I TRI QUE

Proportion de Tacitle.

Po-int de congélation.

- Proportion de Tacide.

Point de congflatiou.

Ech. cent.

Les acides concentrés se congèlent aussi eux-mêmes à un degré de froid suffisant-, mais il est également , pour chacun d'eux, un degré particulier de force auquel cet effet a le plus rapidement lieu , et l'application du froid doit être proportionnelle à la plus ou moins grande force de l'acide. La table suivante, calculée par M. Cavendish, d'après les expériences de Macnab, indique les points de congélation de l'acide nitrique de divers degrés de force *.

' Phil. Trans. 1788, p. 3o8.

* La force est évaluce par la quanlité de carbonate de chaux ( marbre ) ne'ces.saire pour saturer 1000^ parties de l'acide. Phil, Traus. i;88, p. 174.

CORPS IMPONDERABLES.

Force

Point

Force

Point

Différence.

l'acide.

congélation.

l'acide.

congélation.

Centigr.

Opinion d« Blaclt.

La table qui suit présente les points de congélation de l'acide sulfurique de divers degrés de force '*".

Degrés de force. Point de cougéklwn. -

M. Keir avait précédemment reconnu que l'acide sulfurique d^ iv^o de pesanteur spécifique, à la température de 16** centigrades, est celui qui se gèle par le plus petit degré de froid, ce qui s'accorde avec les expériences de Cavendish, qui annonça que l'acide sulfurique de celte pesanteur spécifique avait un degré de force de 848. On voit, par la table qui précède, que si c'est à ce degré de force que la congélation s'opère le plus facilement , il est , à un degré de force supérieur où elle a plus difficilement lieu , un terme au-delà duquel l'accroissement dans le degré de force commence de nouveau à apporter de la diminution dans le degré de froid nécessaire pour produire la congélation.

6. Avant l'époque où le docteur Black commença à donner ses leçons de chimie, à Glasgow, en lySy, on supposait généralement que les solides , une fois parvenus à la température de leur point de fusion, étaient convertis en liquides par l'addition d'une petite quantité de calorique , et

♦ Phil. Trans. 1788, [>. 174.

est

ûccas.onnée

DU CALORIQUE. lo3

qu'alors aussi ils redevenaient solides par une très-petite diminution du calorique qui leur avait été nécessaire pour les amener à cette température. En examinant avec attention les phénomènes de la liquéfaction et de la solidification , le docteur Black eut lieu de se convaincre que les opinions reçues ne s'accordaient point avec ce qui se passait dans ces circonstances. Ses expériences lui en fournirent une explication plus exacte, et il s'en servit avantageusement comme de preuves à l'appui de la théorie qu'il établit à ce sujet, et dont il fit part , en avril 1^62 *, à la société littéraire de Glasgow. Chaque année, depuis, il présenta dans ses leçons l'exposé de sa doctrine, sur cet objet important.

Suivant cette théorie, il entre dans le corps solide , au moment où il est converti en liquide, une quantité de calo- ^ocïs';o„'n rique beaucoup plus considérable que celle rendue sensible ^^' 'uttm'^''^'^* immédiatement après, par le thermomètre. Celte grande quantité de calorique ne rend pas, en apparence, le corps plus chaud; mais il a fallu qu'il en ait été pénétré, }X)ur être changé en un liquide , et cette grande addition de calorique est la cause principale et la plus immédiate de la fluidité produite. D'un autre côté, lorsqu'un corps liquide prend la forme d'un sohde, il abandonne une très-grande quantité de calorique sans que sa température en soit sensiblement diminuée ; et cependant il ne peut acquérir l'état de solidité que par cette grande soustraction de calorique. En d'autres termes, toutes les fois qu'un corps passe de l'état de solide à celui de liquide, il se combine avec une certaine dose de calorique, qui ne produit aucune augmentation dans sa température; et c'est cette dose de calorique qui occasionne le changement. Lorsque ce liquide passe de nouveau à fétat de solide , il abandonne la dose de calorique avec laquelle il s était combiné , sans quil en résuite aucune diraiuutioa dans sa température ; et c'est à raison de celte soustraction que le changement s'opère. Ainsi , la combinaison d'une certaine dose de calorique avec la glace, la fait devenir eau , et la soustraction d'une certaine quantité de calorique de l'eau la met à l'état de glace. L'eau est donc un- composé de glace et de calorique; et en général, tous les fluides sont

* Black's Lect^res. Préface , p. 33.

104 CORPS IMPOÎfDÉRABLES.

des combinaisons des solides, dans lesquels ils peuvent être convertis par rapplication du froid, avec une certaine dose de calorique.

