CHAPITRE X

Mesure de la dilatation des Gaz par la chaleur .

Les expériences de MM. Lavoisier et Laplace , sur la dilatation des corps solides , nous ont appris qu’entre les termes de la glace fondante et de l’eau bouillante , la dilatation des métaux solides est sensiblement proportionnelle à celle du mercure. La même proportionnalité subsiste encore , dans ces limites , entre les dilatations du mercure et celles des gaz secs. Ce résultat important a été parfaitement établi par M. Gay-Lussac.

Pour mesurer exactement la dilatation des substances gazeuses , il faut d’abord les introduire , en quantité connue , dans des tubes exactement gradués en parties de capacités égales , et terminés par une boule dont le volume soit considérable comparativement à leur diamètre. Il faut ensuite les y contenir sous une pression connue , les exposer à des températures diverses , et observer les quantités dont ils se dilatent ou se condensent dans ces divers changemens j en un mot , il faut former un véritable thermomètre à gaz. Mais cette opération , pour être exacte , exige plusieurs précautions indispensables.

D’abord pour graduer les tubes on se sert d’un procédé imaginé par M. Gay-Lussac , et que j’ai décrit dans le traité général , en parlant des thermomètres. Pour connaître la capacité de la boule et celle du tube ? on les remplit succès-

MESURE DE IA DILATATION'

sivement de mercure , et on détermine par la balance l’excès de poids qu’ils acquièrent , car on sait qu’un millimètre cube de mercure à o° pèse, en milligrammes , 1 3, 69719, comme nous le verrons plus loin. Il faut ensuite que les tubes, avant d’y renfermer les gaz , soient parfaitement desséchés • car nous avons déjà dit que les tubes de verre qui sont restés ouverts et exposés à l’atmosphère , se couvrent intérieurement d’une petite couche d’eau imperceptible , que la chaleur en détache en la réduisant en vapeur. Si l’on ne commence pas p’ar enlever cette petite couche d’eau, la vapeur qui s’en exhalera, dans les températures diverses , se mêlera au gaz introduit dans le tube, et augmentera son volume 7 et , comme la quantité de vapeurs ainsi formée, croîtra avec la température, jusqu’à ce que la petite couche d’eau soit complètement épuisée , on voit que cette cause étrangère augmentera continuellement la dilatation propre du gaz à mesure que la température sera plus élevée : telle est l’erreur dans laquelle sont tombés plusieurs physiciens.

Le seul moyen d’éviter cet inconvénient , c’est de chasser d’abord cette petite couche d’eau, en chauffant le tube jusqu’à la réduire en vapeurs 7 mais, afin que l’air ne l’y réintroduise plus, par son contact, il faut remplir le tube avecdu mercure, que l’on y fera bouillir comme dans un thermomètre * et , ce qu’il est est important de remarquer , soit que cette ébullition enlève ou non toute la couche d’eau adhérente au verre , du moins il ne pourra plus s’en rien exhaler quand le tube sera exposé à des températures moindres que celles où le mercure peut bouillir : telle est la première précaution que M. Gay-Lussac a prise.

Ensuite , pour n’introduire dans ses tubes que de l’air ou des gaz secs , il lute à leur extrémité ôuverte , un autre tube plus large T T, fi g. 52 , que l’on peut regarder comme une sorte de récipient destiné à contenir le gaz. Ce tube est rempli en partie de fragmens de muriate de chaux , ou de tous autres sels susceptibles d’absorber l’humidité. On peut même supposer que l’on y fait le vide , afin d’y introduire le gaz sans qu’il se mêle avec l’air. Maintenant, pour en faire en-

PAR LA CHALEUR. 2ÎÇ

trer une certaine quantité dans le tube TG, M. Gay-Lussac emploie un petit fil de fer très-fin préalablement introduit dans ce tube^ il incline celui-ci ou le renverse verticalement , et il fait sortir ainsi une grande partie du mercure qu’il contient , lequel est remplacé par un certain volume de gaz représenté par GG, fig- 5 3. Avec quelques précautions, on parvient à n’avoir plus dans le tube qu’une petite colonne de mercure M, qui sert de piston j et tout l’espace GG, depuis ce point jusqu’à la boule du tube , est occupé par le gaz sec qu’on y introduit. S’il s’agit d’air atmosphérique, on n’a pas besoin de faire le vicie dans le récipient TT , il ne faut que laisser l’air y séjourner quelque temps sur les sels , après quoi on l’introduit dans le tube T G , comme nous l’avons dit.

Le gaz étant introduit , il ne reste plus qu’à lui faire éprouver successivement diverses températures connues • pour cela, M. Gay-Lussac emploie un vase métallique A B , fig. 53, en forme de parallélépipède , dont le fond est placé sur un fourneau de même grandeur. Gn verse de l’eau dans ce vase , et on l’échauffe à divers degrés. Un thermomètre A , plongé verticalement dans cette eau, et dont la tige sort au-dessus du couvercle du vase, sert pour indiquer à peu près sa température , et pour montrer s’il est nécessaire d’augmenter ou de diminuer le feu.

Mais il ne faut pas que le tube TG , qui contient le gaz , soit plongé dans l’eau de cette manière • car nous ayons déjà fait remarquer , par l’expérience , que les diverses couches horizontales d’un liquide qu’on échauffe par son fond , n’ont pas les mêmes degrés de température. Ainsi, pour pouvoir connaître exactement celle qui agit sur le gaz, il faut placer le tube qui le contient, dans une situation horizontale, comme le représente la figure ÿ alors sa température pourra être parfaitement indiquée par un excellent thermomètre U placé vi^-à-vis de lui dans la même couche, et disposé aussi horizontalement.

Mais nous avons dit que le vase était métallique ; comment donc observer à travers ses parois les degrés du thermomètre tt , et le point variable G du tube gradué auquel s’arrête à