CHAPITRE XX

De la production de la Chaleur et du Froid .

J î. lNous avons vu, à la fin du dernier chapitre, comment on peutproduire de la chaleuret du froid par les combinaisons chimiques. Nous devons remarquer encore que tous les moyens connus de les produire, se rapportent à ces combinaisons.

§ 2. Le meilleur des moyens de développer de la chaleur, est, comme on le sait, la combustion du charbon, du bois, delà tourbe, etc. Nous avancerions trop dans la partie de la science qui appartient à la chimie, si nous voulions analyser ici la théorie de la combustion. Cependant, comme le moyen le plus actif de produire la chaleur, ne peut pas rester inconnu au physicien mécaniste, nous allons donner sur ce sujet la courte explication suivante. On sait, depuis environ quarante ans, que la combustion consiste proprement en une combinaison chimique des corps qu’on nomme combustibles , avec une certaine partie constituante de l’air atmosphérique, dont nous avons déjà parlé quelquefois sous le nom d ’oxigène. Cette combinaison est accompagnée d’un dégagement de chaleur, beaucoup plus fort que celui qui se fait dans toute autre combinaison chimique. Dans le moment où les deux substances se combinent , le dégagement de la chaleur va jusqu’à produire la couleur rouge ; de là naît la flamme. Les produits de cette combinaison , sont presque tous volatils ; c’est ce qui cause la disparition apparente du corps brûlé. Si le corps qui brûle, est composé en tout ou en partie de substances qui deviennent aériformes à un température élevée, ces parties s’élèvent sous forme de vapeur, lorsque la température atteint le degré nécessaire pour l’inflammation 5 et au moment où elles deviennent rouges par la combinaison avec l’oxigène, elles forment la flamme.

$ 3. On favorise la combustion et la chaleur qu’elle produit, lorsqu’on l’excite par un violent courant d’air atmosphérique ; tels sont

los effets du soufflet et du chalumeau. Quand on emploie un courant d’air oxigène, au lieu d’air atmosphérique, on a la plus forte chaleur que nous connaissions.

il serait peut-être difficile d’expliquer la chaleur que produit la combustion, uniquement par le changement de chaleur spécifique; mais l’incertitude qui existe dans l’évaluation des chaleurs spécifiques des gaz, rend impossible un jugement décisif sur cet objet.

§ 4. Un deuxième moyen très-puissant de produire la chaleur, est l’effet des rayons solaires; ils ont d’autant plus d’action, i.° qu’ils tombent plus à-plomb sur la surface d’un corps. De là vient la grande différence de leur force sous les différentes zones de la terre , et dans les divers temps de l’année. a.° ils sont d’autant plus actifs, qu’ils sont plus concentrés; de là vient la chaleur obtenue par les lentilles et les miroirs ardens. Lorsque ces appareils sont d’une grandeur suffisante, leurs effets ne le cèdent en rien à la chaleur augmentée par l’oxigène, et même ils peuvent la surpasser. 3.° L’effet des rayons solaires dépend encore de certaines propriétés matérielles particulières à chaque corps. Ainsi, il paraît que les corps transparens ne sont point échauffés immédiatement par eux; et parmi les corps opaques, ceux de couleurs claires s’échauffent beaucoup moins que ceux de couleurs foncées, sur-tout moins que les noirs (1).

$ 5. Il y a encore plusieurs circonstances mal expliquées dans ce genre de production de la chaleur. Autrefois on considérait le soleil comme un feu véritable, et, par conséquent, la chaleur des rayons solaires, ne différait point essentiellement de la chaleur rayonnante de notre feu terrestre (pag. 91, § 3). Depuis , on trouva cette opinion peu convenable, et l’on supposa le soleil un corps obscur en soi , et seulement enveloppé d’une atmosphère lumineuse : on refusa une chaleur propre aux rayons du soleil , et à la place on leur attribua une force d’impulsion capable d’exciter le calorique contenu dans les corps. Mais, d’après nos autres connaissances sur le calorique, nous

(f) J’ai vu dans la vallée de Chamouni , au milieu des Alpes, un pan de montagne d’où Ton lire une terre schisteuse et noirâtre que les habitans du pays j pondent sur les terres , au printemps, lorsque des neiges tardives ou imprévues viennent les couvrir tout-à-coup. S’il n’y a qu’un pied ou deux de neige, un jour suffit pour la fondre , lorsqu'on l’a recouverte avec cette terre noire.

