X. — Inscription des changements de volume

Difficulté de la mesure des volumes par les procédés géométriques. — Faci- . lité de cette mesure par les méthodes expérimentales de déplacement. — Déplacement d'un volume d'eau que l'on mesure; déplacement d'un volume de gaz qui produit un changement de pression dans un espace clos, de capacité connue. — Inscription du volume d'eau déplacé, appareils et expériences de Mosso. — Inscription des compressions que subit un certain volume de gaz; appareil de Buisson; expériences de François-Franck. — Comparaison des deux méthodes. — L'inscription des changements de volume conduit à celle des changements de poids, de température, etc.

Autant les procédés de la géométrie sont d'un emploi difficile pour mesurer le volume d'un solide de forme compliquée, autant les procédés expérimentaux présentent de simplicité, de rapidité et de certitude. Plonger un corps dans l'eau et mesurer le volume du liquide déplacé, telle est l'essence de cette méthode dont l'invention appartient à Archimède. La physique moderne s'est enrichie de procédés qui permettent de mesurer avec une assez grande rigueur le volume d'un corps qu'on ne peut pas plonger dans l'eau. Les procédés de Say et de Regnault ont rendu de grands services; ils sont basés sur le principe suivant:

Étant connue la capacité d'une enceinte pleine d'air, on fait varier cette capacité d'une quantité également connue et on note l'élévation de pression qui s'ensuit.

On introduit alors le corps à mesurer dans la même enceinte et on en fait varier comme tout à l'heure la capacité. Il se produit, dans cette deuxième expérience, un changement dépression plus grand que dans la première, parce qu'on a agi sur un volume d'air diminué de tout ce qui correspond au volume du corps introduit dans le réservoir. C'est de cette différence de pression que se déduit le volume du corps à mesurer.

Ainsi, il y a deux moyens de connaître le volume d'un corps : c'rsl de mesurer le volume d'eau qu'il déplace ou le

degré de compression qu'il produit dans un gaz au sein duquel il est introduit. Modifiés suivant les besoins particuliers, ces deux moyens se prêtent aux expériences les plus variées et se plient fort bien aux exigences de la méthode graphique ainsi qu'on va le voir.

1° Mesure par déversement. — Ge n'est pas seulement le volume d'un corps, mais les changements de ce volume qu'on doit mesurer; supposons donc que le corps en question soit immergé dans un vase plein d'eau, on organise le déversement de telle sorte que le liquide arrive, par un tube, au fond d'une éprouvette graduée. Dans ces conditions on voit à chaque instant, d'après l'élévation du niveau dans l'éprouvette, de combien le corps augmente en volume ; si au contraire le volume du corps immergé diminue, cela se traduit par un abaissement du niveau dans l'éprouvette dont le liquide est alors aspiré.

Or, on a déjà vu les moyens d'inscrire les changements du niveau d'un liquide dans un vase au moyen d'un flotteur qui, selon qu'il s'élève ou s'abaisse, actionne, dans un sens ou dans l'autre, le style écrivant. Si les changements de volume sont faibles et déplacent peu de liquide, il est préférable de recourir à l'éprouvette flottante décrite précédemment. Les oscillations qu'elle exécute traduisent les changements de volume du corps immergé.

C'est là le procédé dont Mosso s'est servi pour mesurer les variations que subit un organe sous l'influence des changements qui se produisent dans la circulation du sang à son intérieur. On a vu, dans le mémoire n° 1, quelle était la disposition employée par Mosso ; comment cet habile expérimentateur a rendu sensibles et mesurables les moindres variations du calibre des petits vaisseaux sous les influences vaso-motrices.

L'avantage de l'appareil de Mosso dans les évaluations physiologiques est qu'il fournit, du premier coup, la valeur absolue du changement de volume qui s'est produit dans l'organe immergé. Les divisions de l'ordonnée des courbes inscrites sont toujours proportionnelles à la quantité de liquide versé dans l'éprouvette. La valeur de ces divisions peut être

déterminée,. une fois pour toutes, par une graduation de l'appareil.

