So
33^oo >
ioo°;
3G3oo 5
3oo°;
3ayoo >
Le même procédé paraîtrait devoir servir pour la mesure de l'expansion du fer, en renfermant le mercure dans un vase de ce métal ; des essais de ce genre ayant laissé quel- (jues incertitudes, on a eu recours au moyen suivant. Dans un tube de verre d'une assez grande capacité, fermé par une de ses extrémités, on a introduit une baguette cylindrique de fer doux contenue dans l'axe du tube par quatre petites traverses. Après avoir soudé à l'extrémité de ce tube un autre tube capillaire, on l'a entièrement rempli de mercure que l'on a fait bouillir pendant un temps suffisant pour expulser complètement l'air et l'humidité. En le portant ensuite à diverses températures , et déterminant les poids de mercure qui en sortent, il est aisé d'en déduire la dilatation du fer; car le volume sorti représente évidemment la somme des dilatations du mercure et du fer, diminuée de la dilatation du verre. Pour faire le calcul, il est nécessaire de connaître les volumes de ces trois corps à la température de la glace fondante : or, celui du fer s'obtient en divisant son poids par sa densité prise à o° ; celui du verre se déduit du poids de mercure qui remplit le tube à la même température; enfin celui du mercure est évidemment la différence des deux premiers.
Le procédé que nous venons d'indiquer pour le fer peut s'appliquera d'autres métaux, en prenant la précaution d'en oxider la surface pour empêcher l'action dissolvante du mercure. C'est ainsi que nous sommes parvenus à mesurer la dilatation du cuivre aux températures élevées pour lesquelles nous avions déjà mesuré les dilatations du verre et du fer.
Le moyeu que nous venous de faire connaître joint, comme on le voit, a une grande précision, l'avantage de dispenser des appareils excessivement compliqués qui servent à la mesure directe de la dilatation des solides. Les résultats qu'il a fournis ont encore été vérifiés dans une nouvelle série d'expériences faites à l'aide de pyromètres formés par l'assemblage de deux règles réunies invariablement par une de leurs extrémités. Un pareil instrument mesurant la différence d'expansion des deux lames qui le composent, fait connaître la dilatabilité d'un des deux corps , quand celle de l'autre a déjà été déterminée. C'est ainsi qu'en associant une règle de cuivre à une règle de platine, nous avons mesuré-
les différens degrés de 1 échelle thermométrique, la dilatation de ce dernier corps. Celle du cuivre a été pareillement vérifiée en combinant une règle de ce métal et une règle de verre.
Le détail des précautions à prendre dans les expériences dont nous parlons, nous mènerait beaucoup trop loin. JNous nous contenterons donc d'en rapporter les résultats définitifs.
Températures
déduites
de la dilatation
de l'air.
rt v S
Températures
qui seraient
indiquées par un
thermomètre formé
d'une règle defer.
Températures
qui seraient
indiqutes par un
thormomètre
formé d'une règle
de cuivre.
Ql
Température?
qui seraient
indiquées par un
thermomètre
formé d'une règle
de platine.
3oo°.
3G3oo *
Ces résultats, rapprochés de ceux qui sont relatifs au verre, prouvent, contre l'opinion généralement reçue, que la dilatabilité des solides est croissante, et qu'elle lest illégalement dans chacun d'eux.
, . Les seules recherches qui aient eu pour objet de reCOn-
spécifique des naître si la capacité des corps pour le calorique varie ou non i ciivers'esStem.avec Leur température, sont celles de Deluc et de Crawford. ijeratures. foutes leurs expériences se réduisent à des mélanges de liquides dont la température n'a jamais dépassé celle de 1 eau bouillante. De pareils essais sont beaucoup trop bornés pour qu'il soit permis d'adopter les conclusions, d'ailleurs différentes de ces deux physiciens. La question ne pouvait être résolue qu'en embrassant la totalité de l'échelle thermométrique. Aussi les expériences que nous avons faites comprennenl-eiles un intervalle de 3oo et même de 35o°.
Les corps dont nous avons déterminé les capacités devaient nécessairement être choisis parmi les métaux les plus difficiles à fondre, l'homogénéité et la conductibilité plus parfaites de ces substances les rendant plus propres qu'aucune autre au but que nous nous proposions d'atteindre. Chaque métal , sous la forme d'un anneau plat, a été successivement
MESCRE DES TEMPERATURES, ETC. 7*9
porté à iooo8 , 2000, etc., et plongé ensuite dans une masse d'eau dont le réchauffement a été observé avec la plus grande exactitude.
On calcul très-simple fait al^rs connaître le calorique spécifique du corps immergé. C'est ainsi qu'en opérant sur le fer chauffé à différens degrés dans un bain de mercure, ou a trouvé pour la capacité moyenne du fer, celle de l'eau étant prise pour uuité, et les températures mesurées sur le thermomètre à air :
entre o°, et 1000 0,1098
o°, 3oo° .... 0,1218
Le résultat indiqué par le sens dans lequel varient ces nombres se trouve vérifié dans le tableau suivant pour d'autres métaux-, on s'est borné à y insérer les mesures prises à ioo°, et à 3oo°.