DE LA CHALEUR

savons qu’une élévation cîc température ne peut être produite que par une augmentation du calorique lui-même, ou par une diminution de capacité des corps pour le calorique; or, ni l’une ni l'autre de ces causes ne se concilie avec l’opinion ci-dessus. Le célèbre 11erscliel a fait tout nouvellement des expériences qui tendent à prouver que le soleil ne nous envoie pas seulement des rayons de lumière , mais des rayons d’une chaleur particulière dont les lois ne s’accordent pas avec celles de notre chaleur rayonnante. ( Voyez les Recherches d'IIerschel sur la Lumière et la Chaleur , et tes Annales de Gilbert , Vil, i5^; X, 68; XII, 521, 599, etc.) Les expériences d 'Herschel sont fort remarquables, et méritent d’être suivies avec soin.

§ 6. Il y a encore un troisième moyen de développer du froid et de la chaleur. Ce moyen est fondé sur ce que, par la compression des corps , il se produit de la chaleur , et du froid par la dilatation de leur volume . Plusieurs phénomènes qu’on connaissait isolément depuis long-temps , 6e réunissent sous ce point de vue. La chaleur qu’on obtient en frappant et en frottant, est sans doute la conséquence d’une compression qui se rapporte à cette propriété. On voit que la chaleur produite est d’autant plus forte, que la pression est plus considérable et plus vive. On avait aussi observé , depuis longtemps, que la condensation de l’air produit de la chaleur , et que sa raréfaction produitdu froid. Une expérience nouvellement faite à Lyon, a apprisque cet effet est beaucoup plus fort qu’on ne le croyait autrefois, puisqu’une petite masse d’air, condensée environ douze fois par un coup violent, développe tant de chaleur au premier instant, qu’on peut y allumer non-seulement du phosphore, mais encore de l'amadou et d’autres substances inflammables.

$ 7. Berthollet établit dans son Essai de Statique chimique , partie i.re, $ 107,1m principe par lequel beaucoup de phénomènes sont facilement expliqués. La chaleur opère une élévation de température s tant que des obstacles s’opposent à la dilatation des corps. Les phénomènes qui arrivent dans les changemens d’état d’agrégation (chap. 1 8), la dilatation uniforme de tous les fluides élastiques (pag. 81 , § 1 3 ) , ainsi que le phénomène indiqué ci-dessus ( J 6), paraissent des conséquences nécessaires de ce principe.

T' raid artificiel.

§ 8. On connaît maintenant plusieurs moyens de produire un froid plus ou moins grand j mais ils se rapportent tous à la loi relative aux corps qui passent d’un état d’agrégation plus dense à un autre plus rare (page 88 , § io).

Parmi ces moyens, on distingue d’abord l’évaporation qui produit toujours du froid, et d’autant plus qu’elle se fait plus promptement. L’éther et l’esprit-de-vin procurent, par cette raison, les effets les plus énergiques (pag. 90,$ i5). Cependant, l’évaporation de l'eau occasionne aussi, dans beaucoup d’expériences journalières, un refroidissement considérable ; et même, dans les Indes orientales, on emploie ce moyen pour se procurer de la glace artificielle en grande quantité. ( Y oyez Voigt’s Magasin f. d . Neuste a . d.phys . IX, pag. 86.)

Un second moyen, c’est la dissolution de la plupart des sels dans l’eau, et vraisemblablement de tous, pourvu qu’ils aient toute leur eau de cristallisation : cette dissolution rend le sel fluide, de solide qu’il était d’abord. La plupart des sels n’occasionnent cependant qu’un refroidissement assez faible. Au contraire , un sel qui est privé de son eau de cristallisation, produit de la chaleur par sa dissolution dans l’eau, parce que le sel attire d’abord l’eau et la met à l’état solide avant de se dissoudre lui-même.

