II. Conductibilité des corps pour le Calorique

1. Si Ton met, dans un feu ordinaire, l'une des extrémités d'une verge de fer de 5o cciitim. de long, en fixant un thermomètre à son autre extrémité, il se passera 4 minutes avant que ce thermomètre commence à monter, et dans ifî minutes il se spra élevé d'environ 8° centigr. Dans ce cas, le calorique a employé 4 minutes à passer à travers une verge de fer de 5o centim. de long. Le calorique est dit conduit dans les corps, lorsqu'il chemine ainsi lentement dans leur intérieur. C'est de celte seule manière qu'il traverse ordinairement les corps non élastiques, et quoique souvent il se meuve par rayonnement dans les milieux aériformes, nous verrons cependant par la suite qu'il peut être conduit de la même manière à travers ces corps.

2. La vitesse du calorique, lorsqu'il est conduit à travers Expiicatioa

I r • 1 ' 1 1 1 ' •! 1 • de ]a faculti

les corps, étant considérablement retardée, il est clair que couductike. son mouvement , lorsqu'il les pénètre , éprouve des obstacles.

II doit être retenu pendant quelque temps par les molécules du corps qui le conduit, et, par conséquent, attiré par elles. Il existe donc entre le calorique et chaque corps conducteur une force d'afûnité ou d'attraction. C'est en conséquence de cette affinité que le calorique est conduit à travers le corps.

6. Les corps conduisent donc le calorique en vertu de leur aflinité pour ce principe, et de la propriété qu'ils ont d'en absorber indéiiuiment des doses additionnelles. C'est, ce qui explique la lenteur de sa marche, lorsqu'ilies pé-

La farnhc

5b CORPS IMPONDERABLES.

nètre, ou, ce qui est la même chose, la longue durée de temps qu'exiî^e l'échautfeQient ou le refroidissement d'ua corps , dans l'intérieur duquel on voit que le cal(ft-ique ne peut cheminer qu'à l'aide de compositions et de découiposilions alternativement successives.

4. On voit aussi que lorsque le calorique est appliqué à l'une des extrémités d'un corps, la température des couches de ce corps doit diminuer uniformément selon leur distance de la source du calorique, et c'est ce que chacun peut avoir observé. Si, par exemple, nous passons la main le long d'une verge de fer dont on tient Texiréraité clans le feu, nous reconnaîtrons que sa température diminue par degrés, à partir de l'extrémité la plus chaude, qui est dans le feu, jusqu'à l'autre extrémité la plus froide. Il s'en suit que la mesure du calorique transmis doit toujours être proportionnelle à l'excès de température communiquée à la partie du conducteur la plus voisine de la source du calorique.

5. Le passage du calorique à travers un corps, au moyen conriûctricè"' a dc sa faculté conductrice, doit avoir une limite, et celte

uae imite, jjj^^jjg (jépend du uombre de doses de calorique avec lesquelles la couche la plus voisine de la source qui le produit est susceptible de se combiner. Si la longueur d'un corps était telle que le nombre des couches qui le composent excédât celui des doses de calorique avec lesquelles une de ces couches peut s'unir, il est évident que le calorique ne pourrait être conduit à travers le corps, c'est-à-dire que celles de ces couches qui se trouveraient les plus éloignées de la source du calorique, ne pourraient acquérir aucun accroissement de température. Dans tous les cas, cette limite dépend de la quantité de calorique avec laquelle un corps peut se combiner avant de changer d'état. Tous les corps, autant que nous pouvons actuellement en juger, sont capables de se combiner indéfiniment avec le calorique; mais son accumulation à un certain degré, leur fait, pour la plupart, changer d'état. Ainsi, par sa combinaison avec une certaine dose de calorique, la glace devient eau, et celle-ci, en se combinant avec une quantité additionnelle de ce principe, est à son tour convertie en vapeur. Les métaux aussi , lorsqu'on les chauffe à un certain degré, se fondent, sont volatilisés et oxidcs; le bois, et presque tous les autres combustibles, prennent feu et se dissipent. Ainsi, toutes les fois que la première

DU CALORIQUE. 5g

couche d'un^orps s'est combinée avec toute la quantité de calorique que ce corps peut recevoir sans changer d'état . il est évident qui! ne peut plus en admettre, car par l'addition d'une autre dose, la première couche serait dissipée.

