CHAPITRE VI

Ce qiàon doit entendre par pesanteur des gaz.

54- C’est sur-tout Jans la démonstration du mouvement des corps célestes que triomphent les principes que nous avons établis jusqu’ici touchant Ja composition et la décomposition des gaz ; mais avant de montrer en quoi consiste ce triomphe , il est encore nécessaire d’établir ime vérité nouvelle, et en même temps de détruire une erreur très accréditée ; non que la chose soit nécessaire pour la démonstration des mouvemens qui vont nous occuper, mais en conserv ant l’eiTcur , leur explication serait fausse , ou plutôt reposerait sur de faux moti&. Celte vérité est que les gaz qui existent à la surface delà terre , ne la compriment point par

suite de leur pesanteuri^) Newtonienne y mais bien par suite de leur dilatabilité.

Nous avons dit et prouvé (36) que la dila-' tabilité des gaz était indéfinie, et qu’on ne pouvait y concevoir de terme que la séparation • de leurs élémens. Cette dilatabilité indéfinie est commune et propre à tous les gaz , même au gaz acide carbonique, le plus pesant de tous ceint qui existent dans l’atmosphère. Si l’on concevait en effet que ce gaz fût seul à la surface de la terre , il se dilaterait dans tous les sens, comme le gaz hydrogène, jusqu’à ce que sa dilatation fut telle, que ses élémens n’eussent plus d’affinité entre eux , et alors ils se sépareraient : ce gaz cesserait alors d’exister. U en serait évidemment de même de tous autres gaz , parce qu’on ne peut supposer à leur di-

(♦) Nons avons dràs foutes les Sngues de l'Europe, des mots qui ne peuvent être définis , et qui , par conséquent , ne signifient rien. Ce sont des restes de la barbarie de la philosophie scholastique , et de la distinction entre la substance et le mode- Tels sont ceux de pe- , sunteur , à’attraction , de gravitation; je les emploie cependant, mais seulement potir représenter des effets et non des causes , de la même manière que j’eraploie le mot couleurs , au lieu de corps colorés, etc.

lataBilité, lors(|iie rien ne s’y oppose, d’autre terme que la séparation de leurs élémens.

Riais, en se dilatant ainsi, les j^az réagissent sur les coi'ps qid s’opposent à leur dilatation , et ils réagissent d’autant plus fortement, que ces corps offrent plus de résistance, et que ces gaz sont plus dilatables. On conçoit donc très bien , d’après cela , que les gaz qui sortent de la surface de la ten'e réagissent sur elle et entre eux ; sur elle , parce que la terre leur oppose de la résistance et les empècbe de se dilater de son côté j entre eux , parce que ceuS' qui existent déjà, s’opposent à la dilatation de ceux qui se forment : d’où il suit que les gaz qui sortent de la surface de la terre , ne réagissent pas sur elle, par suite de leur pesanteur, mais par suite de leur dilatabilité , et les gaz que la ten’e émet doivent, par sidte de ce principe, s’élever en chassant devant eux ceux qui sont déjà formés, car ceux-ci olfrentmoins de résistance que la teire à ceu.x-là, qid ne peuvent par consétpient se diriger de son côté, il est en outre é\ident que si la terre offrait moins de résistance aux gaz cjui se forment , que ceux qui sont déjà formés , ce serait la terre , et non les g5z formés , qid céderait à la dilatabilité des

premiers. D’où il suit encore que ce que nous appelons pesanteur dans les gaz, n’est rien autre chose que la différence de leur dilatabilité, ou autrement , que ce que nous appelons gaz plus pesans , ce sont les gaz moins dilatables à la même température. Ces gaz moins dilatables doivent toujours occuper la partie basse de l’atmosphère , qui est à ime plus haute température que ses parties plus élevées; les gaz plus dilatables, au contraire , pour obéir a leur plus grande dilatabilité, s’élèvent plus vite que ceux qui le sont moins ; ceux-là , en s’élevant , écartent ceux-ci à droite et à gauche , réagissent ensuite sur eux et les repoussent vers la terre , toujours conformément à la loi de la dilatabilité.

