DU BAROMÈTRE

qu’on s’occuperait de le remplir , et s’attacheraient de nouveau à ses parois. Le meilleur moyen , le plus sûr pour dissiper toutes ces causes d’erreur , c’est de verser peu à peu le mercure dans le tube , et de chauffer , à chaque fois , celui-ci , assez fortement pour l’y faire bouillir.

Il est vrai que cette opération paraît très-difficile aupremier abord ; car le verre étant une substance si fragile , qui se casse si vite par l’effet subit de la chaleur, on doit craindre que les tubes ne se brisent dans cette tentative , et qu’il n’arrive perpétuellement des açcidens : cependant la chose devient trèsfacile en s’y prenant avec précaution, et surtout en se conduisant d’après les remarques que nous avons déjà faites sur la dilatation. Quand un corps que l’on chauffe se brise, sa rupture n’est pas occasionée par l’action seule de la chaleur; car cette action devrait fondre le corps , et non le briser. Sa rupture ne vient que de l’action inégale de la chaleur qui , s’exerçant différemment sur ses diverses parties , les dilate ainsi d’une manière inégale. Si la dilatation est lente et graduelle , le corps, cédant peu à peu , éprouve l’effet dufeu sans se briser; mais lorsque des parties voisines sont subitement dilatées dans des proportions très-différentes, elles nepeuvent plus obéir ensemble à desforces aussi inégales; si l’effort qu’ellesfont devient assez énergique pourvaincre la force de cohésion qui les retenait unies les unes aux autres , elles se séparent et le corps se brise : ainsi , pour éviter sa rupture , il ne faut que le chauffer graduellement; c’est ce que l’expérience confirme. En s’y prenant avec précaution et d’une manièreconvenabîe, on peut faire aisément bouillir de l’eau et du mercure dans des vaisseaux de verre ; la chose est même d’autant plus facile, que ces vaisseaux sont plus minces , parce qu’alors la chaleur s’y propage plus aisément, et pénètre toute leur niasse avec plus de facilité.

Cela posé, voici comment on opère : on prend un petit fourneau de terre, échancré par un bord ; on y met du charbon allumé , que l’on dispose cependant de manière à ne pas formër de flamme, car la flamme briserait infailliblement le tube si ehe le touchait immédiatement. Pûis on présente le Tome i.

DU BAROMETRE.

tube yide sur ce feu , de loin d’abord , puis d’un peu plus près , puis déplus près encore , jusqu’à ce qu’enfinon l’ècbaufle très-fortement. En même temps on le fait tourner sur luimême, entre les doigts, pour qu’il s’échauffe de tous les cotés , et on le promène sur le feu dans toute sa longueur. Cette première opération a pour objet de chasser les petites gouttes cPeau qui pourraient se trouver par hasard dans le tube ; car si on attendait pour cela qu’on eût versé le mercure , la vapeur qu’elles produiraient le chasserait dehors par son expansion ; ou du moins elle occasionerait des secousses qui pourraient briser l’appareil. Le tube étant ainsi bien séché, on y verse du mercure déjà bouilli , non pas assez pour le remplir tout entier , mais seulement assez pour y occuper une longueur de cinq ou six centimètres ; puis on présente de nouveau le tube sur le feu , mais encore avec plus de précaution qu’auparavant:on le chauffe graduellement , de plus en plus , jusqu’à ce que le mercure se mette à bouillir. Après quelques instans d’ébullition , l’on retire le tube , on le ferme avec un bouchon, de peur que l’humidité ne s’y introduise , et on le laisse refroidir. Cette opération doit se faire dans une chambre dont les fenêtres soient ouvertes, ou du moins dont l’étendue soit assez grande pour que les vapeurs , qui s’exhalent du mercure bouillant, n’incommodent pas celui qui opère. Quandlçtube est refroidi , on le reprend ; on y verse une nouvelle quantité de mercure à peu près égale à la première ; on l’y fait de nouveau bouillir , et l’on répète ainsi l’expérience jusqu'à ce que le tube soit presque tout plein. On ajoute alors la petite portion de mercure qui manque ; mais on ne la fait pas bouillir dans le tube , parce que l’ébullition la chasserait dehors; cela fait, on pose le doigt sur l’orifice ouvert du tube, en prenant bien garde de ne pas laisser d’air entre deux; on le renverse , et on le plonge dans sa cuvette comme à l’ordinaire : la colonne s’abaisse; et, comme il n’y a pas du tout d’air ni de vapeur élastique au-dessus d’elle, sa longueur mesure exactement la pression de l’atmosphère.

