PESANTEUR

spécifique.

io,66 10,11

M. Dalton obtint à-peu-prés le même résultat que Deluc , d'une suite d'expériences qu'il fit sur le même sujet ,ët qu'il

* Phil. Trans. 1793, p. 42S.

publia en «802. Il trouva, mais saus aucune correction relative à la contraction du verre , que le maximum de densité étaità 5". 83 centig. au-dessus de zéro, et il reconnut, ainsi que l'avait déjà observé Bladgen, qu'à partir de ce point maximum, la variation d'un même nombre de degrés, en augmentation ou en diminution de température , produit la même altération dans le volume de l'eau , et que ce liquide continue à se dilater, à quelque degré que, par un refroidissement lent et exempt de toute agitation, sa température puisse être abaissée audessous du terme de sa congélation, sans qu'elle air lieu '.

Jusque-là toutes ces expériences avaient été faites avec des vaisseaux de verre; mais lorsqu'on s'occupa en France d'une nouvelle fixation des poids et mesures, M. Lefebvre- Gineau trouva, dans son travail à ce sujet, foccasion de vérifier et d'examiner de diverses manières cette singulière propriété de l'eau. On avait adopté pour lunité de poids, un volume d'eau déterminé, à une température donnée. Pour Vobtenir, on fit constnu're un cvlindre de cuivre d'environ 244 millim. de long, sur autant de diamètre, dont le volume fut mesuré avec la plus grande exactitude possible. Ce cvlindre fut pesé dans de Peau de températures différentes; on obtint ainsi le poids d'une quantité d'eau égale au volume du cylindre , et ce poids , rectifié, d'après Taltération du volume du cvlindre lui-même , par l'effet de la chaleur ou du froid , donnait la densité de l'eau à la température à laquelle ^expérience se fiiisait. Les résultats de ces expériences, faites en 1796, prouvèrent que l'eau augmentait constamment de densité, jusqu'à la température de 4°-44 centigr. au-dessus de zéro, et que cette densité diminuait de même au-dessous de ce terme*. Haellstroera a fait depuis des expériences semblables , mais en substituant un cvlindre de verre à celui de métal, et en faisant les corrections nécessaires; les résultats en ont été les mêmes ^.

Plus récemment encore, le docteur Hope a publié une suite d'expériences sur le mêm.e sujet; et quoiqu'il ait opéré d'une manière différente, en se servant de vases cyfin-

* Manchester. Mém. V. 374.

» Joum. de Phys. XLIX, 271; et Traité de Physique Je Ilaùy. l, 55 et 181.

* Giibert's Annalen der Physik. XVII, 107.

driques de verre, remplis d'eau à différentes températures, dans lesquels étaient placés des thermoaiètres à la surface 'et au fond du liquide, il n'en obtint pas moins les mêmes résultats suivans :

I. Lorsque le vase rempli d'eau à zéro centig. restait librement exposé à l'air d'une chambre dont la température était de i6° centig. , le thermomètre placé au fond du vase, montait jusqu'à ce que la température de feau s'v fût élevée de zéro à 3\33 centig., alors il devenait stationnaire, et c'était dans celui placé à la surface que l'ascension avait lieu. Ces effets étaient exactement inverses lorsque le même cylindre, rempli d'eau à la température de 12'' centig., était placé dans un autre vaisseau plus grand , contenant de l'eau à la température de zéro. Car dans ce cas, le thermomètre supérieur montait jusqu'à ce que l'eau du cylindre fût refroidie à 4''44 centig.; à cette température acquise il s'arrêtait, et c'était alors le thermomètre inférieur qui s'élevait. M. Hope concluait de ces expériences , que de l'eau à zéro, chauffée jusqu'à 4*'-44 centig. au-dessus, descend vers le fond du vase, et que chauffée au-delà de ce terme, elle s'élève vers la surface et vice versa.

