir sage que de la prendre ou la rendre trop sensible.

Pour peser exactement des masses pénétrées de feu, j'ai commenté par faire garnir de tôle les bassins de cuivre et les chaînes de la balance, afin de ne les pas endommager;et, après en avoir bien établi l'équilibre à son moindre degré de sensibilité , j'ai fait porter , sur l’un des bassins , une masse de fer rougi à blane , qui provenait de la seconde chaude qu’on donne à l’aflinerie, après avoir batlu au marteau la loupe qu'on appelle renard : je fais cette remarque, parce que mon fer , dès cette seconde chaude , ne donne presque plus de flamme , et ne paraît pas se consumer comme il se consume et brûle à la première chaude , et que, quoiqu’il soit blanc de feu , il ne jette qu'un petit nombre d'étincelles ayant d'être mis sous le marteau. «

rs *;

Une masse de fer rôuigi à blanc s'est trouvée peser précisément 49 livres 9 onces :

l'ayant enlevée doucement du bassin de la balance et posée sur une pièce d'autre fer, où on la laissait refrçgidir sans la toucher , elle s’est trouvée, après son refroidissement au degré de la température de l'air ; Qui était alors celui de la congélation , ne peser que 49 livres 7 onces juste : ainsi elle a perdu 2 onces pendant son refroidissement, On 0bservera qu'elle ne jetait aucune étinéelle , aucune vapeur assez sensible pour ne devoir pas être regardée comme la pure émanation

du feu. Ainsi, l'on pourrait croire que la ”

quantité de feu contenue dans cette masse de 49 livres 9 onces étant de 5 onces , €lle formait environ — ou —— du poids de la masse totale. On a remis ensuite cette masse refroïdie au feu de l’aflinerie ; et, l'ayant fait chauffer à blanc comme la première fois et porter au marteau , elle s'est trouvée , après avoir été malléée et refroidie , ne peser que 47 livres 12 onces 3 gros : ainsi le déchet de cette chaude, tant au feu qu’au marteau , était de 1 livre 10 onces 5 gros :

et ayant fait donner une seconde et une troisième chaude à cette pièce pour achever la barre, elle ne pesait plus que 43 livres 7 onces 7 gros : ainsi , son déchet total , tant par l'évaporation du feu , que par la purification