Il me reste à parler des moyens que l’on emploie pour connaître avec précision la longueur de cette colonne. Une

BU BAROMETRE.

des dispositions les plus commodes est celle qui est représentée dans la fig . 18. C’est la construction des baromètres de Fortin. Le tube de verre est enfermé dans un tube de cuivre qui le protège, et qui est fendu dans sa longueur, afin que l’on puisse apercevoir la colonne de mercure. Ce système est attaché , par le haut , à une suspension mobile dans deux sens rectangulaires, de sorte qu’il se tient toujours vertical par l’effet de son propre poids. La cuvette , dans laquelle le tube plonge, a un fond mobile qui s’élève et s’abaisse à volonté, par le moyen d’une vis Y, ce qui fait monter ou descendre le niveau intérieur du mercure dans la cuvette. Quand on veut observer la hauteur du baromètre , on se sert de ce mouvement pour amen er la surface du mercure de la cuvette parfaitement en contact avec l’extrémité d’une pointe d’ivoire trèsfine P, qui est fixée verticalement dans l’intérieur de l’appareil. Le tube de cuivre porte des divisions, dont l’origine répond très-exactement à l’extrémité inférieure de cette pointe. Il ne reste donc plus qu’à voir à quel point de ces divisions répond l’extrémité supérieure de la colonne de mercure. Pour que cette observation puisse se faire avec plus d’exactitude , le tube de cuivre porte un curseur G , muni d’un vernier , qui permet d’apprécier jusques aux dixièmes de millimètres. On y adapte inférieurement deux petits plans de cuivre verticaux , dont les extrémités déterminent un plan de mire parfaitement perpendiculaire à la longueur du tube. Quand on veut faire l’observation , l’on fait mouvoir le vernier jusqu’à ce que le plan de mire devienne exactement tangent à la convexité supérieure du mercure. Alors la division tracée sur le tube vous indique précisément la distance comprise, entre le plan de mire du curseur , et l’extrémité inférieure P de la pointe d’ivoire. Cette distance est la longueur de la colonne barométrique , élevée au-dessus du niveau intérieur de la cuvette. C’est par conséquent cette longueur qui mesure la pression de l’atmosphère au moment où l’on a observé. Il est presque inutile de dire que, pendant toute l’opération , l’instrument doit être maintenu dans une situation parfaitement verticale.

l6\ DU BAROMETRE.

Pour rendre toutes les observations de ce genre comparâbles entre elles , il est nécessaire de déterminer la tempé-* rature du mercure qui compose la colonne barométrique ; car le mercure , comme tous les autres corps , se dilate par la chaleur; et nous avons même déjà annoncé que , pour chaque degré du thermomètre centésimal, la dilatation de son volume est égale à du volume primitif , que la

même masse occupait à o°. Il suit de là qu’une même masse de mercure, moulée en un cylindre d’un rayon constant , occupera plus de longueur, à mesure que sa température s’élèvera davantage ; et son allongement sera proportionnel à la dilatation de son volume. Conséquemment pour juger de la masse parla longueur, il faudra ramener toutes les observations à une même température , par exemple à celle de o° , ce qui se fera, en retranchant delà colonne observée Je sa longueur si la température est élevée de i° au-dessus de o° , si elle est élevée de 2° , si elle est élevée de 3° , et ainsi de suite.

Pour connaître exactement la température de la colonne barométrique , on enchâsse un petit thermomètre très- ' sensible dans la monture même de l’instrument, et on note le degré que ce thermomètre indique. Il est visible ^ en effet , que la température de l’appareil ne peut pas changer sans que le thermomètre , qui fait corps avec lui , ne se ressente de ces variations. Cette température peut être assez différente de celle de l’air extérieur , non-seulement quand le baromètre est placé dans un appartement fermé , mais même quand il est exposé à l’air libre. Car les variations de la température affectent bien plus rapidement un fluide rare et léger comme l’air , qu’une masse solide , comme celle du mercure et du cuivre, dont le baromètre est formé.

