CHAPITRE IV

647. Expériences de Gay-Lussac. — Nous avons vu précédemment que les gaz sont les plus dilatables de tous les corps. En même temps ce sont les corps dont la dilatation présente le plus

de régularité, et dont les divers coefficients présentent entre eux le moins de différences. On a même longtemps admis que tous les gaz se dilataient également pour une même variation de température. Cela résultait, ou semblait résulter, d'expériences entreprises, presque ta la même époque, par Gay-Lussac en France et par Dalton en Angleterre.

Appareil de Gay-Lussac. — C'est un tube thermométrique AB (fig. 695), dont la tige a été divisée en parties d'égale capacité (611). En pesant successivement le mercure contenu dans la boule A, et celui que contient la tige, on déterminait le rapport de la capacité d'une division de la tige à la capacité du réservoir. Pour introduire de l'air sec dans le tube, Gay-Lussac le remplissait d'abord de mercure qu'il faisait bouillir pour chasser l'humidité

Fig. 695.

Il fixait ensuite l'extrémité de la tige, au moyen d'un bouchon, à un tube plus gros C, rempli de chlorure de calcium, substance très avide d'eau. Tenant le système des tubes AB et C dans une direction verticale, le tube C en bas, on introduisait dans celui-ci et dans la tige un fil fin de platine. En l'agitant légèrement, ce fil entraînait des gouttelettes de mercure, lesquelles étaient remplacées par des bulles d'air qui rentraient par le tube C après s'être desséchées sur le chlorure de calcium. La boule et la tige une fois remplies d'air sec, on retirait le fil de platine, en ayant soin de conserver dans la tige une petite colonne de mercure destinée à servir d'index.

Opération. — On plaçait alors le tube dans une caisse de ferblanc (fig. 695), en faisant passer la tige dans un bouchon adapté à une tubulure latérale, et en conservant le tube à chlorure de calcium pour empêcher la rentrée de l'humidité. La caisse étant

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d'abord remplie de glace pilée, l'air contenu dans le réservoir se contractait, et l'index de mercure avançait dans la tige de B vers A. Notant la division de la tige où s'arrêtait l'index lorsqu'il devenait stationnaire, on avait le volume d'air à zéro contenu dans l'appareil. Quant à la pression du gaz, elle était marquée par le baromètre au moment de l'expérience. Enfin, retirant la glace et la remplaçant par de l'eau, on plaçait la caisse sur un fourneau, et l'on chauffait graduellement; des thermomètres D, E, plongés dans le bain, en donnaient les températures successives. L'air contenu dans l'appareil s'échauffant alors lentement, l'index avançait de À vers B, et l'on avait soin, pour que tout l'air fût bien à la température du bain, d'enfoncer de plus en plus le tube dans la caisse, à mesure que l'index tendait à sortir de celle-ci. Lorsqu'on voulait arrêter réchauffement, on fermait les portes du fourneau, la température devenait stationnaire et l'index restait immobile quelques instants. On notait alors la division correspondante de la tige, et l'on avait ainsi le volume qu'avait pris l'air à la température donnée par les thermomètres, et à la pression barométrique du moment. En admettant que la hauteur du baromètre soit restée la même pendant toute l'expérience, et en négligeant la dilatation du verre, on a le coefficient de dilatation de l'air par le calcul suivant.

Calcul de l 'expérience . — Soient V le volume de l'air contenu dans l'appareil à zéro, et V ce que devient ce volume à la température T du bain; V — V représente évidemment l'accroissement total du volume d'air V lorsqu'on l'échauffé de zéro à T degrés. L'accroissement de volume, pour un seul degré et pour une seule unité de

volume, est donc Y' — Y divisé par T et par V, c'est-à-dire ; •

En représentant par a le coefficient de dilatation de l'air, on a donc

Si la pression atmosphérique a changé, et si l'on tient compte de la dilatation du verre, il y a à faire des corrections. Pour cela, soient H la pression à zéro, et H' la pression à T degrés; pour ramener le volume Y' à la pression H, il faut, d'après la loi de Ma-

riotte, le multiplier par =5-, et la formule ci-dessus devient

Or V n'est pas le volume réel du gaz à t degrés, il n'est que le volume apparent. Le volume réel est V (1 -f- KT), K étant le coefficient de dilatation cubique du verre. Portant cette valeur dans la formule [2], il vient enfin