La dissolution des sels cristallisés, lorsqu’elle s’opère dans l’acide sulfurique et dans l’acide nitrique, produit encore plus d’effet , particulièrement celle des cristaux de sulfate de soude , qui contiennent beaucoup d’eau à l’état solide ; mais les effet les plus énergiques sont déterminés par les mélanges de sels cristallisés et de neige ou de glace pilée, dans lesquels les deux parties constituantes passent en même temps à l’état liquide. On n’a, jusqu’à présent , trouvé aucun sel qui eût plus d’action, à cet égard , que le muriate de chaux, lorsqu’il contient toute son eau de cristallisation. Comme on petit facilement en avoir en grande quantité, il n’est pas difficile maintenant de faire geler des parties considérable de mercure. (1)

(1) Le sulfate de soude, mêlé avec un peu d’acide nitrique ou sulfurique concentré, produit du froid; mais mêlé avec une grande quantité de ces acides , il produit de la chaleur. « Voyez la description du procédé en grand de M Leslie ,

DE LA CHALEUR

( Voyez , sur tout ceci, Gehler et Fischer , aux articles Kalte Künstliche . Grenus > Journal de Physique , I 419/ U, 358. Greiis neues , Journal de Physique , III, 4^8* Voyez aussi H. Grell’ s Chem., Annales ,1, ^29, pour les expériences que Lowitz a faites avec le muriate de chaux) (1).

ADDITION

« Te calorique en s’interposant plus ou moins entre les molécules des corps , parait la cause principale de leur porosité dont la compressibilité n’est qu’une conséquence , et qui d’ailleurs est attestée par un grand nombre de phénomènes chimiques , inexplicables dans tout autre système. Sur ce point on doit consulter le Supplément à la 'Mécan. céleste de Laplace. L’élasticité paraît avoir aussi pour cause générale, ainsi que Newton Fa soutenu , la présence du calorique qui, logé dans les interstices des corps, peut être momentanément comprimé, quelquefois expulsé , ce qui explique tous les phénomènes d’élasticité complète et incomplète. — Nous indiquerons maintenant quelques phénomènes dont il n’a pas

été question dans les chapitres XVII, XVIII XIX. La chimie est parvenue

récemment à liquéfier quelques gaz par un froid et une pression très-forte , ce qui prouve qu'il en serait de même des autres par une puissance encore supérieure. V oyez [Ann. of Philo sophy) les expériences et les découvertes de MM. Faraday et H. Davy sur la liquéfaction des gaz , ainsi que les applications de la plus haute importance qu’ils se proposent d’en faire pour remplacer les machines à vapeur. — Il est remarquable que les mêmes moyens mécaniques , par exemple, le frottement violent de deux corps l’un contre l’autre, ou la forte compression d’un corps par un choc violent et instantané, développent dans un grand nombre de circonstances, de la chaleur et de l’électricité. — Deux ou plusieurs corps se mettent en équilibre de température par contact ou par rayonnement. — Ou éprouve une sensation de chaleur ou de froid, plus vive au contact de certains corps, qu’à celui d’autres substances, dans le cas même où ces corps sont à une température égale ; cet effet dépend de la faculté conductrice plus ou moins grande des corps , laquelle est, en général, à-peu-près dans la raison des densités. Ainsi nous éprouvons une sensation de froid beaucoup plus grande, en saisissant un morceau de fer, qu’un morceau de bois, parce que le fer est beaucoup

dans le Dictionnaire de Chimie du docteur Ure , ou dans le Dictionnaire Technologique , et lespag. 688 et 698 de la Physique de Pelletan. r>

( 1) Voyez encore pour les lois du refroidissement et du réchauffement des corps, le beau mémoire de MM. Petit et Dulong, déjà cité page 78, addition : on le trouve dans le i8.me cahier du Journal de V Ecole Polytechnique et dans les Annales de Chimie de 1818.

