CHAPITRE IL — DILATATION DE L'EAU

Voici, d'après M. Is. Pierre, les valeurs des constantes a, /», r, pour quelques liquides usuels :

Brome o,ooi o38 i86 0,00000171138 0,000 000 oo5 447

Alcool 0,001048680 0,00000175096 0,000000001345

Éther 0,001 5i3 245 0,0 o 00*2 359 18 0,000 000 o4o o5i

Le coefficient de dilatation des liquides augmentant avec la température prend sa plus grande valeur quand on atteint l'ébullition ; au delà, ces corps changent d'état et éprouvent une dilatation subite et énorme en se vaporisant. Mais lorsqu'on empêche leur ébuUition et qu'on les maintient liquides par la pression, ils se dilatent encore plus que les gaz. Ce résultat intéressant a été constaté par M. Thilorier pour l'acide carbonique, et par M. Drion pour l'acide sulfureux et l'éther chlorhydrique,

Dilatation de l'eau. — Après cette étude générale, il est un liquide que nous devons examiner en particulier :. c'est l'eau. Despretz en a étudié la dilatation par le procédé du thermomètre à tige, qui vient d'être ^exposé. Hiillstrom a opéré comme il suit :

Une sphère de verre creuse, suspendue au plateau d'jine balance, est plongée dans l'eau ; elle y perd un poids /?, c'est le poids de Teau déplacée. Il est égal à «'<'/( i -{-/J en désignant par f le volume de la sphère à zéro, et par dh densité de l'eau à la température de l'expérience, et par /, la dilatation cubique du verre. On a donc

Hallstrôra arriva à cette conclusion remarquable que la densité de l'eau commence par augmenter quand la température s'élève jusqu'à 4 degrés environ, qu'alors elle reste un moment stationnaire, et prend ensuite une marche ascendante qui ne s'arrête plus. A 4 degrés, l'eau prend donc un maximum de densité.

On sait que la densité d'un corps est égale au poids de l'unité de volume. Or, dans le système métrique, le poids de l'unité de volume d'eau prise à 4 degrés, c'est-à-dire la densité de l'eau à cette température, est égale à r. La densité maximum de l'eau est donc égale à i.

Pour une masse déterminée d'eau, le produit du volume par la densité est constant à toute température. Soient ri et i , (> et i les densitvjs et les volumes à / degrés et à 4 degrés, on aura

Connaissant d^ cette formule permettra de calculer à toute température le volume d'une quantité d'eau qui à 4 degrés occupe un litre. Voici les nombres obtenus par Desprétz :

Volumes relatifs de Veau a diverses températures .

1 , 000 008 1,000 000 1,000 ooS

Fig. 144.

On voit que la dilatation de l'eau peut encore s'observer à de très-basses températures. Desprétz a trouvé, en effet, qu'elle persiste à l'état liquide jusqu'à — 20 degrés, dans un tube thermométriqu'e purgé.

On peut constater le maximum de densité de l'eau par l'expérience suivante, imaginée autrefois par Tralles et Hope, et reprise ensuite par Desprétz. Un vase fermé, plein d'eau à 10 degrés, et muni de quatre thermomètres alternes {fig. 144), est suspendu dans Tair pendant une

journée froide. Les molécules d'eau qui se refroidissent contre les parois deviennent plus lourdes et tombent au fond, pendant que les plus chaudes remontent au sommet. Par suite les thermomètres vont baisser, le n° i rapidement, le n** 2 moins vite, et les n"^ 3 et 4 très-lentement. Bientôt le premier atteindra 4 degrés, et il s'y maintiendra, puisque les molécules qui l'entourent seront arrivées alors à leur densité maxima ; puis l'effet qui s'était fait sentir sur le thermomètre n** I se transportera au n" 2, et successivement au n** 3 et au n** 4; i^s arriveront l'un après l'autre à 4 degrés. Mais le refroidissement continuant toujours, certaines parties du liquide deviennent plus légères, elles se meuvent de bas en haut. Le thermomètre n* 4î qui avait été primitivement le dernier à atteindre 4 degrés, est maintenant le premier à baisser au-dessous de ce point et à se refroidir jusqu'à zéro. Ensuite les abaissements de température se transmettent du thermomètre supérieur à l'inférieur, comme ils se propageaient précédemment de l'inférieur au supérieur.

Desprétz a montré que les dissolutions salines offrent comme l'eau un maximum de densité, qui a lieu à une température inférieure à celle de leur congélation dans l'air. Ainsi, l'eau de mer, qui se congèle à — 1*^,9 à