PRESSIONS. POINTS DE FUSION

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On voit que le point de fusion s'abaisse d'une manière continue et que par suite la fusion est avancée à mesure que la pression s'accroît.

CHANGEMENTS D'ETAT DES CORPS

5° Expérience de Mousson. — La fusion de la glace par la compression et la congélation de l'eau par la décompression sont rendues manifestes, — sans être mesurées, — par l'expérience suivante, due à Mousson :

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Fig. 709.

L'appareil se compose d'un tube d'acier très épais (fig. 710), qu'on ferme à sa partie inférieure par un bouchon à vis et à sa partie supérieure par une sorte de piston plongeur à vis. On emplit le tube d'eau, on y introduit une bille de métal avant de le refermer, puis on le retourne de manière que la bille tombe et repose sur la base du piston, et on l'introduit, en cet état, dans un mélange réfrigérant : l'eau se congèle et applique solidement la bille contre la pointe de la vis. On manœuvre alors celle-ci, de manière à l'enfoncer dans le cylindre d'acier et à exercer ainsi sur le bloc de glace une pression croissante qui peut s'élever à plusieurs milliers d'atmosphères. Cela fait, si l'on débouche l'appareil, on y retrouve un bloc de glace, et entre la glace et le bouchon à vis est logée la bille métallique, comme si elle eut traversé le bloc, par suite de la pression. Mais on ne peut admettre cette explication ; car, si le bloc eût été percé comme un bloc solide, on retrouverait les traces de rupture ainsi que le chemin suivi par la bille. On est obligé d'admettre que la pression a fait fondre la glace, que la bille est alors tombée à travers le liquide, lequel s'est congelé de nouveau en un bloc solide, au moment de la décompression.

Fig. 710.

i° Expérience fie Boussingaull. — Une autre expérience très curieuse, faite en 1870 par Boussingault, met en évidence les mêmes effets. Il se servait également d'un canon d'acier dont les parois, de 8 millimètres d'épaisseur, pouvaient supporter des pressions de plusieurs centaines d'atmosphères. Une bille d'acier était placée à l'intérieur, et le canon, complètement rempli d'eau, était fermé hermétiquement par une vis de pression. Tout le système étant resté trois jours et trois nuits exposé à un froid de — 12 à — 20°, le tintement de la bille, lorsqu'on agitait le canon, indiqua toujours que l'eau persistait cà l'état lluide. Mais aussitôt que le couvercle du canon fut dévissé et, par suite, que la décompression fut effectuée, la congélation de l'eau se lit instantanément.

677. Regélation de la glace. — La végétation ou regel de la glace est un phénomène qui met en évidence l'influence de la pression sur l'abaissement du point de solidification de la glace. Voici comment on peut le réaliser. Deux morceaux de glace se soudent l'un à l'autre dès qu'on les met en contact, même lorsqu'ils flottent dans de l'eau assez chaude pour qu'on ne puisse y tenir la main.

Faraday signala le premier, en 1850, la regélation de la glace. Depuis, elle a été étudiée par Forbes, Thomson, Tyndall.

Expérience de Tyndall. — La facilité et la promptitude avec lesquelles deux fragments de glace se soudent ensemble permettent de mouler une masse donnée de glace sous telle forme

Fis. 711.

que l'on veut, par une pression plus ou moins forte. Par exemple, si on la comprime entre deux moules hémisphériques, il y a d'abord rupture en fragments plus petits, qui se soudent aussi! ôl les uns aux autres; la pression augmentant, il y a de nouveau fracture en parties encore plus petites, puis regélation; et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'on arrive, si la pression est suffisante, à former une boule déglace compacte et translucide (fig. 711).

CHANGEMENTS D'ETAT DES CORPS. 885

Le même résultat peut s'obtenir en comprimant dans le même moule une quantité suffisante de neige.

Formation des glaciers. — Tyndall a donné de la formation des glaciers dans les Alpes une théorie fondée sur le moulage de la glace par pression. Selon lui, l'apparente plasticité qui résulte du regel, jointe à l'entraînement dû à la pesanteur, rend compte de la progression continue des glaciers, depuis les régions élevées où ils se forment par l'agglomération des couches de névé jusqu'au bas de la vallée où ils se fondent en torrents boueux.

678. Exceptions aux lois de la solidification: Surfusion. — On

donne le nom de surfusion au phénomène de l'abaissement du point de solidification des liquides au-dessous de leur température normale de congélation.

C'est dans l'eau qu'on l'a d'abord observé, et nous en avons donné ci-dessus quelques exemples; mais il se rencontre aussi dans beaucoup d'autres liquides. Les causes qui produisent la surfusion sont très variées. La variation de pression extérieure, que nous avons indiquée ci-dessus, est l'une des plus importantes. Il faut y ajouter la privation d'air ou d'autres gaz en dissolution et, en général, toutes les conditions qui maintiennent le liquide dans un état de complète immobilité; cependant une vive agitation peut, dans certains cas particuliers, favoriser aussi la surfusion.

