ETAT SOLIDE ET ETAT LIQUIDE

148. It est probable que les molécules des corps solides sont formées d'un grand nombre d'atomes, de sorte que les dimensions ili's moli'-mh's ne sont plus lii's-pctilcs par rapport à leurs dislances mutuelles, cl que l'action de deux molécules voisines se compose, non-seulement de deux forces égales et cuniraiivs appliquées aux centres de gravité des deux molécules, mais encore de deux couples ayant pour effet d'orienter les molécules, el de leur donner la disposition qui caractérise la forme solide. Les molécules d'un corps solide vibrent autour de leurs positions d'équilibre, sans s'en écarter beaucoup; outre ce mouvement vibratoire du centre de gravité de la molécule, il y a lieu de considérer un mouvement oscillatoire de la molécule autour de son centre de gravité, et aussi les vibrations intérieures des atomes qui la constituent.

L'état liquide parait intermédiaire entre l'état solide el l'étal gazeux; les molécules n'ont plus de positions d'équilibre déterminées comme dans les solides; cependant elles ne s'écarlem pas assez les unes des aulres pour que les forces moléculaires deviennent insensibles comme dans les gaz. Concevons d'abord que le mouvement oscillatoire de la molécule autour de son centre de gravité, en s'accélérant, devienne un mouvement de rotation continu, l'Influence de la forme des molé-

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TOÎOMB DES GAZ. 1 79

fuies disparaîtra en grande punie : c'est ce qui parai 1 avoir lien dans les liquides. Dans ce cas, ce qu'on appelle chaleur ln- Ir-nh: dit fusion consisterait principalement dans IViicrgir du

mouvement de rolatiun des molécules. Eu second lieu, la vitesse de translation des molécules n'a pas une valeur assez grande pour séparer en quelque sorte les molécules les unes des autres; les forces moléculaires ayant toujours un effet sensible, le mouvement d'une molécule n'est pas rectiligne et uniforme; une molécule, après être restée (tans le voisinage d'un groupe de molécules, peut s'en écarter, et, attirée par un second groupe, venir occuper une position semblable dans ce second groupe.

VtPORISATIOH.

149, M.CIausius a cherché à expliquer la vaporisation de la manière suivante. Les vitesses de translation des molécules sont probablement très-variables dans un même liquide; une molécule, traversant la surface libre du liquide dans des circonstances favorables, peut sortir de la sphère d'attraction des molécules voisines, et s'échapper en ligne droite dans l'espace situé au-dessus du liquide. Supposons cet espace limité par des parois et vide au commencement ; les molécules qui s'échappent ainsi forment une vapeur analogue à un gaz, et remplissent cet espace. Les molécules rebondissent contre les parois, se choquent entre elles, et viennent rencontrer la surface du liquide : les unes rebondissent, d'autres pénètrent par les pores cl rentrent dans l'intérieur. Il s établit ainsi un état d'équilibre, (tans lequel le nombre des molécules qui entrent est égal au nombre de celles qui sortent. La densité maximum de la vapeur dépend de la vitesse moyenne des molécules, et par conséquent de la température.

Lorsqu'un liquide se vaporise, il est clair que les molécules qui sortent en plus grande abondance sont celles qui sont animées de la plus grande vitesse; d'après cela, la force vive moyenne des molécules qui restent devient moindre, ei par conséquent la température du liquide s'abaisse; pour con-

server au liquide sa température primitive, il faut lui fournir une certaine quantité de chaleur; e'est là ce que l'on appelle chaleur latente de vaporisai ion.

Un gaz situé dans l'espace placé au-dessus du liquide n'empêche pas la vaporisation, mais la rend seulement plus lente. Quand une molécule, s'échappanl de la surface, rencontre une molécule de gaz dons le voisinage, elle peut rebrousser chemin et rentrer dans le liquide; il se formera donc pendanl l'unité de temps un nombre moindre de molécules de vapeur que si l'espace élail vide de gaz. 11 eu est encore de même au retour de la vapeur vers le liquide; les chocs produits par le gaz empêchent un certain nombre de molécules de rentrer dans le liquide. Comme les chances de choc sont tes mêmes à l'entrée et à la sortie des molécules, les échanges qui ont lieu entre le liquide cl ta vapeur seront diminués dans le même rapport, el l'équilibre aura encore lieu pour la même densité de vapeur que si le liquide était en présence d'un espace complètement vide de gaz; seulement l'équilibre sera plus lent à s'établir,

FORMATION DES VAPEURS DANS U> ESPACE [IXJMtTB.

150. Considérons un tube ABCD (fig. 3;)) de très-grande Fie- îD-

longueur, vide de gaz, et renfermant un liquide à sa partie inférieure. Quand une molécule de liquide s'échappe verli-

ment sous l'action de la pesanteur; elle s'élève à la hauteur h— —1 puiscllerelombc.Sidanssachuieellerenconlreenc

THEOr.lE DES GAZ. l8l

une autre molécule qui monte après elle, les vitesses étant les mêmes, la première molécule sera renvoyée (le bas en liaul avec la mémo vitesse, et elle remontera en b à la même hauteur h. La vapeur ne dépassera donc pas un certain niveau CD, cl il se formera sur le liquide une atmosphère de densité décroissante.

151. Les mêmes considérations peuvent être appliquées aux gaz et expliquent très-bien la limitation de l'atmosphère. Si l'on appelle u la vitesse des molécules d'air à la surface de la terre, la hauteur maximum à laquelle elles puissent s'élever est donnée par la formule

l'intensité do la pesanteur étant supposée constante. En remplaçant u par sa valeur donnée par l'équation (8), n° 144,

Si la couche inférieure est à la température de la glace fondante, h = | p,v, = la ooo mètres.

Divers phénomènes nous apprennent que celte hauteur est trop faible; mais nous avons supposé, dans le calcul, que la molécule de gaz qui s'élevait du sol ne recevait en chemin aucune communication d'énergie extérieure, tandis qu'en réalité les rayons solaires fournissent constamment au gaz de l'énergie Calorifique. La limite supérieure de l'atmosphère est donc plus élevée; mais le calcul fait voir que celte limite doit exister.