Capacités moyennes
Capacités m-yennes
entre o», et ioo°
entre o°, et ioo».
Mercure.. . .
0,1 oi5
Antimoine. .
Cuivre ....
o,ioi5
Il en est donc des capacités des corps solides comme de leurs dilatabilités; elles croissent avec les températures mesurées sur le thermomètre à air; elles croîtraient même encore , contre l'opinion de Crawford, en employant le thermomètre à mercure.
On a vu, en parlant de la dilatation des solides, qu'en construisant des thermomètres avec les métaux les plus iufusibles, et en les supposant réglés comme à l'ordinaire par les termes fixes de la glace fondante et de l'eau bouillante , les températures accusées par chacun de ces instrumens seraient très-différentes. La même discordance doit s'observer évidemment, d'après ce qui précède, lorsqu'on compare les températures, comme plusieurs physiciens font proposé, par les rapports des quantités de chaleur qu'un même corps abandonue en se refroidissant jusqu'à une température détermiuée ; car celte évaluation est évidemment fondée sur
7^o àppe:>dix.
la supposition que les capacités sont constantes. Pour faire juger du degré d'inexactitude de cette méthode, il suffit de l'appliquer aux substances dont on vient de faire connaître la variation de capacité. On trouve ainsi que plongées dans un bain liquide à 3oo° du thermomètre à air, elles indiqueraient par les quantités de chaleur abandonnées , les températures suivantes :
Fer 332°,2
Argent 32()0,3
Ziuc 328°, 5
Antimoine 324°, 8
Verre 5 2 20, i
Cuivre. 32o°,o
Mercure 3i8°,2
Platine. 3i7%9
inflexions Avant ainsi constaté, entre des limites suffisamment dis-
generales J . . ; , , ,
et conclusions. tantes , la marche relative des phénomènes, on est en état de décider si l'échelle thermométrique proposée par Dalton , jouit réellement de tous les avantages qu'il lui attribue. En mesurant les températures sur cette échelle, on trouve, suivant ce physicien :
i.° Que le mercure et tous les autres liquides se dilatent proportionnellement aux carrés des températures, à partir du maximum de densité de chacun d'eux:
'2,.° Que les gaz se dilatent en progression géométrique pour des accroissemens de température en progression arithmétique.
3.° Que la capacité des corps reste constante sous le même volume ;
4-° Enfin, que pendant toute la durée du refroidissement des corps dans l'air, les températures décroissent en progression géométrique lorsque les temps suivent une progression arithméthique.
En partant de la seconde de ces lois, il est facile de convertir en degrés de l'échelle deDalton, les températures mesurées sur le thermomètre à air ordinaire, et de substituer ainsi ces nouvelles températures à celles qui sont indiquées dans les fables précédemment rapportées de la dilatation du mercure et des capacités des corps solides. Ces substitutions montrent que la première et la troisième lois de Dalton sont fort loin de se vérifier. Quant à la quatrième, il suffit de dire que la loi du refroidissement dans l'air n'étant pas la même pour tous
MESURE DES TEMPERATURES, ETC. j'il
les corps, aucune échelle thermométrique ne peut satisfaire à la condition de rendre, dans tous les cas, les pertes de chaleur proportionnelles aux excès de température.
Les lois proposées par Dalton n'atteignent donc point au but que s'était proposé ce célèbre physicien. La plupart des phénomènes dont il avait aperçu l'irrégularité, varient en effet dans le sens qu'il a indiqué ; mais les rapports qu'il a cru apercevoir ne sont point confirmés par l'observation; nos recherches fournissent des notions beaucoup plus certaines sur la mesure des températures. Elles montrent qu'aucune échelle thermométrique ne peut indiquer immédiatement les accroissemeus de chaleur correspondans à une élévation déterminée de température, et qu'il n'en existe pareillement aucune dans laquelle les dilatations de tous les corps se laissent exprimer par des lois simples. Mais ces recherches font connaître en même - temps les relations qui existent entre les divers genres d'effets qui peuvent être employés pour la mesure des températures ; cette question, envisagée sous le point de vue le plus général, se trouve donc résolue aussi complètement qu'elle le peut être.
Quoiqu'il résulte de tout ce qui vient d'être dit qu'aucune des échelles thermométriques ne puisse être adoptée à l'exclusion de toutes les autres , des raisons assez plausibles semblent devoir faire donner la préférence au thermomètre à air. L'uniformité bien connue dans les principales propriétés physiques de tous les gaz, et surtout l'identité parfaite de leurs lois de dilatation, rendent très- vraisemblable que dans cette classe de corps les causes perturbatrices n'ont plus la même influence que dans les solides et les liquides , et que par conséquent les changemens de volume , occasionnés par l'action de la chaleur, y sont dans une dépendance plus immédiate de la force qui les produit. C'est du-moins par ces considérations que nous avons été déterminés à employer constamment cette échelle dans nos recherches sur la communication de la chaleur. La simplicité des lois auxquelles nous sommes parvenus confirme pleinement l'opinion que nous venons d'énoncer.