6. Quant au de^ré de taculté des corps pour conduire le calorique, cela dépend de la nature spécifique de chacun d'eux. Les corps qui jouissent au plus haut degré de cette faculté sont ceux qui transmettent le calorique avec le plus de rapidité, et à la plus grande distance. La densité des corps paraît être^ en quelque sorte, la mesure de leur efficacité, comme conducteurs. Cependant l'affinité respective de chacun d'eux pour le calorique, doit v influer d'une manière trèssensible. En considérant les corps classés par séries, on peut établir, comme règle générale, que la série des corps les plus denses sera celle des meilleurs conducteurs; ainsi les métaux auront, pour conduire le calorique, une faculté beaucoup plus grande qu'aucun des autres corps; mais si l'on examine isolément les corps d'une série, on ne trouvera pas toujours que ce soit dans les plus denses que réside la faculté conductrice la plus énergique.

y. Puisque les corps conduisentle calorique en conséquence de leur affinité pour ce principe, et que tous les corps jouissent de cette propriété, il s'en suit que tous les corps doivent être conducteurs, à moins que leur faculté à cet égard ne soit contrariée par quelquautre propriété. Si, par exemple, un corps était de nature telle qu'une simple dose de calorique dût suffire pour v produire un changement d'état, il est évident que ce corps ne pourrait pas être conducteur du calorique; car aussitôt que chaque rang de ses molécules se serait combiné avec cette dose, elles changeraient de place et ne pourraient alors communiquer le calorique aux couches voisines.

8. Tous les solides sont conducteurs, parce que tous sont Tous capables de se combiner, en différentes doses, avec le calo- ?oadlfc"ur"* rique, avant d éprouver aucun changement d'état. C'est ce qui a lieu dans un degré très-remarquable à l'égard des corps terreux et pierreux, ainsi qu'a l'égard des métaux, des végétaux, et des matières animales. Ceci cependant doit s'entendre avec de certaines restrictions. Tous les corps sont bien en effet conducteurs, mais ils ne le sont pas dans toutes les situations. La plupart des solides sont conducteurs à la

6o CORPS IMPONDÉRABLES.

température ordinaire de ratraosphère; mais ils cessent de l'être quand ils sont chauffés à la température à laquelle ils changent d'état. Ainsi, à la température de i6^ cent., le soufre est conducteur ; mais il ne l'est plus à io3 centigr. , terme auquel il fond ou se volatilise. La glace conduit également le calorique à la température de — 7"* cenligr. , ou tout autre degré au-dessous du point de congélation; mais à zéro, elle perd cette faculté, parce qu'alors la moindre addition de calorique la fait changer d'état.

9. Quant aux corps liquides et gazeux, il paraîtrait , au premier aperçu, qu'ils devraient aussi être tous conducteurs. Ils peuvent être en effet chauffés comme les solides , et à un degré aussi considérable, sans éprouver aucun changement sensible d'état; mais les fluides diffèrent des solides dans une particularité essentielle. Leurs molécules peuvent se mouvoir librement entre elles, et obéir à la plus légère impulsion , tandis que les molécules des solides sont, par la nature même de ces corps, fixes et stalionnaires. Un des changemens qu'éprouvent les corps par l'effet du calorique, est leur expansion , ou l'augmentation de leur volume, et de cette expansion résulte une diminution proportionnelle dans leur pesanteur spécifique. Ainsi, toutes les fois que le calorique se combine avec une couche de molécules, toute la couche devient spécifiquement plus légère que les autres molécules. (Jet effet ne produit aucun changement dans la situation des molécules des solides; mais à l'égard de celles des fluides, s'il arrive que la couche échauffée srit placée au-dessous des nutres , elle sera pressée de haut en bas par elles ; et comme elle a la liberté de se mouvoir, elle changera de place, s'élèvera à la partie supérieure du fluide, et comme plus légère, sera maintenue à sa surface par ces mêmes couches. Lpsttuide» ^^ existe donc, à l'égard des corps fluides, une grande charient différence relativement à la partie de ces corps, à laquelle

le calorique. , , . T ' c- > ^ 1 I 'I •

la source du calorique est appliquée. b\ c est a la plus élevée de toutes les couches , ou à la surface du liquide, le calorique ne peut pénétrer dans les couches qui sont au-dessous, qu'au moyen de la faculté conductrice du fluide , ainsi que cela a lieu dans les corps sohdes ; mais si la source du calorique , est appliquée à la couche la plus basse, le calorique se frayera une route à travers les couches supérieures , indépendamment du pouvoir conducteur , à raison de la fluidité du corps