1, En appliquant un mélange frigorifique à la partie supérieure du cylindre de verre, placé dans un air à la température de -h 5° centig., et en continuant même l'expérience pendant plusieurs jours, le thermomètre inférieur ne s'abaissa jamais au-dessous de 4° centig.; mais lorsque le mélange frigorifique fut appliqué à la partie inférieure du cylindre, le thermomètre supérieur descendit à 1° centigr. , aussi promptement que le thermomètre inférieur; d'où il résultait que l'eau refroidie au-dessous de 4® centig., s'élève au-lieu de descendre.

3. Lorsque le cylindre , rempli d'eau à zéro , était embrassé dans son milieu seulement, par un bassin contenant de l'eau chaude, le thermomètre inférieur montait à 4° centig., avant que l'autre fût affecté; mais lorsque leau dans le cylindre étant à 4** centig, on substitua un mélange frigorifique à l'eau chaude que contenait le bassin,le thermomètresupérieur descendit à lo.i 1 centig. , avant que celui inférieur fût affecté '^ . Le comte de Rumford s'est

* Edimb. irans. v.VI. Le Mémoire fut publié avant octob. 1804.

DU CALORIQUE. pS

occupé, a^c sa sagacité ordinaire , d'une suite d'expériences à-ptu-près semblables à celles du docteur Hope, et dont il a obtenu les mêmes résultats. Comme elles sout d'une date postérieure, et qu'elles n'ajoutent rien aux faits cidessus établis*, nous croyons devoir nous borner à observer qu'elles se trouvent d'accord avec celles du docteur Hope, dans la détermination du maximum de la densité de Tcau entre 4° et 4^-44 centig. au-dessus de zéro.

Telles sont les expériences au moyen desquelles on s'est cru fondé à reconnaître celte sin^^ularité remarquable dans la constitution de l'eau, et leurs résultats semblent la prouver. Le terme moyen de ceux obtenus dans toutes ces expériences établit le maximum de la densité de Teau à ^^.34 centig.; on peut donc , sans risquer de faire erreur , le fixer à 4^44 centig. au-dessus de zéro, terme que les physiciens français ont choisi . lorsqu'ils ont déterminé leur nouvel étalon des poids et mesures.

n. Les corps qui se dilatent, lorsque, de liquides qu'ils Beaucoup

, . •Il-' 11 1' I • il.' de liquides »e

étaient, ils deviennent solides par 1 abaissement de tempe- diiatsm e« rature, forment une classe très-nombreuse. L'eau n'est pas *'''"*'^""*"'' le seul de ces corps dont la dilatation ait lieu, lorsqu'elle passe à l'état de glace. Cette propriété est commune à tous ceux qui prennent, par le refroidissement, la forme de cristaux.

La force prodigieuse de la dilatation de l'eau dans Tacte Diiaiatioft de sa congélation, a été, depuis long-temps, connue des*^^^^^'^^*' physiciens. Des bouteilles de verre remplies deau sont ordinairement brisées par la conversion de cette eau en glace Les académiciens de Florence firent crever un globe creux de laiton de 2.5 millim. de diamètre, en le remplissant d'eau qu'ils firent geler. La force nécessaire pour produire cet effet a été calculée par 3Iuschenbroeck à 12664 kilogrammes ; mais il n'y a pas eu, sur la force expansive de Feau qui se congèle, d'expériences dont la série soit plus complète que celles faites par le major \Yilliams à Québec, publiées dans le second volume des Transactions d'Edim- }3ourg. On a attribué cette expansion de l'eau à la tendance qu'on a remarqué que ses molécules avaient, lorsqu'elle se solidifiait, à s'arranger dans un ordre déterminé , de manière

* riicholson's Jour. XI, uaS. Août i8o5

à former des cristaux )3risraatiques, qui se croisaient a angles de 60 et 120 degrés. La force avec laquelle ces molécules prennent d'elles-mêuies ces situations régulières, doit être énorme, puisque de petites quantités suffisent pour opérer de si grands effets de pressions mécaniques. J'ai essayé, par différons moyens, de déterminer la pesanteur spécifique de la glace à zéro centig. ; celui qui m'a le mieux réussi consistait à étendre de l'alcool avec de l'eau, jusqu'à ce qu'en y plaçant une masse solide de glace, elle put rester maintenue dans une partie quelconque du liquide, sans descendre ni monter. Je trouvai que la pesanteur spécifique du liquide, dans cet état, était de 0.92. C'est^ par conséquent, celle de la glace, en supposant la pesanteur spécifique de l'eau à 160 centig. = i. Cette dilatation est beaucoup plus grande que celle de l'eau chauffée à i oo^ centig. Il s'ensuit que l'eau,, en se convertissant en glace, loin de se dilater uniformément, subit très-rapidement, par ce changement d'état, une augmentation considérable dans son volume.