Telle est l'opinion qu'émit, dès i jGa , le docteur Black , sur la cause de la fluidité. 11 en établit la vérité par les expériences suivantes.

i.° Si Ton met dans une chambre chaude un bloc de glace Prouvée à la température de 5o,5o centigrades au-dessous de zéro , prexpéneuce. çç^^ç température s'élèvera très-promptement à zéro. La glace commencera alors à fondre , mais d'une manière trèslente, et plusieurs heures s'écouleront avant quelle soit fondue en totalité. Pendant tout ce temps, sa température continu^^ra d'être à zéro; et cependant comme elle est constamment envu'onuée d'un air chaud, on a tout lieu de croire que le calorique y entre continuellement. Or, comme le tbermomèîre n'en indique aucune augmentation , que devient-il s'il ne se combine pas avec la portion qui se convertit en eau , et s'il n'est pas la cause qui produit cette fonte de la glace ?

Le docteur Black prit deux globes minces de verre d'un décimètre de diamètre , et de poids à-peu-près égaux. Il les remplit d'eau l'un et l'autre. Celle contenue dans 1 un de ces globes fut gelée en une masse solide de glace-, l'eau dansf autre ^lobe fut refroidie à o,55 centigrades au dessus de zéro. Ces deux globes furent alors suspendus à une certaine distance de tous autres corps , dans une vaste chambre , dont la température était d'environ 8° centigrades au-dessus de zéro. Dans le globe dont l'eau n'avait été que refroidie, le thermo» mètre s'éleva , dans une demi-heure, de o<*,55 à 4*^.44 centigrades, et monta par conséquent de 30,89 centigrades. La glace, dans l'autre globe, était d'abord de 2° à 3** centigrades plus froide que la neige fondante; mais lorsqu'on y eut appliqué le thermomètre , il s'arrêta au bout de quelcpies minutes à zéro. On prit note de l'instant où le globe avait atteint cette température, et il fut laissé dans le plus parfait repos pendant dix heures et demie. Au bout de ce teinps, la glace était fondue en totalité, à 1 exception d'une très-petite masse spongieuse qui flottait à la partie supérieure, et qui disparut dans quelques minutes. La température de cette eau provenant de la glace fondue était de 4°j44 centigrades au-dessus de zéro.

Ainsi , la fonte de la glace exigea dix heures et demie

de tempi, et la température de l'eau produite n'était que de 4°,44 centigrades. Durant tout ce temps néanmoins , cette masse de glace avait dû recevoir le calorique avec la même rapidité que l'eau refroidie de l'autre globe avait reçu le sien pendant la première demi-heure, et par conséquent 21 fois autant , ce qui aurait du produire une élévation du thermomètre de 21 fois '^5^,89 , ou 81^,69 centigrades; mais sa température n'était que de 4-° Ai centig. ; il y en eut donc y7°,25 d'absorbés par la glace fondante, et tout ce calorique, dont la présence n'était point indiquée par le thermomètre , demeura celé dans l'eau provenant de la glace convertie en ce liquide *.

Que le calorique soit réellement entré dans la glace, c'est ce dont il est facile de sassurer en tenant la main ou un thermomètre placé au-dessous du vase qui la contient : on sentira un courant d'air froid qui en descend pendant tout le temps que la glace fond.

On objectera peut-être que le calorique , qui entre ainsi dans la glace, n'y reste pas, mais qu'il est entièrement détruit. On répond à cette observation par l'expérience suivante.

20. Si dans un air à la température de 5°,5o centigrades au-dessous de zéro, on expose deux vases, lun rempli d'eau pure , l'autre d'eau salée, à la même température de i i^cent. au-dessus de zéro, et que dans chacun d'eux on place un thermomètre , on verra que les liqueurs de ces vases perdront graduellement leur calorique jusqu'à ce que les thermomètres soient descendus à zéro-, mais à ce terme, l'eau salée (qui ne se gèle quà environ — i6<^ centig.) continuera à se refroidir sans interruption, et arrivera par degrés à — 5<>,5o centigrades , température de l'air , tandis que celle de l'eau pure reste stationnaire à zéro. Cette eau se gèle , mais très-lentement, et pendant tout ce temps, sa température est zéro. Or, comment se pourrait-il que l'un des liquides refusât tout- à-coup de donner son calorique, lorsque l'autre l'abandonne? N'est-il pas beaucoup plusprobable que l'eau, à mesure qu'elle se gèle, laisse échappeipar degrés le calorique qu'elle avait absorbé dans l'acte de sa liquéfaction , et que c'est ce dégagement de calorique qui en maintient la température à

* Black's Lecîwes. I, 120,

loi) CORPS IMPOTS DE il ALLE S.

zéro. Nous pouvons facilement nous convaincre nous-mêmes que l'eau, pendant qu'elle se gèle, partage constamment son calorique avec lair environnant, en suspendant au-dessus d'elle un thermomètre sensible. On verra que ce thermomètre est continuellement affecté par un courant d air ascendant , moins froid que l'air environnant '^. L'expérience suivante, que Fahrenheit a faite le premier, et qui depuis a été souvent répétée par le docteur Black et autres, prouve d'une manière palpable qu'il y a réellement émission de calorique pendant la congélation de l'eau.

