APPAREIL ET PRÉPARATIONS

forme d'un cube de 20 centimètres de côté ; les glaces qui en constituent les faces latérales et le fond sont mastiquées dans un châssis en fer. Quant au couvercle, il consiste en une autre plaque de verre de mêmes dimensions que les premières, et qu on pose simplement sur le haut du vase. Cette plaque couvercle est percée, en son milieu, d'une large ouverture circulaire garnie d'un goulot en fer qu on ferme au moyen d'un bouchon de même métal; celui-ci est traversé à frottement doux, suivant son axe, par une tige cylindrique en fer(^) d environ 15 centimètres de longueur et 5 à 6 millimètres d'épaisseur, tige dont l'extrémité supérieure porte un bouton qui permet de la saisir aisément, et dont l'extrémité inférieure est creusée en écrou dans le sens de l'axe , afin qu'on puisse y visser des pièces que nous indiquerons. Le bord supérieur du vase est usé à l'émeri ; de cette façon, lorsque le couvercle est placé, l'alcool du mélange intérieur ne peut s'évaporer. Enfin l'appareil est muni de vis calantes, et d'un robinet pour laisser écouler les liquides.

Nous devons signaler, dès maintenant, deux causes qui tendent à apporter du trouble dans les expériences, et contre lesquelles il faut se mettre en garde autant que possible.

§ 5. Occupons-nous d'abord de la première. Supposons que, par une manœuvre dont nous parlerons bientôt avec détail, on ait obtenu une belle sphère d'huile en équilibre parfait de densité dans le mélange alcoolique. Cet équilibre ne tarde pas à s'altérer : après

(1) J'indique le fer et non le cuivre, pour toutes les pai*ties métalliques de Pappareil, parce qu'il s'agit d'employer de l'huile, et que ce liquide n'enlève rien au fer, tandis que, dans un contact prolongé avec le cuivi'e, il attaque légèrement celui-ci, prend une couleur verte, et, ce qui est un grave inconvénient, augmente de densité.

quelques minutes, on voit la sphère quitter sa place, et monter avec une extrême lenteur. Si Ion ajoute alors au liquide ambiant un peu d'alcool pour rétablir Téquilibre, celui-ci est encore rompu de la même manière au bout d'un certain temps; il faudrait continuer pendant deux ou trois jours à le maintenir par l'addition successive de petites quantités d'alcool, pour le rendre enfin sensiblement permanent. C'est que l'huile absorbe en assez grande proportion l'alcool du mélange en contact avec elle, et devient moins dense, tandis que le mélange, qui perd ainsi de son alcool, augmente, au contraire, de densité. Ajoutons que, de son côté, le mélange alcoolique dissout un peu d'huile, ou plutôt de l'oléine qui fait partie de l'huile.

§ 6. On conçoit, d'après cela, qu'il est indispensable de n'employer les deux liquides que rendus, par une saturation mutuelle, à peu près inertes l'un à l'égard de l'autre. Voici, pour atteindre ce but, le moyen que je crois le meilleur :

Qn commence par faire, dans un grand flacon, un mélange d'alcool et d'eau distillée marquant 22^ à l'aréomètre de Beaumé; on y ajoute, si cela est nécessaire, une certaine quantité d'alcool, de façon qu'en introduisant dans le liquide, à l'aide d'un entonnoir, une petite masse d'huile, celle-ci descende lentement au fond. On verse alors, par le même entonnoir, une quantité d'huile telle qu'elle pourrait constituer une sphère de 7 à 8 centimètres de diamètre, puis, après avoir bouché le flacon, on le retourne assez rapidement un grand nombre de fois, mais sans le secouer, jusqu'à ce que l'huile ait été divisée en sphérules de quelques millimètres de diamètre, et on laisse ensuite reposer le tout. Après un temps plus ou moins long, les sphérules se trouvent,

pour la plupart, réunies en une seule masse. Quand la réunion est partiellement produite, c est-à-dire quand le tout est réduit à up petit nombre de masses assez volumineuses, . on peut activer l'opération : à cet effet, on introduit le bout d un fil de fer dans lune de ces masses, et l'adhérence qu elle contracte avec le métal permet de la conduire aisément contre une autre, si elle n'y était déjà ; mais cela ne suffit pas pour que les deux se confondent; elles demeurent séparées par une mince pellicule de liquide alcoolique, qui semble opposer une certaine résistance (H, et qu'on perce avec le fil de fer; on arrive bientôt ainsi à n'avoir plus qu'une masse unique, abstraction faite de très-petites sphérules disséminées dans le liquide ambiant.