55. 11 suit encore du même principe, que les gaz plus chauds doivent s’élever au-dessus de ceux de même nature qui le seraient moins, parce qu’alors ils sont plus dilatés; mais , en s’élevant , ces gaz plus chauds abandonnent leur excès de calorique , et aussitôt qu’ils l’ont perdu, et qu’ils rencontrent des gaz de nature plus dilatable et à la meme température qu’eux , ils cessent de monter et redescendent ensuite par la pression qu’exercent sur eux ces

gaz plus dilatables. {Voyez au surplus, sur ce

sujet , les articles 33 à 3g).

56. U suit enfin du même principe, qu’en s’élevant , les gaz obéissent plus facilement 4 leur dilatabilité, parce que plus ils s’éloignent de la surface de la terre, plus l’espace qu’ils peuvent occuper s’agrandit, et moins Us éprouvent de résistance de la part de la terre. Nous avons déjà dit (44) que la dUatation dés gaz à différentes distances de la terre, augmentait pour chacune dans le rapport de leur carré, car alors les gaz occupent successivement des surfaces de sphères qui ont ces distances pour rayons.

67 , C’est donc à là dUatabüité de l’atmosphère terrestre , et non à sa pesanteur, qu’est due la suspension du mercure dans le baromètre, ou de l’eau dans les pompes : si c’était à sa pesanteur que fût dû ce phénomène , le mercure serait plus élevé lorsque l’atmosphère serait plus pesante, c’est-à-dire lors'qu’eUe serait chargée de vapeurs d’eau, comme elle Fest dans les temps de pluie, car alors elle est évidemment plus pesante (*), puisque c’est la

C^) Les physiciens de nos jours expliquent lamoindie

plus grande pesanteur de ces vapeurs d’eau qui occasionne leur chute sous la forme de pluie : cependant alors le mercure est moins élevé. C’est qu’alors l’air atmosqihérique est moins dilatable , ou plutôt c’est qu’alors le A ide que laissent les vapeurs d’eau (jui se condensent, vide qui est rempli par les gaz de l’atmosphère, diminue l’effet de leur dilatabilité, en augmentant l’espace que ces gaz peuvent occuper , et d’autantplus, quelesvapeursd’eauqui existent alors dans l’atmosphère, s’emparent en partie du calorique qui arrive du soleil, et font qu’il en parvient une moins grande quantité à la surface de la terre, d’où par conséquent il s’élève moins de gaz , et d’où par conséquent encore résulte une moindrè pression de lem part sur la surface de la terre.

58. Lorsqu’une erreur qui a l’apparence de la vérité, s’est introduite dans les. sciences , il faut quelquefois long-temps j)our en revenir :

élévation du mercure dans le baromètre, pendant les temps pluvieux, en disant que l’atmosphère est alors plus légère j c’est incontestablement une erreur. Je me rappelle que mon professeur de Physique l’expbquait en disant que l’atmosphère était alors moins élastique. Mon professeur était plus près de la vérité.

c’est ainsi que le savant auteur des meilleurs élémens de Qiiniie c[ui existent dans la langue française, M. Thénard, pose en principe que la dilatabilité des gaz est indéfinie. La conséquence nécessaire était , i *. que les gaz qui composent l’atmosphère terrestre devaient s’élever indéfiniment dans l’espace, puisque rien ne s’y oppose à leur dilatabilité; a*, que c’était à cette dilatabilité qu’était due la suspension du ' mercure dans le baromètre; et cependant , par ime contradiction évidente, il ne donne à l’atmosphère terrestre qu’une hauteur de i5 à i6 lieues, et il attribue à sa pesanteur la suspension du mercure dans le baromètre.

Nous ne voulons pas dire néanmoins que les gaz ne soient pas pesans; ils le sont , puisqu’ils sont composés de matière ; mais nous di- - sons que ce n’est pas par leur pesanteur qu’ils compriment la surface de la leiTe, mais bien au contraire par leur dilatabilité. Si c’était par leur pesanteur que cette compression a heu , ils ne s’élèveraient pas comme ils le font , et ils n agiraient pas de bas en haut. Enfin , si l’on ' supposait avec Newton, que le vide existât dans 1 espac^ et qu’il n’existàt à la surface de la terre qu’une atmosphère de quelques üeues

de hauteur, les gaz composant cette atmosphère se répandraient aussitôt et en tous sens dans l’espace, par suite de leur propriété dilatable, et alors ils comprimeraient d’autant moins la surfece de la terre qu’ils seraient plus dilatés^ preuve évidente qu’ils ne la compriment point par suite de leur pesanteur.