3.0 Si dans un air à — 5^,00 centigr. on expose de leau dans un grand verre à bierre , dans lequel est placé un thermomètre, et qu'on le couvre, l'eau refroidit par degrés jusqji'à ce terme sans se geler. Elle est donc alors à une température de 5°,5o centigrades plus basse que celle de son terme ordinaire de congélation. Mais, si dans cet état, on secoue l'eau, il s'en gèle à l'instant une portion en une masse spongieuse , et la températui^' du tout s'élève aussitôt à zéro, point de congélation; de manière que l'eau acquiert ainsi subitement 5°,5o centigrades de calorique. Or, d'où pourraient provenir ces 5°,5o, si ce n'est de la portion de l'eau qui s'est glacée ? Il est donc évident que feau, dans l'acte de sa congélation , fournit du calorique.

J'ai cru pouvoir conclure, d un grand nombre d'expériences que j'ai faites avec beaucoup de soin sur l'eau, dans ces circonstances, que la quantité de glace qui se forme subitement par l'agitation de l'eau , refroidie au-dessous de son point de congélation, est toujours en raison du degré de froid du liquide avant l'agitation ; ainsi j'ai trouvé que lorsque l'eau est refroidie à — 5o,5o centigrades, il s'en gèle, par l'agitation , environ ~ ( terme moyen de plusieurs expériences). Si la température de l'eau, lorsqu'on l'agite, est de — ^S7^ centigrades, il se glace environ 75 du tout. Je n'ai pu faire, à mon gré, des expériences satisfaisantes à des températures plus basses que celle de — 5^,5o centig. , mais je conchis, par analogie, que par chaque quantité de 2°,75 centigrades d'abaissement de la température de l'eau au-dessous de zéro sans qu'elle se glace, il se gèle soudainement par l'agitation tj. du liquide. Si donc il était

* Elack's Lectures. I. is-.

possible* de prolonger, sans coiii;é]atioD, cet abaissement de la tenipéiature de l'eau jusqu'à 28 fois 2^,75 centig. au-dessous de zéro, elle se preiidrait en totalité et instantanément en masse par l'a^vitation, et la température de la glace ainsi formée, serait de zéro. Or, si l'on fait attention que 28 x :i0^y5 .= 7;° centigr. , quantité presque précise du calorique qui, siiivant les expériences du docteur Black> entre dans la glace pour la convertir eu eau, il s'en suivra que, dans tous les cas. l'eau refroidie au-dessous de zéro perd une portion du calorique qui lui était nécessaire pour constituer son état de liquidité. A Tintant où cette eau est agitée , une portion du. liquide se saisit de la quantité de calorique qui lui manque aux dépens d'une autre portion qui est ainsi convertie en glace. Lors donc que la température de l'eau est abaissée à — 5°,5o centigr., chacune de ses molécules manque de cette même quantité de ô^^So centig. du calorique nécessaire à son maintien à l'état de liquidité. Treize parties de cette eau se saisissent chacune de 5°,5o centigrades de la quc^torzième partie. Les treize parties acquièrent ainsi la température de zéro, et la quatorzième, privée de i^ x 5°,5o centigrades = 710,00 de calorique et des 5^,50 centigrades qu'elle avait déjà de moins, se trouve en avoir perdu 77° centig. , ou la totalité de celui qui lui est nécessaire pour la maintenir à l'état fluide, et par conséquent elle se convertit en glace.

4.0 S'il était possible que ces expériences ne fussent pas considérées comme appu^^ant suffisamment la conclusion du docteur Black, celle qui suit, du même physicien, nous semble devoir établir de la manière la moins susceptible d'objection, la vérité de son opinion. Il mêla ensemble des quantités données de glace à zéro , et d'eau à 88® centig. de température. La glace fut fondue dans quelques secondes, et la température produite fut de la» centigrades. La quantité de glace était de X19 part.