2° Mesure d'après les changements de pression. — Sur l'autre principe, celui qui mesure la force élastique d'un gaz comprimé, est basée la construction d'un autre inscripteur physiologique des changements de volume. Cet appareil est décrit dans le mémoire n° 1 sous le nom d'appareil de Buisson : M. François-Franck a exposé, dans ce travail, la série de phases qu'a traversées cette méthode de mensuration des changements de volume des organes, depuis les recherches de Piégu qui semble en être l'inventeur, jusqu'aux derniers perfectionnements qui consistent dans l'inscription des changements de volume au moyen du tambour à levier.

Des expériences de M. François-Franck, le lecteur a dû retirer cette conviction, que nulle méthode n'est capable de traduire, avec une précision pareille, les rapides changements qui peuvent survenir dans le volume d'un organe. L'appareil de Mosso trace, en quelque sorte, la courbe du volume moyen, sans pouvoir, à cause de son inertie, exprimer les variations incessantes qui se font autour de ce moyen volume. Tout en ayant plus de mobilité, ce qui lui permet d'exprimer les phases, parfois si rapides, du changement de volume d'un organe, le tambour à levier n'en est pas moins capable d'exprimer, par la hauteur des courbes qu'il trace, la valeur absolue de ces changements. Il faut graduer expérimentalement l'échelle dès courbes inscrites par l'appareil, ce qui se fait en introduisant dans le flacon où est contenu l'organe en expérience, des quantités d'eau connues et graduellement croissantes. On mesure alors quel changement survient dans la hauteur de la courbe tracée pour chaque introduction d'un, de deux, de trois centimètres cubes de liquide et l'on construit ainsi une échelle qui exprime les valeurs réelles des variations de l'organe immergé.

La seule précaution à prendre, c'est do renouveler celte graduation à propos de chaque expérience, car la quantité (li ii il le levier de l'instrument s'élève, pour chaque variation d'une iinilé de volume, dépend de la quantité d'air contenue dans l'appareil, cl de la sensibilité de la membrane élastique

du tambour employé. Du reste, ces mesures des valeurs absolues d'un changement de volume n'ont, en physiologie, qu'une utilité très-limitée ; on n'a presque jamais intérêt à les déterminer. Il me semble donc que l'appareil à levier inscripteur est préférable, dans tous les cas, pour les recherches physiologiques.

Il n'en est pas de même pour les déterminations des physiciens qui, presque toujours, ont besoin d'obtenir des valeurs numériques précises et se trouveront mieux alors de l'emploi de la première méthode.

Nous n'avons cité, dans ce chapitre, que les expériences qu'on peut faire en physiologie sur le volume des organes; mais il est un grand nomdre de recherches que cette méthode d'inscription rapide rendra possible aux physiciens, aux chimistes, etc.

Considérons, par exemple, le cas de ces réactions chimiques où la combinaison de deux corps s'accompagne d'une augmentation de volume du produit, ou, au contraire, d'une condensation. Ces actions, jusqu'ici, ne sont connues que dans leur résultat final : le volume du composé diffère de la somme des deux volumes qui sont entrés dans la combinaison. Or, dans ce conflit des atomes , n'y a-t-il pas des lois du mouvement aussi précises que celles de la chute du corps? Ces actions ne varient-elles pas dans des rapports définis, suivant la température, l'état électrique ou la pression ambiante? Il y a certainement là un champ aussi étendu qu'intéressant à explorer.

Enfin, dans l'inscription des changements de volume, nous avons le moyen indirect d'étudier avec précision et de représenter par des courbes fidèles d'autres changements d'état non moins intéressants, tels que les changements de poids, de température, d'état électrique, de pression, les phénomènes d'osmose, etc. On verra plus loin de nombreuses applications de ces. méthodes.