CHAPITRE IV

Sur les destructions et les reproductions de chaleur qui s1 observent pendant le changement d’état des corps .

Le thermomètre nous a fait découvrir que la température de chaque corps reste constante , pendant que ce corps se fond ou se vaporise. Si on continue à le chauffer pendant la durée de ces phénomènes , toute la chaleur que Fou produit se détruit, elle n’a d’autres effets que de continuer à fondre le corps on à le vaporiser.

Cette destruction de chaleur est un fait si remarquable qu’il nous faut y insister particulièrement.

On en peut observer les effets dans une infinité de circonstances , autrement que par l’immobilité du thermomètre. Prenez une certaine quantité d’eau, par exemple, un poids de dix kilogrammes, et chauffez-ia jusqu’à la température de y5 degrés centésimaux. Alors mêlez-y io kilogrammes d’eau liquide , à la température de la glace fondante , et provenant de la fusion de la glace * vous aurez ainsi 20 kilogrammes d’eau à une température d’environ 3^,5 , c’est-à-dire, exactement ou presque exactement intermédiaire entre celle des masses égales que vous avez mêlées. Mais si au lieu de ces 10 kilogrammes d’eau froide encore liquide, vous employez 10 kilogrammes de neige ou de glace fondante , par conséquent à la même température, avec cette seule différence d’être encore

DU CALORIQUE. lStg

solide, la température du mélange , après la fusion de cette glace ou de cette neige , sera précisément de o degrés * ainsi , l’eau liquider zéro , en se mêlant avec l’eau chaude , la refroidit beaucoup moins que ne fait le même poids de glace ou de neige à la même température, qui s’y réchauffe et s’y fond tout à la fois.

Cette destruction de chaleur paraît une condition nécessaire de la liquéfaction j car elle a lieu également à toute autre température chaque fois que la liquéfaction a lieu. En voici des exemples, 11 existe des acides qui sont si avides d’eau , qu’ils dissolvent même la neige et la glace , c’est-à-dire , qu’ils la rendent liquide comme eux pour la combiner avec leur propre substance. Il existe aussi des sels qui , lorsqu’on les mêle avec la neige ou la glace pilée , se combinent pareillement avec elles et forment un tout liquide. Pour que ces combinaisons se fassent , il n’est pas nécessaire que la température de ces substances soit plus élevée que celle delà neige* car elles exercent encore leur pouvoir dissolvant à la température de la neige fondante, et même bien au-dessous. Alors la destruction de chaleur qui doit avoir lieu pour que la neige ou la glace deviennent liquides, se produit encore ; mais se produit aux dépens de la température même du mélange, de sorte que celle-ci s’abaisse considérablement. C’est ce qui arrive , par exemple , quand on mêle des poids égaux de neige et de muriate de soude solide; si ces substances sont à la température de la glace fondante, et si le mélange est fait d’une manière rapide, la température descend jusqu’à 18 c^egrés au-dessous de o. Si l’on fait refroidir séparément , dans cette température , deux parties de muriate de chaux et une de neige , et qu’on les mêle ensuite , la température du mélange descendra jusqu’à 54 degrés au-dessous de o; enfin, si 1 on fait refroidir encore dans cette dernière température quatre parties de neige et cinq d’acide sulfurique étendu d’eau, et qu’on les mêle ensuite, la température s’abaissera jusqu’à 68 degrés au-dessous de zéro. Tous ces phénomènes nous prouvent que la destruction de chaleur indiquée parle thermomètre , dans la fusion de la glace et des autres corps solides

IÔO FIXATION ET DEGAGEMENT

qui se fondent à clés températures plus élevées, ne tient pas à l’élévation cle ces températures. C’est un phénomène général , lie à l’acte même cle la liquéfaction • et la preuve évidente que cet acte est la véritable cause de l’abaissement de température, c’est que sqles substances cpie l’on mêle sont préalablement refroidies au-dessous de la température , que peut soutenir le liquide qui en résulte, c’est-à-dire , de manière à pouvoir geler ce liquide, le mélange ne produit plus aucun refroid issemen t .

Voici maintenant un autre phénomène qui est pour ainsi dire l’inverse de ceux que nous venons d’examiner. Toute cette chaleur que les corps avaient détruite en se fondant ou se vaporisant , se reproduit, et reparaît quand ils repassent par des états contraires, c’est-à^-dire quand ils se transfor-» ment de vapeur en liquides , ou de liquides en solides. Si vous mêlez io kilogrammes d’eau bouillante avec i o kilogrammes ff eau liquide à o degrés , vous aurez 20 kilogrammes d’eau à une température exactement ou presque exactement intermédiaire , c’est-à-dire, de 5o degrés. Mais si, au lieu d’eau bouillante, vous employez 10 kilogrammes de vapeur à la même température , la chaleur qui en résultera sera bien plus considérable , car elle suffira pour faire bouillir , non plus 1 o , mais 5y kilogrammes d’eau à o°. Ainsi cette vapeur, en se condensant et redevenant liquide, reproduit et restitue la chaleur qu’elle avait détruite en se formant.