Cependant on doit aussi observerla température de l’air. Cela se fait avec un thermomètre fort sensible , exposé à l’air libre et à l’ombre , mais loin des murailles et de tous les autres corps qui pourraient lui renvoyer de la chaleur. La connaissance de cette température est utile pour déterminer complètement les circonstances dans lesquelles l’atmosphère

DU BAROMÈTRE, lB5

se trouve au moment de l’observation. C’est une donnée nécessaire pour le calcul des réfractions astronomiques et pour la détermination des différences de niveau, par le moyeu des observations barométriques, application importante dont nous parlerons plus loin.

Lorsque l’on veut transporter le baromètre que nous Venons de décrire , on tourne la vis inférieure qui élève le niveau de la cuvette , de manière que sa capacité diminuant , le mercure la remplisse en totalité , et remonte ensuite , par son excès de volume , jusqu’au sommet du tube. Alors on renverse l’instrument où l’air ne peut plus rentrer ■ on le met dans un étui convenablement préparé , et on le transporte. Lorsqu’on veut observer de nouveau , on commence par remettre l’appareil dans une situation verticale ■ on abaisse le fond mobile , le mercure descend , et on le laisse ainsi descendre jusqu’à ce que son niveau dans la cuvette affleure l’extrémité inférieure de la tige d’ivoire ) puis on achève l’observation comme nous l’avons dit plus haut.

La longueur de la colonne barométrique ainsi observée , au meme instant, dans le même lieu , avec des baromètres également purgés d’air et construits avec une perfection égale , n’est pas exactement la même. Elle est d’autant moindre , que les tubes sont plus étroits ; et la preuve que cette variété du diamètre intérieur est la seule cause qui la modifie , c’est que la différence cesse d’être sensible audelà d’une certaine largeur du tube ,, que l’on pourrait fixer , par exemple , à deux centimètres. Nous ferons connaître plus loin la cause physique de çe phénomène. Pour le moment, il nous suffira de dire que c’est la même qui fait que l’eau . s’élève au-dessus de son niveau , et que le mercure s’abaisse au-dessous , dans les tubes extrêmement étroits , que l’on appelle capillaires , parce que leur diamètre intérieur approche de la finesse d’un cheveu. On conçoit, sans autre explication , qu’un effet analogue doit avoir lieu dans nos tubes barométriques y mais la connaissance de la cause qui le produit permet de calculer les corrections qu’il exige , et on les trouvera dans le Traité général.

DU BAROMETRE.

On évite complètement l’effet que nous venons d’expliquer., en opposant à elle-même la cause qui le produit , comme on le voit dans l’appareil représenté fig. ig, et que l’on nomme le baromètre à siphon. Ce baromètre n’a pas de cuvette , ou plutôt le tube lui-même en sert. Il est recourbé par le bas , comme le montre la figure , et forme par conséquent deux branches parallèles CS et CN. On a d’abord introduit le mercure dans la grande branche CS , qui alors était droite. On l’y a fait bouillir comme à l’ordinaire , pour en chasser l’air ÿ après quoi on a recourbé à la lampe la branche CN , puis on a redressé verticalement la branche CS. La colonne de mercure, qui remplissait cette branche, étant plus longue que la colonne barométrique ordinaire , et par conséquent plus pesante que la pression atmosphérique , est tombée par l’excès de son poids, et a passé en partie dans la branche la plus courte CN. Cela posé, si le point N est le sommet de la convexité du mercure dans la branche la plus courte , et que le point S soit le sommet de sa convexité dans la branche la plus longue , il est évident que la différence de niveau de ces deux points est précisément la longueur de la colonne de mercure . qui est soutenue par la pression que l’atmosphère exerce sur la surface N de la branche la plus courte , dans laquelle l'air pénètre librement* et , pour que cette différence de niveau soit indépendante de l’effet de la capillarité que nous ayons reconnue dans les tubes simples , il suffit que les deux branches du tube , vers les deux extrémités N et S de la colonne , aient des diamètres intérieurs à peu près égaux • car alors les tendances à la dépression étant égales de part et d’autre , se contre-balanceront mutuellement.

Il ne reste donc plus qu’à mesurer la différence de niveau des deux points N et S : pour cela on trace une division AH 7 verticale et parallèle aux branches du tube. Un curseur horizontal H S , pareil à celui des baromètres simples , se meut parallèlement à lui-même le long de cette division. On rend d’abord le plan de mire tangent à une des extrémités de la colonne , par exemple , au sommet de la convexité supérieure S , et Ton note le point correspondant de la division ?