Si alors la masse unique occupe le fond du flacon, on en opère de nouveau la subdivision par des retournements ; si elle occupe le haut du liquide, on ajoute un peu d'alcool, puis on retourne de même plusieurs fois le flacon, mais avec grande précaution, afin de ne pas diviser la masse ou de ne la séparer qu'en un très-petit nombre de parties, et l'on s'arrange de manière qu'elle finisse encore par descendre lentement au fond, après quoi on la subdivise , comme précédemment, en petites sphérules qu'on laisse de nouveau se réunir; enfin on ajuste les densités de façon que la masse ne manifeste plus de tendance prononcée à monter ou à descendre.

Il peut se faire, par suite d'un défaut d'homogénéité de l'huile, qu'après une subdivision, une partie des sphérules se rassemblent au fond et une autre partie dans le haut du liquide ; quand cela a lieu, et que chacun des deux

(1) Boyle avait d^à observé ce phénomène en effectuant les expériences dont il a été question dans la note du § 3.

groupes de sphérules sest converti en une niasse, on conduit la plus petite vers lautre à laide du fil de fer, et on les oblige à n en plus former qu une.

Dans les opérations d'ajustement, quand la proportion d'alcool est trop forte, il ne faut pas ajouter de leau pure au mélange, car celui-ci ayant dissous de Thuile, leau précipiterait cette dernière, et le liquide deviendrait laiteux ; on évite cet inconvénient en employant, au lieu deau pure, un mélange d alcool et d eau à 16^ Beaumé. Disons ici que, lorsqu'on est très-près de l'équilibre des densités, les quantités d'alcool ou de liquide à 16"* ajoutées doivent être extrêmement petites.

Quand, après ces opérations, l'huile se trouve, en presque totalité, constituer une masse unique sans tendance appréciable à monter ou à descendre, on la soutire au moyen d'un siphon amorcé par un tube latéral, et on la reçoit dans un autre flacon.

Comme on doit se procurer de la sorte une quantité de mélange alcoolique inerte plus que suffisante pour remplir le vase à parois planes, et une quantité d'huile également inerte supérieure à celle qu'on juge nécessaire pour les expériences , il faut effectuer la préparation ci-dessus dans plusieurs grands flacons à la fois. Lorsqu'elle est terminée, on fait passer toutes les masses d'huile dans un même flacon que leur ensemble doit remplir presque entièrement' et qu'on bouche ensuite avec soin, sans quoi l'huile perdrait graduellement lalcool qu'elle a absorbé. Elle se montre d'abord parsemée de sphérules de mélange alcoolique ; mais ces sphérules cèdent peu à peu à l'huile une portion de leur alcool, et, prenant conséquemment un excès de densité, finissent par se rassembler au fond du flacon en une ou plusieurs masses qu'on enlève avec une pipette. Enfin il arrive parfois que l'huile ainsi pré-

parée a perdu de sa limpidité ; quand cette circonstance se présente, on ne s'en inquiète pas, elle ne nuit point aux expériences.

Quant au mélange alcoolique resté dans les grands flacons, il se trouve, de son côté, parsemé d'une multitude de très-petites sphérules d'huile ; mais on l'en débarrasse par une filtration, en maintenant les entonnoirs couverts pour éviter l'évaporation de l'alcool.

§ 7. La seconde cause perturbatrice réside dans les variations de la température, et l'on aurait peine à se figurer combien nos masses d'huile immergées y sont sensibles : par exemple, une grosse sphère d'huile étant bien en équilibre dans le liquide ambiant, si l'on transporte le vase dans une chambre quelque peu plus chaude ou plus froide que celle où il se trouvait d'abord, la sphère ne tarde pas, dans le premier cas, à descendre, et, dans le second, à monter; il suflBt même d'appliquer les mains à l'extérieur du vase pour la voir, après quelques instants, commencer à descendre. On comprend, d'après cela, que lorsqu'on veut réaliser les figures d'équilibre, il faut opérer dans un lieu dont la température demeure sensiblement constante pendant la durée des expériences.

Cette condition est impossible à remplir quand il s'agit d'une leçon publique : si l'on a réglé les densités avant l'arrivée des auditeurs, la présence de ceux-ci élève nécessairement la température , et l'équilibre s'altère. Nous indiquerons cependant, plus loin, un moyen de parer à cet inconvénient.

§ 8. Maintenant que nous possédons de l'huile et du mélange alcoolique préparés, et que nous connaissons l'influence des variations de la température, nous pouvons aborder les expériences.