Celle de l'eau chaude, de i35

Celle du mélange, de 264

Le vaisseau de verre en représentait 16

Seize parties de verre produisent le même effet pour i'échauffement des corps froids que 8 parties d'eau également chaude ; ainsi aux 1 6 parties représentées par le verre on peut substituer 8 parties d'eau, ce qui portera la quantité totale d'eau chaude à i43 parties.

Ï08 CORPS IJdPONDÉRABLES.

Dans cette expérience , il y avait 88° centig. de calorique contenu dans l'eau chaude , à distribuer entre la glace et l'eau. Si ce partage avait eu lieu également, et que le tout fut ensuite devenu sensible au thermomètre , l'eau aurait retenu ||| parties, ou les o,546 de ce calorique, et la glace en aurait reçu ^ parties, ou les 0,454;, c'est^ïi-dire ^que l'eau aurait conservé 4^° centig. de calorique , et que la glace en aurait reçu 4oo, et la température après le mélange eût été de 4o® centigrades. Cependant cette température ne se trouve être par expérience que de 120 centig. L'eau chaude a donc perdu 76^ centig. , et la glace n'a reçu que i2« centig; Mais la perte de io.° centig. de température dans l'eau, équivaut au gain de 120 centig. dans la glace: donc 88<* — 100=780 de calorique entièrement dispai u de l'eau chaude. Il faut donc que cette quantité soit entrée dans la glace , et qu'elle l'ait convertie en eau sans en élever la température ^

Si l'on prend également une quantité quelconque de glace, ou, ce qui est la même chose, de neige à zéro, et qu'on la mêle avec son poids égal d'eau à yS" centig., la i^eige fond instantanément, et la température du mélange n'est qu'à zéro. Dans ce cas, l'eau est refroidie de 78 centig. , tandis que la température de la neige n'a éprouvé aucune augmentation ; de sorte que les 78° centig. de calorique ont disparu. Ce calorique a du se combiner avec la neige. Mais il n'en a produit qu^ la fonte, sans élévation dans sa température; il s'ensuit donc incontestablement, que la glace, en se convertissant en eau, absorbe le calorique et se combine avec lui.

11 est beaucoup plus difficile d'évaluer avec précision le nombre de degrés du calorique qui disparaît pendant la fonte de la glace. On en a établi différentes déterminations, savoir : Cavendish à 83o,33 centig., Wilke à 720,22 centigrades ^ ; Black à 77^,77 centig. ; et Lavoisier et Laplace à 760. Le terme moyen de ces estimations diverses est à-peuprès de 77» centig. Calorique Ainsi douc l'cau , après qu'elle a été refroidie à zéro , ne utent de l"«au. peut pas se geler qu'elle n'ait abandonné 77^ centigr. de

' Black's Lectures. I, i23.

? Phil. Traas. 1783, p. 3i3.

calorique; de même que la glace, après avoir ét« cluwffée jusqu a^éro, De peut se Ibiidre qu'après eu avoir absorbé la méuie quantité de 77*^ centig. -, et cette double couditiou est la cause de la lenteur avec laquelle ces changemeris s'opèrent. On ne peut donc plus douter que la fluidité de Teau ne soit due au calorique qu'elle contient ; de .niènve qu'il doit paraître constaté que la quantité de calorique nécessaire pour rendre la glace liquide, est de 770 centig.

Le docteur Black donna à cette quantité de calorique , qui occasionne la fluidité des corps solides en se combinant avec eux, le nom de calorique latent ^ parce que la présence n'en est point indiquée par le thermomètre. Cette dénomination est convenablement expressive ; cependant d'autres savans ont préféré celle de calorique de fluidité-.' ^

Le docteur Black s'assura de plus , par expérience, que la fluidité de la cire fondue , du suif, du blanc de baleine , et des métaux, est due à la même cause. Landriani prouva que cette cause agit également à l'égard du soufre, de l'alun, du nitrate de potasse, et de plusieurs des métaux ' ; et il a été reconnu que toutes les substances examinées jusqu'à présent, éprouvaient, par celte cause , le même effet. On peut donc établir, comme loi générale, que toutes les fois qu'un solide est converti en un fluide, il se combine avec le calorique, et que c'est de cette combinaison que résulte sa fluidité.

7. Les seules expériences qui aient été jusqu'à présent publiées sur la détermination du calorique latent des corps , Calorique autres que l'eau, sont celles du docteur Irvine % et de son ^^^orpî"*'" fils M. William Irvine ^ : on en trouvera les résultats dans la table suivante.

' Journal de Physique. XXV » BlacVs Lectures. I, 187. • r«iiGhoison's Jour. IX , 4-''-

IIO

CORPS IMPONDERABLES.