DU BAROMETRE. 167

qui sera par exemple H. Puis on descend le curseur sur l’autre extrémité de la colonne en N , et Ton y répète la même observation. Supposons que le point correspondant de la division soit h , la distance H h, que la division indique, sera la différence de niveau des deux points N et S , et par conséquent la longueur de la colonne barométrique.

O11 rend l’observation plus exacte encore , en adaptant au curseur une petite lunette dans l’intérieur de laquelle on a tendu horizontalement un fil très-fin. On observe alors , avec la plus grande précision , l’instant où ce fil *vient affleurer la surface du mercure dans chacune des deux extrémités de la colonne.

M. Gaj-Lussac a fait au baromètre à siphon une modification qui le rend portatif et d’1111 usage infiniment commode pour les voyageurs. Lorsque le baromètre est fait , on ferme à la lampe d’émailîeur l’extrémité de la branche la plus courte, désignée par Y, fig. 20. Dans cet état , le baromètre, complètement fermé , serait inaccessible à Pair extérieur , et conséquemment ne pourrait pas indiquer les changemens de pression que cet air éprouve* mais, pour rétablir la communication , 011 pratique intérieurement , vers le milieu de la branche Y , une petite saillie , terminée par un trou extrêmement fin et capillaire T. Ce trou permet bien à l’air d’entrer dans la branche CY * mais il ne permet pas au mercure d’en sortir , à cause de la force avec laquelle il le repousse , en vertu de sa capillarité. Ainsi , quand on a observé la différence de niveau des deux extrémités S , N , de la colonne , si l’on renverse doucement le tube , une partie du mercure rentre dans sa longue branche CX, comme le montre la fig. 21 , et achève de la remplir • le reste tombe dans la branche la plus courte C Y, mais ne peut s’échapper à cause de la petitesse du trou latéral T. On peut donc transporter l’appareil dans cette position^ il sera toujours ouvert pour l’air et fermé pour le mercure. Seulement il faut que le tube soit rétréci en C , à son coude , afin que l’effort de la capillarité maintienne ce coude toujours rempli , même après le renversement.

DO BAROMETRE.

Pour rendre l’appareil transportable , on entoure le tube d’une enveloppe solide dans laquelle on le lute. On peut même , et ceci est un très-grand avantage , envelopper entièrement la plus longue branche , et se borner à observer les variations du mercure dans la plus courte. Il suffit pour cela que les diamètres de ces deux branches soient exactement les mêmes dans les parties N et S , que les extrémités des deux colonnes pourront parcourir. Car alors, si la pression atmosphérique vient à varier , le mercure baissera autant dans une des branches qu’il s’élèvera dans l’autre ) ainsi pour connaître la variation totale que la longueur de la colonne barométrique éprouve, il suffira de mesurer son changement dans une des branches, par exemple, dans la plus courte, et d’en prendre le double. Afin d’obtenir cette égalité, on choisit un tube de verre qui soit, à peu de chose près, cylindrique 5 on le coupe en deux parties environ au milieu de sa longueur, et l’on se sert de ces deux moitiés pour former les deux extrémités de la colonne , en les soudant à d’autres tubes de verre d’un diamètre quelconque. On peut encore atteindre le même but avec un tube qui ne serait pas d’un égal diamètre dans toute sa longueur. Il faudrait alors le diviser en parties de capacité égales , par le procédé que nous avons enseigné , en parlant de la construction des thermomètres. Connaissant ainsi le rapport de capacité des deux branches, on pourrait calculer l’élévation du mercure dans l’une, d’après son abaissement observé dans l’autre* mais cela serait moins commode que l’égalité de capacité des deux branches , à laquelle il est facile d’arriver.

Le baromètre portatif que nous venons de décrire, d’après M. Gay-Lussac , peut être enfermé dans une canne , et transporté partout avec la plus grande facilité. On y adapte , comme aux autres , un petit thermomètre enchâssé dans la monture même , et qui sert à mesurer la température du mercure. Enfin , pour que les mouvemens brusques que la colonne de mercure peut recevoir en voyage ne la portent pas avec trop de force contre les extrémités du tube de verre , ce qui pourrait le briser f on gêne ces mouvemens en effilant