Mais auparavant, je crois nécessaire d'insister sur un point; je suis, depuis un grand nombre d'années, affligé dune cécité complète; le lecteur pourrait donc, concevoir quelques doutes sur l'entière exactitude des faits que j expose, et je dois le rassurer à cet égard. Toutes les expériences de ce premier chapitre , ainsi qu'une partie de celles du reste de louvrage, ont été effectuées par moi-même, alors que je jouissais encore de la plénitude de ma vue ; les autres ont toujours été faites, sauf des exceptions très-rares, en ma présence, sous ma direction, avec toutes les précautions que j*ai pu imaginer pour éviter des erreurs, et par des personnes habituées à l'observation. Ces personnes , dont il me suffira de citer ici les noms pour dissiper toute incertitude, sont : M. Duprez professeur de physique à l'Athénée et à l'Ecole industrielle de Gand, M. Donny professeur de chimie, M. Lamarle professeur de construction, et M. Van der Mensbrugghe chargé du cours de physique mathématique, à l'Université de la même ville ; enfin mon fils Félix, bien connu comme naturaliste expérimentateur.

§ 9. Passons enfin à la description des expériences. Soit d'abord simplement à réaliser une grosse sphère librement suspendue dans le mélange alcoolique. On commence, pour une raison que l'on connaîtra bientôt, par couvrir dun carré d'étoffe de coton le fond du vase à parois planes, puis on verse dans ce vase, par l'ouverture du couvercle, le mélange alcoolique jusqu'à une hauteur convenable, et on l'y agite avec une spatule de verre pour en assurer l'homogénéité. L'huile qu'on doit introduire pouvant aussi ne pas être homogène, on la mêle également à l'aide dune baguette de verre, en ayant soin de placer un tampon d'ouate dans le goulot

du flacon, afin que Thuile ne perde pas sensiblement d'alcool. On pose alors dans le goulot du couvercle du vase un petit entonnoir dont le col pénètre de quelques centimètres dans le liquide alcoolique, et Ion y verse Thuile, après avoir pris la précaution d entourer dune étoffe épaisse le flacon qui la contient, pour que la chaleur de la main ne puisse en modifier la densité.

Comme, à moins d un hasard particulier, la température à laquelle on opère n'est pas identiquement la même que lors de la préparation des liquides, Thuile versée par l'entonnoir monte à la surface du liquide ambiant, ou bien descend au fond du vase. Dans le premier cas, on s'arrête après en avoir introduit une masse de peu de volume , on enlève l'entonnoir , et l'on absorbe, au moyen d'une petite seringue en verre à long bec, la masse flottante; on ajoute ensuite un peu d'alcool pur, dont on effectue soigneusement le mélange, et l'on répète, si cela est nécessaire, les mêmes opérations, jusqu'à ce que l'huile versée dans l'entonnoir descende avec lenteur, et aille se poser sur l'étoffe de coton. Je n'ai pas besoin d'avertir que si l'on avait ajouté trop d'alcool, on recourrait au mélange à 16®. Enfin on continue à verser de l'huile, pour donner à la masse le volume désiré.

Disons ici que le morceau d'étoffe est indispensable dans toutes les expériences : imprégné de liquide alcoolique il ne se laisse pas mouiller par l'huile, tandis que , sans sa présence , quand la masse descend , elle peut contracter de l'adhérence avec le fond du vase, s'y étaler, et rendre ainsi impossibles les opérations ultérieures.

Il peut se faire que l'huile, au lieu de s'accumuler

sur l'étoffe en une seule grosse masse, se trouve subdivisée en plusieurs masses séparées ; on réunit alors celles-ci à laide du fil de fer (§ 6), puis on ajuste les densités. Dans cette dernière opération , pour mêler intimement au reste du liquide ambiant les petites quantités ajoutées d'alcool pur ou d'alcool à 16% on n'introduit pas la spatule par l'ouverture du couvercle ; il est plus commode de laisser cette ouverture fermée et de faire glisser la plaque de manière à découvrir une petite portion du haut du vase, par laquelle on fait passer la spatule ; on agite doucement et assez longtemps celle-ci dans le liquide, en prenant de grandes précautions pour que la masse d'huile ne se divise pas et pour qu'elle n'aille pas adhérer à l'une des parois latérales du vase.

Quand l'équilibre est définitivement établi, on a ainsi le curieux spectacle d'une grosse masse liquide parfaitement sphérique, et immobile au sein du liquide environnant.