Vérification expérimentale. — 1° Expériences de Gay-Lnssac. — Il suffit que Veau soit purgée d'air et complètement immobile pour que son point de congélation soit abaissé de plusieurs degrés. En effet, Gay-Lussac ayant mis une éprouvette remplie d'eau distillée dans un mélange réfrigérant, et ayant placé le tout sous le récipient de la machine pneumatique, afin que l'air dissous se dégageât, l'eau descendit jusqu'à — 12° et même au-dessous sans se solidifier. Mais si l'on imprimait alors à sa masse un léger ébranlement, une partie du liquide se congelait aussitôt, en même temps que la masse restée liquide remontait subitement à zéro.

2° Expériences de M. Gernez. — Le soufre, qui fond et se solidifie à 111°, reste sur fondu jusqu'à la température ordinaire lorsqu'il se refroidit lentement et en repos. De même, le phosphore, qui se solidifie à -44°, reste liquide jusqu'à 22° dans de l'eau parfaitement tranquille. A cet état, si l'on touche le phosphore surfondu avec un morceau de phosphore solide, la solidification commence aussitôt au point de contact et gagne rapidement toute la masse. M. Gernez a observé qu'on détermine encore la solidification de toutes les substances qui subissent la surfusion, en frictionnant, dans la masse en fusion, deux corps solides entre eux, ou bien un corps solide contre les parois des tubes dans lesquels sont les corps en fusion.

5° Expériences de Despretz. — Il en est de même de toute action qui, gênant les molécules dans leur mouvement, ne leur permet pas de se grouper dans les conditions nécessaires à l'état solide. C'est ainsi que Despretz a pu refroidir, dans des tubes très capillaires, de l'eau jusqu'à — ■ 20° sans qu'elle se congelât. Cette expérience peut servir à expliquer comment les plantes, dans de certaines limites, résistent à la gelée, les vaisseaux qui contiennent la sève étant très capillaires.

A" Enfin l'influence d'une vive agitation des molécules liquides, pour retarder leur congélation, se fait sentir dans le cas des grandes masses liquides en mouvement. C'est ainsi que l'eau des rivières et des fleuves ne se congèle que lorsque la température de l'air extérieur s'est abaissée notablement au-dessous de zéro.

679. Exceptions aux lois de la fusion aqueuse : Sur saturation. — Un poids donné du liquide dissolvant ne peut dissoudre qu'un poids déterminé du corps solubJe, du moins à une température déterminée. Quand ce poids est dissous, le liquide refuse d'en dissoudre davantage : on dit alors qu'il est saturé. Mais ce point de saturation dépend généralement de la température ; il va ordinairement en croissant avec la température, et quelquefois proportionnellement à celle-ci. Si donc on élève la température d'un liquide saturé, il devient capable de dissoudre une nouvelle dose du corps soluble. Mais qu'arrive-t-il lorsqu'on laisse alors refroidir le liquide, après qu'on l'a ainsi chargé d'un excès de solide dissous? Il peut se produire deux phénomènes.

1° Ou bien l'excès du sel dissous se dépose à mesure que la température s'abaisse, en cristallisant soit à la surface de la dissolution, soit sur les parois du vase qui la contient : c'est le cas le plus ordinaire et il correspond à la solidification d'un liquide ayant subi la fusion ignée. Ce phénomène constitue le procédé ordinaire de cristallisation par voie humide.

2° Ou bien la solution reste claire et limpide, sans qu'il s'y produise aucun dépôt, bien qu'il y ait abaissement continu de la température au-dessous du point de saturation. On dit alors que le dissolvant reste sursaturé.

Le phénomène de sursaturation correspond exactement au phénomène de la

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surfusion, et il se produit dans des circonstances analogues, c'est-à-dire lorsque la dissolution est refroidie, dans une immobilité parfaite, à l'abri de l'air et surtout à l'abri du contact avec une parcelle solide du corps dissous ou de tout autre corps isomorphe. En effet, pour faire cessef brusquement l'état de sursaturation, et produire une cristallisation spontanée au sein de la solution, il suffit soit d'agiter brusquement le vase qui la contient, soit d'y laisser tomber un fragment solide d'un sel isomorphe. Et, en même temps que la cristallisation se produit, on constate que la température monte jusqu'au point de saturation. Vérification expérimentale. — On réalise aisément la sursaturation d'une dissolution de sulfate de soude, en opérant de la manière suivante. On fait bouillir une dissolution saturée de sulfate de soude dans un tube de verre effilé, afin d'en chasser l'air, puis on ferme le tube à la lampe d'émailleur pour empêcher la rentrée de l'air (fig. 712). La dissolution se refroidissant, le sel ne cristallise pas, quoiqu'il y ait sursaturation; mais si l'on brise la pointe du tube, l'air rentre, et aussitôt le sel cristallise, en même temps que la température remonte au point de saturation.

680. Applications de la fusion aqueuse. — Mélanges réfrigérants. — La disparition de chaleur qui accompagne la dissolution (671), a été utilisée pour produire des froids artificiels plus ou moins intenses. Ce résultat s'obtient en mélangeant des substances qui ont de l'affinité les unes pour les autres, et dont une au moins est solide . par exemple, de l'eau et un sel, de la glace et un sel, un acide et un sel. L'affinité chimique accélérant alors la fusion, la portion qui fond enlève au reste du mélange une grande quantité de chaleur qui devient latente; d'où résulte un abaissement de température quelquefois très considérable : c'est ce qu'on appelle un mélange réfrigérant.

Le tableau suivant indique les proportions et la nature des substances à employer pour obtenir un froid déterminé.

SUBSTANCES