Un gaz comprimé est plus pesant que le même gaz moins comprimé , parce qu’il contient plus de matière dans le premier cas et . moins dans le second -, mais aussi sa dilatabilité est plus grande dans le premier cas et moindre dans le second ; et la pesanteur et la dilatabilité sont l’une et l’autre plus grandes dans le rapport de la compression. C’est sans doute à cause de la constance de ce rapport que la pesanteur des gaz a été jusqu’ici confondue avec

leur dilatabibté. ‘

58 bis. C’est encore à la dilatabilité des gaz .çt non à l’attraction Newtonienne que sont dus, I*. le mouvement des corps, légers placés sur im liquide, et qui se rapprochent les ims des autres ou des bords du vase j a®, celui d’un liquide vers un corps solide qui en touche la surface j 3®. l’ascension d’un bquide dans les tubes capillaires 3 l’élévatioa d’uA liquide

vers les bords du vase qui le contient j 5\ la chute des corps, etc.

1 . Jilouvement des corps légers placés sur un liquide. Lorsrpie plusieurs corps légers existent à la surface d’un licpiide , comme, par exemple, les bulles qui se forment quand on verse du café sur du sucre, on voit ces corps légers se rapprocher entre eux ou des bords du vase. On a donné l’attraction Newtonienne comme cause de ce phénomène; mais en y réfléchissant avec plus de soin , on voit qu’il est du a la dilatabilité des gaz qui s’élèvent de la surface de ce liquide. Ces gaz ne peuvent s’élever que de la surface du liquide qui n’est point occupée par les corps légers; dans celle, occupée par ces corps ils s’y opposent à leur élévation; en sorte que dans la colonne de ces gaz , il existe un vide immédiatement au-dessus des corps légers; vide qui est d’autant plus grand, que ces corps sont plus gros, ou qu’ils ocaipent plus de place suç la surface du brpude. Les gaz environnans se précipitent donc dans ce vide, en quantité d’autant plus grande et avec d’autant plus de vitesse, que ce vide est plus grand ou que le corps est plus gros; et, dans ce mouvement, ils entraînciil

avec eux les corps plus petits au-dessus desquels le vide est plus petit. 11 en résulte que les corps plus petits se groupent vers les plus gros , par suite du mouvement qùi leur est im*primé par les gaz.

Si le groupe de ces corps légers , ou l’un de ces corps, est exactement au milieu de la siuface du liquide , il y restefa , parce que le mouvement des gaz vers le vide qui est audessus de lui, est le même dafis tout son poiu^ tour ; mais si ce groupe ou ce corps léger n’est point exactement à ce centre, alors il s’élèvera plus d e gaz d’un côté que de l’autre , o’est-à-dire plus du côté où la distancé au bord du vase est plus grande, et il s’en précipitera par conséquent plus dans le vide du côté où il s’en élevera davantage ; le corps sera donc entraîné vers le côté opposé du vase. Ces dilFérens mouvemens des corps légers les uns vers les autres ou vers les bords du vase, seront d’autant plus vife que Je Uquide sera plus chaud , parce qu’il s’élwera alors dans le même temps une plus grande quantité de gaz et des gaz plus dilalés. .

^ Et ce qui démontre SïB^tout que ces fnoi*^ vemens ne sont point dus à l’attraetion Newtm

nienne, c’est que si ces corps placés sur un liquide sont de la même pesanteur spécifique que lui, cas où leurs surfaces supérieures sont de niveau avec celle du liquide, ces corps alors restent en repos; si l’attraction existait, ces corps se rapprodieraient, et d’autant plus fortement que leur pesanteur spécifique serait plus grande que celle des corps plus légers que 1« liquide, et qui surnagent. C’est donc bien à l’action des gaz , sur la sinface des corps siunageans, que sont dus leurs mouvemens, action qui ne peut s’exercer sur ceux qui sont de même pesanteur spécifique que le liquide, et dont les surfitces supérieures so|jt à son niveau. ; '

a*. Mouvement d’un liquide vers un corps solide qui en touche la surface. Si un corps