D U CALORIQUE. 6l

et de l'expan^on des moiécules échauffées. La couche la plus basse , aussitôt qu elle se combine avec une dose de calorique, devient spécifiquement plus légère et s élève : de nouvelles molécules, approchant de la source du calorique^ se combinent à leur tour avec lui , et sont déplacées. De cett» manière, toutes les molécules viennent successivement se présenter à la source du calorique ; elles sont toutes trèspromptement échauffées, et le calorique est ainsi transporté, presque tout d'un temps , dans les fluides, à des distances beaucoup plus grandes que dans aucun corps sohde quelconque. Les fluides ont donc la propriété de charrier on transporterlQ calorique, à raison de celle doiit iis jouissent de le recevoir d'une manière entièrement mdépendante de toute faculté conductrice.

10. Le comte de Rumford s'est particulièrement occupé le premier, et avec beaucoup de soin, de l'examen de cette propriété qu'ont les fluides de charrier le calorique. Ce philosophe en fut tellement frappé , lorsqu'il l'observa pour la première fois, qu'il n'hésita pas à en conclure que c'est de cette seule manière que le calorique se transmet dans les fluides , et qu'ils sont entièrement privés de la faculté de le conduire. Dans une suite d'expériences sur la communication du calorique , le comte de Rumford faisait usage de thermomètres de dimensions extraordinaires. Après avoir exposé un de ces instrumens, qu'il avait rempli d'alcool , et dont la boule avait plus d'un décimètre de diamètre , à la chaleur la plus forte qu'il pouvait supporter, il l'approcha d'une fenêtre , où le soleil donnait accidentellement , pour observer son refroidissement ; quelques particules de poussière qui s'étaient glissées dans la boule faite long-temps avant l'expérience, et qui s'y trouvaient mêlées avec 1 alcool, étant éclairées par l'effet des rayons du soleil, elles devinrent parfaitement visibles dans le liquide , et c'est par leur moyen que le Comte y aperçut, dans toute la masse, un mouvement trèsrapide , qui avait lieu à-la-fois dans les deux directions opposées de bas en haut, et de haut en bas. Le courant ascendant occupait l'axe du tube , et celui descendant ses parois. Lorsqu'on accélérait le refroidissement de Talcool dans le tube avec de l'eau à la glace , la vitesse de l'un et l'autre couraut était considérablement accélérée. Elle diminuait à

mesure que le liquide dans le tube refroidissait, et le rao«veraeut cessait entièrement d'y avoir lieu lorsque sa température était devenue la même que celle de la chambre. Cette expérience fut répétée avec un thermomètre semblable , remph dhuik de Im, et les résultats furent exactement les mêmes. Ces couraus étaient évidemment produits par le mouvement des molécules du liquide, qui allaient individuellement déposer leur calorique contre les cotés froids du tube. Au moment où elles s'en dépouillaient ainsi, elles devenaient spécifiquement plus pesantes par l'abaissement de leur température; elles descendaient immédiatement vers le fond et pressaient en conséquence la partie plus chaude du fluide qui était alors forcé de monter le long de Taxe du tube; les molécules chaudes , arrivées au sommet, venaient à leur tour déposer leur calorique sur les parois, et tomber de même vers le fond par l'augmentation de leur pesanteur spécifique. Le comte de Rumford voulut s'assurer si cet effet qu'il venait de reconnaître dans l'alcool et dans l'huile de hn aurait également heu dans l'eau; mais comme les mouvemens internes de ces fluides n'étaient apercevables qu'au moyen de corps de même pesanteur spécifique qu'eux, qui v étaient suspendus, et qu'il est difficile de trouver une substance d une pesanteur spécifique égale à celle de l'eau, qui n'y soit pas solnble, il eut recours aux moyens suivans. II ajouta de k potasse pure à de l'eau, jusqu'à ce que la pesanteur spécifique de la dissolution fût exactement égale à celle de l'ambre jaune transparent, qui n'est pas de beaucoup supérieure à la pesanteur spécifique de l'eau pure. Il mêla donc de l'ambre en poudre grossière à cette dissolution, qu'il versa dans un matras de verre à long col. Ce matras ayant ensuit e été chauffé, et exposé au refroidissement, il s'y manifesta des phénomènes exactement semblables à ceux déjà observés dans les autres fluides. Un changement d'un petit nombre de degrés dans la température suffisait pour établir les courans; et un mouvement pouvait être produit à volonté , dans le hquide , par l'application d'un corps chaud ou froid à une partie quelconque de rinstrumenr. Si c'était un corps chaud, la partie du liquide -la plus voisine du contact s'élevait; elle descendait au contraire si le corps appliqué était froid. Ces observations portèrent naturellement le Comte à exa-