meilleur conducteur du calorique que le bois. — Lorsque les rayons de calorique, ü u lieu de tomber sur une surface polie, tombent sur une surface terne , ils sont absorbés en très grande partie. Quand on enduit un miroir concave de noir de fumée, qu’on lui présente un corps en ignition, et qu’on place un thermomètre à son foyer, on reconnaît qu’il y a très-peu de rayons réfléchis, ou qu’il y en a beaucoup d’ absorbés, et qu’alors le miroir s’échauffe beaucoup plus fortement que quand sa surface est brillante. On remarque aussi que la faculté d’émettre le calorique , est plus grande dans un corps terne que dans un corps de meme nature dont la surface est brillante, ensorte que, dans le premier cas, le corps se refroidit beaucoup plus vite que dans le second, il résulte d’expériences trèsexactes que, dans les corps de mémo nature, la faculté émissive et la faculté absorbante suivent , dans tous les cas , la meme loi. — L’expérience journalière nous apprend que les rayons calorifiques solaires sont transmis à travers le verre aussi bien que les rayons lumineux. Des expériences très-précises faites par M. TJelaroche , ont démontré qu’il en était de même du calorique émané des corps portés à une chaleur obscure, pourvu qu’elle fut au-dessus de l’eau bouillante. Les eflets se produisent avec d’autant plus de facilité que la température du corps approche davantage de celle où il commence à se produire de la lumière • ensorte que les propriétés du calorique semblent se modifier graduellement , jusqu’à devenir identiques avec celles du fluide lumineux. — Lorsque le calorique rayonnant produit par un corps d’une température assez élevée, arrive sur une substance diaphane, dans une direction oblique, il la pénètre et s’y réfracte plus ou moins suivant sa nature. On sait que si on présente au soleil une lentille de verre, les rayons de calorique comme ceux de la lumière, se réfractent et se réunissent ensemble en un point qu’on nomme foyer. — Nous parlerons ailleurs des variations de chaleur d’une extrémité à l’autre du spectre solah’e : les résultats découverts par Ilerschel et confirmés par beaucoup de physiciens , prouvent que les rayons calorifiques sont soumis aux mêmes lois que la lumière. — Les phénomènes du calorique rayonnant, présentent une grande analogie avec ceux de la lumière ; mais cette analogie devient en quelque sorte plus frappante dans la polarisation , soit par réflexion , soit par réfraction : la chaleur se comporte ici absolument comme la lumière ainsi que l’a montré M. Bérard. En traitant de la lumière, nous dirons en quoi consiste ce singulier phénomène de la polarisation. — La diversité des facultés conductrices des corps fournit des applications utiles à nos besoins journaliers. Suivant qu’on veut concentrer la chaleur sur une substance , ou échauffer un appartement au moyen d’un fourneau ou d’un poêle, il faut, dans le premier cas, employer de mauvais conducteurs, et dans le second, de très-bons conducteurs de la chaleur. Lorsqu’on veut conserver la chaleur du corps , il convient de s’habiller d’étoffes peu conductrices ; dans le cas contraire , on emploie le lin, le chanvre ; etc. — MM. DulongçlBctit ont recherché ayec beaucoup de soin les

DES COLrS LIQUIDES. ïo5

lois du refroidissement des corps , en tenant compte de toutes les circonstances •accessoires : mais il a été impossible de réduire ces lois à un simple énoncé qui puisse en présenter l’ensemble. Ces deux physiciens , en combinant leurs rechcr- : iches physiques avec la théorie chimique des atomes, sont parvenus à ce résultat ! emportant , que les atomes de tous les corps ont la même capacité pour la cha- ! leur, ensorte que cette capacité ne varierait dans les corps qu’en raison de ce que, sous un même poids, la quantité d’atomes est plus ou moins considérable. On conçoit toute la fécondité des résultats de cette importante observation, »

ï OÙ QUATRIÈME SECTION.

DES COPvPS LIQUIDES.