Nous chercherons plus loin à mesurer ces effets avec exactitude^ avant de le tenter, il faut que nous nous formionsbeaucoup de moyens d’observation qui nous manquent , et que nous acquérions plus de connaissance sur la constitution des corps* mais il était dès à présent nécessaire d’insister sur ces phénomènes remarquables , pourpouvoir y rapporter plusieurs autres faits analogues qui se présenteront bientôt à nous dans le cours des expériences, et dont, sanscela, l’observation directe nous aurait entièrement échappé.

Ces disparitions et ces réapparitions de chaleur ont servi de base au système des chimistes qui regardent le calorique comme nue matière. Ils en ont conclu que le calorique pouvait exister

DU CALORIQUE. l5l

dans deux états diiférens , ou combiné ou libre. Combiné avec la substance des corps, il disparaît à nos sens, et n’agit plus sur le thermomètre; ils l’appellent alors chaleur latente , c’est-à-dire cachée. Dégagé de cette combinaison , ils lui donnent le nom de chaleur libre ; alors il agit sur le thermomètre et sur nos organes, il dilate les corps , les fond, les vaporise, et produit tous les phénomènes sensibles. On voit que ce système est parfaitement approprié aux circonstances qui s’observent quand les corps changent d’état, il est , pour ainsidire, moulé sur eux; mais satisfait-il également aux autres faits qui ne lui ont pas servi de base , par exemple, à la propagation de la chaleur dans l’air et à travers les corps? Ce sont des questions que nous examinerons par l’expérience , quand nous étudierons spécialement les propriétés du calorique.

Au contraire, les physiciens, qui regardent la chaleur comme l’effet d’un mouvement de vibration excité dans les particules des corps , assimilent les effets que nous venons d’examiner à la loi connue en mécanique sous le nom de conservation des forces vives. On appelle ainsi, dans un système de corps, la somme des produits de leurs masses par les carrés de leurs vitesses , et l’on démontre que cette somme est constante lorsque le mouvement du système n’est dû qu’aux attractions réciproques des corps qui le composent. Ainsi , en regardant la chaleur comme un effet produit par la force vive des corps, résultante du mouvement de vibration de leurs particules , on voit que sa quantité totale doit rester constante dans tous les différens états par lesquels ils peuvent passer ; et l’on conçoit alors pourquoi après s’ètre augmentée , par exemple, dans le corps qui se vaporise aux dépens de celui qui l’échauffe, elle y diminue de nouveau, et est restituée quand ce corps revient à l’état de liquidité. Mais on voit aussi que cette hypothèse est , de même que la précédente , spéciajeraent établie sur les phénomènes qui se passent dans les changemens d’état des corps, et par conséquent il faudra la soumettre encore à d’autres épreuves indépendantes de ces premiers principes , pour pouvoir apprécier sa probabilité par l’étendue de ses applications.

l5.?« FIXATION ET DÉGAGEMENT DU CALORIQUE.

Les partisans de la matérialité du calorique se sont beaucoup occupés de savoir si les degrés du thermomètre étaient ou non proportionnels aux quantités de calorique introduites dans les corps. Mais en réduisant, comme nous l’avons fait, l’idée de température à sa signification véritable, qui n’exprime qu’un état apparent et sensible , où les corps se troùvent amenés par Faction que le calorique exerce sur eux, on voit que le thermomètre, pour indiquer cet état , n’a pas besoin d’avoir une marche proportionnelle à l’intensité d’action que le calorique exerce sur lui • il suffit que ses indications soient toujours semblables et constantes, c’est-àdire , que, quand Faction sensible du calorique redevient la même, le degré de température indiqué parle thermomètre soit le meme aussi. Or , cette constance se vérifie parfaitement toutes les fois qu’on en réitère l’épreuve , en exposant le thermomètre à des circonstances semblables, par exemple, quand on le plonge dans un même corps échauffé jusqu’au degré de fusion. Seulement pour que cette observation soit exacte et comparable à elle-même , quoique faite avec différens thermomètres, il faut que leur influence propre sur la température des corps ou ils sont plongés puisse être regardée comme nulle , afin que leur introduction dans ce corps ne la change pas sensiblement. Yoilâ à quoi se réduit 1 indication du thermomètre : vouloir proportionner sa marche à J a quantité ou à l’intensité du calorique qui agit sur les corps , c’est vouloir lier une hypothèse à un fait certain , et compliquer un instrument simple par une application qui lui est étrangère. Pour nous , fidèles à nos définitions , nous continuerons de regarder le calorique comme un principe dont nous ignorons la nature. La chaleur sera pour nous l’efïet de ce principe sur nos organes et sur les corps , et la température sera l’énergie plus ou moins vive de ces effets. Le thermomètre $ en fixant les températures par ses indications , apprend que Faction sensible du calorique est plus grande , ou égale ou moindre • il nous indique donc des différences et non des rapports.

DU BAROMETRE.