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Fig. 698.

étudiée à l'aide d'un procédé de Dulong et Petit dont Regnault a beaucoup perfectionné la manipulation. Nous allons exposer ce procédé, qui a gardé de l'importance par son application à la thermométrie.

1° Description de l'appareil et marche de V expérience. — L'appareil de Regnault se compose d'un réservoir de verre B (fig. 698), qu'on a préalablement jaugé au mercure, et dont on a d'avance déterminé le coefficient de dilatation cubique. Un tube de verre de petit diamètre est soudé au réservoir B.

Remplissage à l'air sec. — Pour remplir ce réservoir d'air parfaitement sec on le dispose, comme le montre la figure, dans un vase semblable à celui qu; sert à prendre le point 100 des thermomètres ; puis, au moyen d'un tuyau de caoutchouc, on raccorde le tube capillaire à une suite de tubes en U remplis de

fragments de pierre ponce imbibés d'acide sulfurique concentré. Ces tubes vont aboutir à une pompe à main P, au moyen de laquelle on fait le vide dans les tubes et dans le réservoir, pendant que celui-ci est enveloppé de vapeur d'eau à la température de l'eau bouillante. On laisse ensuite rentrer l'air lentement par les tubes desséchants, puis on fait le vide de nouveau, et ainsi de suite une trentaine de fois. De la sorte, on arrive à dessécher complètement le réservoir et à le remplir d'air parfaitement sec.

Cela fait, on laisse, pendant environ une demi-heure, l'air du réservoir prendre la température de la vapeur, puis on enlève les tubes desséchants, et on ferme à la lampe l'extrémité du cube capillaire, en ayant soin de noter en même temps la hauteur H du baromètre. Le réservoir B étant refroidi , on le place dans l'appareil que représente la figure 699. On l'entoure alors complètement de glace pour amener à zéro l'air qu'il contient, et l'on plonge l'extrémité du tube dans une cuvette C remplie de mercure. Lorsque le réservoir B est à zéro, on casse avec une petite pince la pointe b; l'air intérieur s'étant condensé, le mercure de la cuvette pénètre dans le réservoir par l'effet de la pression atmosphérique, et s'élève à une hauteur oG telle, qu'ajoutée à la tension de l'air dans l'appareil, elle fasse équilibre à la pression atmosphérique '.

Pour mesurer la hauteur h de la colonne de mercure Go, on abaisse, au moyen d'une vis de pression m, une petite tige go, jusqu'à ce que la pointe o affleure avec la surface du mercure dans la cuvette; puis on mesure au cathétomètre la différence de hauteur entre la pointe g et le niveau du mercure en G. Ajoutant à cette différence la longueur de la tige go, qui est connue, on a la hauteur h. Enfin, on ferme la pointe effilée b au moyen d'une petite cuiller a, qui d'avance a été remplie de cire molle, et

qu'on peut à volonté faire avancer vers la pointe b jusqu'à ce qu'on ait engagé celle-ci dans la cire et qu'on l'ait bouchée complètement. A ce moment, on note la pression indiquée par le baromètre : en la représentant par H', la pression de l'air, dans le réservoir B, est exprimée par H' — h.

Ces mesures prises, on retire le réservoir de la glace, on l'essuie at on le pèse pour obtenir le poid< et par suite le volume du mercure qui s'y est introduit ; ce volume étant connu, on en déduit celui de l'air à zéro, et le calcul suivant donne alors le coefficient de dilatation de l'air.

2° Calcul de V expérience. — Soient, à 0°, P le poids du mercure qui passe dans le réservoir et dans le tube quand on casse la pointe b, P' le poids du mercure qu'ils contiennent, à 0°, lorsqu'ils sont pleins, D la densité du mer-

Fiff. G99.

1. Pour éviter que de l'air, passant entre le mercure et la paroi extérieure du tube, ne soit entraîné avec le mercure et ne pénètre dans le réservoir, Regnault versait sur le mercure de la cuvette une légère couche d'acide sulfurique et il engageait la pointe effilée b clans de petits disques de laiton, percés à leur centre. Ces disques, étant mouillés par le mercure, qui les attaque, barrent le passage à l'air.

cure, K le coefficient de dilatation cubique du verre dont le réservoir est formé, et « le coefficient de dilatation de l'air; soient, en outre, H' la hauteur du baromètre au moment où l'on bouche avec de la cire la pointe b du tube capillaire, H la hauteur du baromètre quand on ferme l'appareil à la lampe, et t la température du réservoir B au même instant. La capacité de ce réser-

voir et du tube à 0° est— > et à t degrés elle est — (1 -+- Kl). Tel était donc

aussi le volume d'air à t degrés et à la pression H quand on a fermé l'appareil ; ramené à la pression 700, ce volume est enfin

P' (1 h- Kl) H D.7b0

D'un autre côté, le volume d'air, dans le réservoir refroidi à 0°, est — - — à la

pression H' — h, A la pression 760 et à t degrés, ce volume devient

Mais les formules [1] et [2] représentent l'une et l'autre le volume, à t degrés et à la pression 760, de l'air contenu dans le réservoir et dans le tube ; on peut donc les égaler, ce qui donne, en supprimant le dénominateur commun, l'équation

d'où l'on déduit la valeur de a.

Remarque. — On arriverait immédiatement à la même équation en appliquant la formule des gaz parfaits à la masse d'air contenue dans le tube, dans es circonstances initiales et finales de l'expérience. On aurait

= constante = :

655. Travail de la chaleur dans la dilatation des gaz. — Dans les gaz où les molécules sont libres et indépendantes les unes des autres, la dilatation n'est accompagnée d'aucun travail interne. Pour le travail externe, il se présente deux cas : 1° celui où les gaz sont chauffés sous une pression constante, dans un vase à parois extensibles, tel que le tube à index mobile représenté dans la figure 695; 2° celui où ils sont chauffés en vase clos et résistant, sous une pression croissante.

1er Cas. — Dans le premier cas, une portion de la chaleur communiquée est transformée en travail externe pour refouler la paroi mobile et vaincre la pression atmosphérique, tandis que l'autre portion, augmentant la force vive des molécules, se manifeste par une élévation de température.

2e Cas. — Lorsque réchauffement se fait dans un vase clos et inextensible, tout accroissement de volume étant impossible, il ne se produit aucun travail externe. Il n'y a pas non plus de travail interne, car l'expérience fait voir que la chaleur communiquée au gaz se retrouve tout entière à l'état sensible dans la masse échauffée. La force qui tend à écarter les molécules, la tension, est bien augmentée, mais sans aucune résistance vaincue. En un mot, lorsqu'on chauffe un gaz en vase clos, la température et la tension augmentent, mais sans dépense d'aucun travail; d'où l'on conclut que pour échauffer, dans ce cas, un poids donné de gaz, d'un nombre de degrés déterminé, il faudra moins de chaleur que pour l'échauffer en vase ouvert; c'est ce que l'expérience vérifie.