micer si réchauffement, ou le refroidissement des fluides , ne serait pas sensiblement retardé par leur mélange avec quelque substance qui en diminue la fluidité: il se servit, à cet effet, d'un gros thermomètre à tube de verre, et à réservoir (de cuivre, de forme cylindrique ; ce tliermomètre , rempli d'huile de lin, était placé exactement au centre d'un cylindre creux de cuivre , de manière que l'espace , vide de toutes parts , çntre les parois du thermomètre et la surface intéfieure du cylindre, n'excédait pas 6 milhmètres. Le thermomètre était'maintenu dans l'intérieur du cylindre par quatre petits supports en bois, et retenu dans sa situation , au centre de ce cylindre, au moyen de son tube , qui traversait le milieu d'un bouchon de liège dont Torifice supérieur du cylindre était garni. Après avoir rempli ce cylindre d'eau pure, on plaça l'appareil dans la glace fondante, jusqu'à ce que la liqueur du thermomètre se fût arrêtée à zéro; il en fut alors retiré, et plongé immédiatement dans un vase d'eau bouillante. Le thermomètre monta de zéro a environ 90°. centigrades , en 597.'' Il est évident que cet effet ne pouvait avoir lieu qu'autant que tout le calorique qui le produisait s'était frayé un passage à travers l'eau contenue dans le cylindre. L'expérience fut répétée exactement de la même manière; mais à l'eau du cylindre, du poids d'environ i47 grammes, ou ajouta i4 grammes d amidon quon y fit bouiilir , et qui devait €n diminuer la fluidité. Le thermomètre s'éleva alors de zéro à 98^. centigrades, en 1109''. La même expérience fut encore faite avec une même quantité d'eau pure mêlée également avec environ i4 grammes dédredon, comme substance propre à servir d'obstacle au mouvement des molécules de l'eau. Dans une autre expérience, on rempht le cylindre de pommes bouillies en marmelade. Ces substances retardèrent le refroidisseuient beaucoup plus encore que l'amidon. Ces expériences prouvent que plus le mouvement interne des molécules d'un liquide est obstrué, plus il lui faut de temps pour acquérir ime température donnée. Ainsi, quand le calorique est appliqué aux hquides , c'est , dans les cas ordinaires, à la faculté qu'ils ont de le transporter, qu'est due, en plus grande partie, leur élévation de température ; et s'ils sont alors conducteurs du calorique , leur pouvoir, à cet égard , est bien faible comparativement à celui qu'ils ont de le charrier.

i.ps liquides Cependant lorsque la source du calorique est appliquée à "tltoriquJ.'^ là surface d'un liquide , le calorique se fraye graduellement un passage vers la partie inférieure, et la température de chaque couche. diminue progressivement de lasurfaceau fond du liquide. Or, dans ce cas, l'échaufferaent delà partie du liquide qui se trouve au-dessous de celle qui a reçu le calorique, ne peut provenir de la faculté de transport, puisqu'il n'a lieu qu'en vertu d'un changement de pesanteur spécifique dans la portion chauffée du liquide, et que par ce changement le calorique ne peut être propagé que de bas en haut , et jamais de haut en bas. Donc les liquides peuvent conduire le calorique.