.solide, par exemple une cuiller, vient à toucher la surfitce d’un corps liquide , ce Mqnide s’élève à l’entour du corps solide. Ce mcmvemer.t est dû aussi à la dilatabilité des gaz , ce dont on ne peut douter, en réfléchissant que l’at^ mosphère qui exerce une pression sur la sue»

lace du liqpi^e, ne peut l’exercer sur la partie occupée parle corps solide. Le liquide est donc repoussé par cette pression vers la surfiice du sc^i

lide, où elle n’a pas lieu, et où, au moins, elle est plus petite. D’un autre côté le corps solide enlève , au lifpüde qui le louche j une partie du calorique qu’il contient ; il s’élève donc moins de gaz du liquide plus froid , voisin du coiqjs solide, ce qui contribue à diminuer la pression dans son voisinage. Enfin si c’élail à l’alti-action que ce mouvement pût être attribué, il ne serait pas nécessaire rpie le coqjs solide touchât le liquide pour qu’il devînt sensible^ ce qui n’a pomt lieu.

3®. et 4°- Elévation d’un liquide dans les tubes capillaires et vers les bords d’un vase. La cause de ces mouvemens s’explique comme celle du mouvement précédent ; mais il faut , encore observer que la dilatabilité des gaz s’exerce également dans tous les sens. Mais les bords du vase s’opposent à ce que celle des gaz extérieurs au vase n’agisse dans son intérieui’, sui’-tout près de ces bords j d’où il résulte que la pression est moindre vers les bords ultérieurs que vers lé milieu du vase ; le bquide doit donc être plus bas au milieu de sa surface. Dans les tubes capillaires , où la sm’lâce du liquide est très petite, cet effet se fait plus fortement sentir, parce que le rapport d’éipxilibre entre la pres-

sion des gaz extérieurs et intériexirs est plus ^

fortement roni])u.

5*. Chute des corps. Avant Newton on attribuait la chute des corps à la pression de l’at-mosphère, ou, ce qui est la même chose, 4ht dilatabilité de ses gaz. La chute d’une pomme fil expliquer ce phénomène par la gravitation , cause invisible et hypothétique qu’on ne peut définir. Nous disons ici que Newton a moins bien observ'é ou deviné que ses devanciers.

Nous avons dit (54) que les gaz , en se dilatant , réagissaient sur les corps tpii s’opposaient a leur dilatation , et d’autant plus fortement , que ces corps offraient plus de résistance, et que les gaz étaient plus dilatables. Il suit de .ce principe, que les corps abandonnés à eux-> mêmes dans ratmosp^jprc au-dessus de la surface de la terre, doivent tomber par la réaction que les gaz qui s’en élèvent exercent sur leurs surfaces , tant inférieures que supérieures , de la même manière que les gaz moins dilatables sont maintenus près de la surface de la terre , par les gaz plus dilatables.

La dilatabilité des gaz s’exerce sur ces corps de basén haut, de haut en bas, et latéralement j les pressions latérales sont parfaitement

égales, et se font équilibre, en sorte que le corps tombera verticalement ; mais les pressions de bas en haut et de haut en bas seront diflérentes : toutes les fois que le coi'ps auia plus ou moins de densité qixe l’atmosphère, efïes seront égales , si ce coi’ps et l’atmosphère ont même densité , et ce corps restera suspendu dans l’atmosphère. La pression de bas en haut sera plus gi ande que celle de haut en bas , si le corps a moins de densité, et le corps s’élèvera; enfin, si le corps a plus de densité que l’atmosphère , la pression de haut en bas sera plus forte, et le corps tondaera avec ime vitesse d’autant plus grande , que ce corps sera plus dense.

Pour bien concevoir ces différens effets de la

dilatabilité sur des corçs plus ou moins denses , il faut obsen er que les corps plus denses sont moins poreux que ceux qui sont moins denses,et qu’ils sont plus conducteurs du calorique, parce qu’ils contieiment plus de lumière ou d’hydrogène. Ainsi d’une part, les corps plus denses se laissent moins pénétrer par les gaz de l’atmosphère qui tendent à s’élever, en sorte que CCS corps sont seulement en contact, par leur sui’facc extérieure , avec ces gaz , tandis que les

corps moins denses se laissent pénétrer par les gaz (pii s’élèvent , et qui les traversent en s’élevant. 11 en résulte (pje les coqps moins denses » en contact par un plus grand nonil^re de points avec les gaz qui s’élèvent, sont plus fortement sollicites a s’élever. Ainsi, dans les corps moins dttîses, la pression de bas en haut a l’avantage Itir cellede haut enhasjmaislecontrairca lieu dans les cojps plus denses. D’im autre côté , les coiqw plus denses , qui sont meilleurs (Conducteurs du calorique, l’enlèvent aux gaz qui les touchent, en plus grande quantité. Ces gaz deviennent moins dilatés , et par cette raison , ils sont ramenés plus près de la tene , et entraînent avec eux les corps qu’ils enveloppent.