§ 10. Si l'on veut montrer le résultat à un auditoire (§ 7), on termine les manipulations d'une manière un peu différente : au lieu de rendre les deux densités égales, on établit à dessein une certaine hétérogénéité dans le liquide alcoolique ; on fait d'abord en sorte que ce liquide contienne un petit excès d'alcool, puis on y verse lentement une quantité convenable de mélange à 16°. Celui-ci, en vertu de son excès de densité, descend au fond du vase, où il s'étend en couche horizontale. Alors on introduit l'huile, qui, à cause du petit excès d'alcool que renferme le mélange supérieur, descend à travers ce dernier, et vient, soit en une seule masse, soit en plusieurs masses partielles, se poser sur la couche plus dense du mélange inférieur. Cela étant, on réunit,

s'il y a lieu, les masses isolées en une seule; puis on agite le liquide avec précaution de manière à mêler imparfaitement la couche du fond avec les couches plus élevées, mais sans diviser la masse d'huile, et on laisse ensuite reposer le système. On voit qu'il doit résulter de là, dans le liquide alcoolique, un état de densité croissante à partir des couches supérieures moins denses que rhuile, jusqu'aux couches inférieures plus denses que cette même huile, et que, par conséquent, la masse d'huile devra se tenir en équilibre stable selon la verticale, dans une certaine couche dont la densité moyenne est égale à la sienne (M.

Alors, si la température vient à s'élever ou à s'abaisser un peu, la sphère d'huile descendra ou montera d'une certaine quantité ; mais, si le liquide ambiant est suffisamment hétérogène, elle rencontrera bientôt une couche ayant en moyenne la même densité qu'elle, et s'y arrêtera.

A la vérité, dans ces conditions, la masse ne peut plus constituer rigoureusement une sphère ; elle doit être aplatie d'une petite quantité dans le sens vertical; mais, à moins que l'hétérogénéité du liquide ambiant ne soit trop forte, cet aplatissement est insensible à l'œil, et la masse paraît sphérique.

§ 11. J'ai décrit minutieusement les précautions à prendre pour assurer le succès de l'expérience actuelle ; elles sont les mêmes à l'égard de toutes les autres expériences qui se font par le procédé de l'immersion, et elles sont indispensables. On en acquiert bientôt l'habitude,

(1) Les différentes couches liquides ainsi superposées tendent, il est Ti*ai, à se mêler d'elles-mêmes; mais comme elles sont placées dans ]'ordi*e de leurs densités, ce mélange spontané ne s'effectue qu'avec une extrême lenteur, et il faut un grand nombre de jours pour que le liquide devienne homogène. Il ne résulte donc de là aucun inconvénient pour les expériences.

et alors tout devient très-facile ; mais si on les néglige, on n'obtient que des résultats fort imparfaits.

Signalons encore une circonstance qui pourrait embarrasser : dans le cours des expériences, il arrive assez souvent, soit par un abaissement de la température, soit parce qu'on a • introduit une trop grande quantité de mélange à 16°, que la masse employée s élève jusqu'à la surface du liquide ambiant et s'y aplatit plus ou moins, mais en laissant au-dessus d'elle une mince pellicule de ce liquide, pellicule qui semble résistante, comme entre deux masses juxtaposées (§ 6) ; alors, après quelque temps, la masse se fait jour et présente une portion de surface plane au niveau de celle du liquide environnant ; et, ce qu'il y a de singulier, c'est qu'elle a, pour ainsi dire, contracté une adhérence avec cette dernière surface. Pour l'en détacher complètement, le seul moyen est de verser avec précaution un peu d'alcool pur, lequel s'étend sur l'ensemble des deux surfaces, et détruit ainsi l'adhérence en question ; on mêle ensuite cet alcool pur avec le mélange alcoolique sous-jacent.

Il est inutile d'ajouter qu'après chaque série d'expériences, on soutire, comme nous l'avons dit (ibid.), la massé d'huile à l'aide d'un siphon, et que, si le mélange alcoolique est parsemé de petites sphérules d'huile, on le filtre en maintenant l'entonnoir couvert.

§ 12. Avant d'aller plus loin, insistons sur une remarque. L'attraction en jeu dans mes expériences est l'attraction moléculaire, laquelle, on le sait, ne s'exerce d'une manière sensible que jusqu'à une distance excessivement petite, et les forces qui déterminent les figures de nos masses d'huile immergées n'émanent que d'une couche superficielle dont la minceur est extrême. Au contraire, dans une grosse masse céleste supposée fluide,