On a f>bservé que la même dilatation avait lieu pendant la cristalfisation du plus grand nombre des sels, de tous ceux au moins qui prennent, en cristalfisant, la forme prismatique ; et c'est la raison pour laquelle les vaisseaux de verre qui contiennent ces dissolutions salines, se brisent ordinairement lorsque la cristallisation y a lieu. Vauquelin a publié un grand nombre d'expériences sur ce sujet \

Réaumur est le premier qui ait reconnu dans certains métaux la propriété de se dilater , lorsqu'à} ant été rendus liquides , ils redeviennent solides. De toutes les substances métalliques qu'il essaya dans ses recherches sur ce sujet, il n'en a trouvé que trois, la fonte defer^ le bismuth^ et l'antimoine^ , qui fussent susceptibles de dilatation dans cette circonstance, tandis qu'elle produisait sur tous les autres l'effet contraire de la contraction. C'est à cet effet de dilatation qu'est due la précision avec laquelle la fonte de fer prend l^empreinte du moule.

La dilatation, dans ces trois métaux , ne peut être considérée comme une exception au fait général de l'augmentation

' Ann. de Chim. XIV, 9.86.

» Ménj. par. 1706, p. 2';3i terlLcllet, ,i'ra^<7wec7*i/7jj.7ue. II. 34S.

BU CALOr.IQUE. f)0

du volume des corps , par l'additiou du calorique ; car elle ne résulte pas ue leur diminution de température, mais du nouvel arrangement de leurs mollécules, qui accompagne ou constitue leur passage^ de l'état de liquide à celui de solide.

12. On doit observer cependant que tous les corps ue seQu^îquescorp. dilatent pas en devenant solides. Il en est un grand nombre** en gjanr°' qui diminuent de volume-, et, dans ces corps, la diminution devient, dans la plupart des cas, plus considérable par la solidification. Lorsque les corps liquides, en se solidifiant, preniient la forme de cristaux prismatiques, leur volume augmente par ce changement d'état j mais il diminue lor.^que leur solidification produit une masse irrégnlière , dans laquelle on ne peut reconnaître aucune forme déterminée. L'eau, et tous les sels, fournissent des exemples de dilatation dans le premier cas de solidification-, le suif, et les bniles, en présentent de contraction dans le second cas. Le cbangemcnt d'état, dans ces derniers corps , ne s'opère pas instantanément comme dans l'eau et les sels : il n'a lieu que lentement et par degrés-, ils deviennent visqueux, avant d'être entièrement solides. La plupart des huiles prennent, en se solidifiant, la forme de sphères régulières. 11 en est de même du miel , et de quelques métaux, tels que le mercure , qui perdent , ainsi quil résulte des expériences de Cavendish et de Macnab, environ les o.o43 de leur volume dans l'acte de la solidification *. La dilatation de l'acide sulfurique, lorsqu'il se congèle, n'est pas sensible, ou, du moins elle ne change rien à son apparence. De l'acide sulfurique d'une pesanteur spécifique de 1.8 peut être refroidi dans les tubes de thermomètre jusqu'à 38^ centigrades au - dessous de zéro avant qu'il se congèle; et pendant toute la durée de cet abaissement de température , il se contracte continuellement. A — 38o centigrades ou environ , il se gèle; mais son apparence en est si peu altérée, que je n'ai pu m'assurer moi-même s'il était alors hquide ou gelé, qu'en brisant le tube; il était parfaitement solide, mais sans aucune apparence de cristallisation. D'un autre côté , la fonte de fer se dilate dans l'acte de sa congélation.

♦ PbU. Trans. i-83, p. 23.

96 CORPS IMPOND ÉRABLE I.