D’où il suit que de deux corps de difierente densité, mais l’un et l’autre d’une densité plus grande que celle de l’atmosphère, ce sera celui qui aiua la plus forte densitéqui tomhwa le plus vite j comme si ces deux corps avaient eu une moindre densité que l’air atmosphéricpie, c’eût été celui de la moindre densité qui se serait élevé le plus rapidement.

Enfin, si ces corps de dilFérente densité avaient été placés dans une atmosphère très dilatée , comme il arrive sous le récipient de la

machine pneumatique ; comme alors les gaz n’agissent que par leur dilatabilité , vu qu’ils sont en repos , et qu’ils ne peuvent s’élever , ainsi que le fait l’air atmosphérique, ces corps tomberaient du même mouvement dans l’air ■ .

atmosphérique ; au contraire , ils tomberont d’un mouvement accéléré, et d’autant plus accéléré, fpi’ils auront plus de densité, parce que la différence des pressions de bas en haut et de haut en bas sera d’autant plus grande.

11 n’est donc pas nécessaire d’avoir recours à l’iiypothèse de la gravitation, pour expliquer les divers mouvemens dont on s’est servi pour l’étayer, puisqu’ils s’expliquent d’une manière simple et naturelle , par la cblafibilité des gaz dont l’action ne peut être contestée. Nous verrons d’ailleurs , dans les chapitres suivans,que tous les mouvemens natiuels sont dus à cette dilatabilité ; et ce fpii est la même chose , au.\ propriétés des élémens primitifs. /

5q. Deux causes concourent à modifier la dilatabilité des gaz de l’atmosphère , et par conséquent leur dilatation j la première , est la chaleur qui les produit , et qui augmente ou diminue cette dilatabilité, selon que la chaleur est plus ou moins forte, c’est-à-dire selon tpi’ü

existe plus ou moins de calorique. C’est surtout sur la dUalation des vapeurs de l’eau que cette plus ou moins grande quantité de calorique exerce son influence , parce rpie , tant que les vapeurs de l’eau ne sont pas décomposées ou réduites en gaz oxigène et hydrogène ( 33 et 34 ) , elles sont susceptibles d’une condensation entière , par l’eflfet d’une moins grande quantité de calorique, et alors elles sont peu ou point dilatables. C’est à cette propriété de condensation des vapeurs de l’eau qu’est due la moindre élévation du mercure dans le baromètre ( 57 ) , et les pluies , la neige, la grêle , etc., comme nous le verrons en traitant des phénomènes de l’atmosphère, chapitre XI.

Mais, au contraire, lorsque l’atmosphère contient des vapeurs d’eau très dilatées, ou converties en gaz oxigène et hydrogène , c’està-dire ou une très grande quantité de caloricpie , comme il arrive dans les temps secs et chauds , ou du caloricpie en combinaison entière , comme il anive dans les temps secs et fioids , alors la dilatation des gaz est la même, et le mercure s’élève, dans ces deux cas, à la même, hauteur.

Cette première cause de la dilatabilité des

^z, la chaleur, varie continneUeraent dans l’Atmosphère dee planètes , parce que leur position , par rapport au soleil , première source de la chaleur , varie à chaque instant , et il en résulte, par rapport à leur suÆce, ou une plus ou moins grande quantité de gaz, ou des gaz plus ou moins dilatables.

61). La seconde cause qui modifie la dilatation des gaz de l’atmosphèi’e de la terre , est la réristance qu’ils éprouvait de la part de cette planète. Cette seconde cause est constante , ou au moins à peu près constante, comme nous le ^ eiTons dans le cliapitre suivant , où nous démontrerons que la teire se tenant toujours à peu près à la même distance du soleil , il en résulte que la dilatation de son atmosphère doit être en conséquence à peu près toujours la i même.

Nous aurons, au surplus, dansle chapitre VU et les suivons , occasion de faire l’applicatiim de ces principes , et d’en montrer de plus en plus l’exactitude.