Faculté i £. Si après avoir placé dans le feu, l'une des extrémités

'corp7pour <i'u»e barre de fer, et d'un morceau de pierre de mêmes cnncTuire le dimcasious , on appliciue à l'autre extrémité des thermomètres, ou les mains; on reconnaîtra que 1 extrémité de ia barre de fer est sensiblement chaude long temps avant celle de la pierre. Le calorique n'est donc pas conduit dans tous les corps aussi facilement et avec la même célérité. Ou appelle bons cojidncteurs ceux des corps qui le laissent aisément passer , et mauvais conducteurs ceux qu'il traverse avec difficuhé. .

On a fait encore trop peu d'expériences sur ce sujet , pour pouvoir déterminer avec précision la hraite de la faculté conductrice des corps pour le calorique. 11 mérite cependant , par son importance , qu'on s'en occupe d'une manière particulière.

12. Les métaux sont, de tous les corps solides jusqu'à ^"'^ ^"^' présent éprouvés, les meilleurs conducteurs du calorique, mais ils diffèrent entre eux dans leur degré d'énergie de cette faculté. Le docteur Ingenhousz s'était procuré des cylindres ayant exactement les mêmes dimensions , de plusieurs espèces de métaux, et les ayant enduits de cire, il les plongea par l'une de leurs extrémités dans l'eau chaude ; il évaluait la faculté conductrice de chacun d'eux par la longueur de la couche de cire qui ava t été fondue. Il rangea, d'après ses expériences , le pouvoir conducteur des métaux qu'il dans l'ordre suivant *.

* Journal de Physique, i 89, p. G8.

Arguent.

Cuirre , > -

Etain, rS^^^ a-peu-pres.

Platine, i

A •' V inférieurs de beaucoup aux autres.

Acier, i ^

Plomb, )

i3. Après les métaux , ce sont les pierres qui semblent j^^^ .^^^^ être les meilleurs conducteurs; mais elles varient considérablement entre elles dans la jouissance de cette facnlîé conductrice; elle est beaucoup plus faible dans les briques que dans la plupart des pierres.

i4- Le verre ne semble pas différer beaucoup des pierres du verre. relativement à sa faculté conductrice : il est, comme elles , mauvais conducteur. C'est par cette raison qu'il est susceptible de se briser avec tant de facilité lorsqu'il est subitement chauffé ou refroidi; une partie du verre recevant le calorique, ou l'abandonnant avant le reste, elle se dilate, ou se contracte, et la cohésion est détruite.

i5. Les bois desséchés suivent les pierres *. inL Mayer

r -^ • 11 ' ' 1 • ' 1 • De» bo:t.

a lait une suite a expériences sur la capacité conductrice du calorique dun grand nombre de bois; on en voit les résultats dans la table qui suit, la capacité de l'eau étant suposée = I.

Capacité conductrice Corps, du oalorique^

Eau =: 1 GO

Ebène du commerce =2.17

Pomniiersauvage. ,.#.,... . z=z 2.74

Fréue commun,^.» zr: 5. 08 *

Hêtre, , = 3.21

Charrae commun. z=z 5.25

Prunier ordinaire z=: 3.25

Orme r=: 3.25

Cliêne blanc z=: 0.26

Poirier :=z 3,32

Bouleau = 5.4i

Chêne rouvre = 3.63

Epicéa zzzz 5.^3

^ Annales de Chimie. XXX, 33.

Capacité conductrice Corps. du calorique.

Aune :=. 5.84

Pin sauvage = 3.8G

Sa pin = 5.89

Tilleul des Lois z= 5.90

Du charton, Le charboH est aussi un mauvais conducteur da calorique, ..es ^p^umes , j^y^^j,^,^ j^^ expérieuces de Morveau, son pouvoir à cet égard est à celui du sable * * 2 : 0 '.

La faculté conductrice des plumes, de la soie, de la laine, du poil, est encore plus faible; c'est ce qui rend l'usage de ces substances préférables comme vêtemens, parce qu'elles transmettent plus difficilemeiit la cbaleur du corps que l'air froid extérieur tend à soutirer. Le comte de Rumford a fait une suite d'expériences très ingénieuses sur la capacité conductrice de ces substances, qu'il a reconnue être en raison inverse de la finesse de leur tissu *. Faculté 16. On n'a pas encore fait de recherches bien exactes sur

"quides p"ur ' ^^ pouvoir conducteur des liquides. J'ai trouvé par expéconduire rieuccs que dans l'eau, le mercure, et l'huile de hn, il était

le calorique. , * . ' ^ ?

dans les rapports suivans :