CORPS PURS ET LOIS DES COMBINAISONS

203. Jusqu'à présent, nous n'avons fait aucune hypothèse sur la structure des systèmes matériels auxquels s'appliquaient nos raisonnements. Pour atteindre à de nouveaux résultats, nousallons diminuer un peu cette extrême indétermination.

Il peut arriver que le système matériel étudié possède les mêmes propriétés en tout point de son étendue; on dit alors qu'il est formé par une substance homogène : tel pourra être le cas pour l'eau d'une source ou le suc d'une plante.

Mais, le plus souvent, les objets qui s'offrent à l'observation contiennent des parties dont les propriétés sont diffîérentes; on dit alors qu'ils sont hétérogènes : tel sera le cas pour la terre vég^ taie, ou pour un organisme vivant.

Nous allons préciser un peu ces notions.

204. Ce qu'on entend par « matière homogène ». — En un langage rigoureux, on dira que la matière qui occupe un certain volume V est homogène gI isotrope si les propriétés de l'élément de

matière qu'enferme un volume dv de forme arbitrairement fix^^ restent rigoureusement indépendantes de la position et de l'orien-

CHAP. VII. — CORPS PURS ET LOIS DES COMBINAISONS. ao3

talion de cel élément supposé toujours intérieur au volume V. Si les propriétés de cet élément de matière, encore indépendantes de sa position tant que son orientation reste fixe, sont susceptibles de varier lorsque cette orientation varie, la matière qui occupe le volume V est dite homogène et anisotrope.

Nous sommes, d'ailleurs, bien forcés d'avouer que, en toute rigueur, on ne peut jamais être sûr de l'homogénéité d'une matière déterminée. Cela résulte immédiatement du fait que nos sens, même aidés par des instruments, ne peuvent jamais percevoir des détails inférieurs à un certain degré de petitesse. Notre vue, par exemple, ne peut distinguer dans un objet des détails plus petits que le dixième de millimètre ; nous n'en concluons pas, cependant, que ces détails n'existent pas et nous ne serons pas très surpris si une matière, qui paraissait homogène à la simple vue, se révèle comme franchement hétérogène, dès qu'on l'examine au microscope. Tel est le cas pour le lait ou pour le sang. Dans ces deux exemples, l'incertitude est aisément levée; on pourrait en trouver d'autres qui nous embarrasseraient davantage (*).

Enfin, bien qu'en un grand nombre de cas, pour l'eau, pour l'or, par exemple, on n'aperçoive aucun indice d'hétérogénéité, si loin qu'on sache pousser le grossissement, il n'y a pas de moyen de démontrer qu'il en serait ainsi pour des grossissements encore plus forts. Par le fait, chaque fois que nous utiliserons les hypothèses moléculaires, nous admettrons du même coup qu'il n'y a pss, en définitive, de matière rigoureusement homogène.

Nous ne serons pas plus arrêtés par là dans nos raisonnements que nous ne l'avons été par cette constatation qu'il est impossible ^c décider si un équilibre est apparent ou réel; nous en serons quittes pour nous rappeler qu'on n'a jamais le droit de dire qu'un corps est homogène de façon absolue, mais seulement qu'il est homogène au regard de tel ou tel moyen d'investigation.

203. Ce qu'on entend par « phase » et par o corps ». — Supposons que deux régions de l'espace, V et V, soient emplies d'une '^ïatière homogène, identique pour ces deux volumes (à une rota-

(M Tel est le cas pour celles des solutions colloïdales, probablement hétérojcnes, qui manifesienl le phénomène du bleu de TyndalL

SiQ4 TRAITÉ DE UlliailE PHYSIQUE. — LES PAI^CIfEâ-

lion près, dans le cas d'anîsotropie)* Gibbs a proposé de diir que ces deux masses de matière apparLïenneat à une même vuisë, H IVxpression a étéadoplée. Considérons, par exemple, une enceinte qui contient une solution saturée de sel marin avec du sel eii Iji excès; les dilTérents cristaux de se! forment différents éckantil- m Ions d'une même phase, la ^oltilion définit une seconde phase, el la vâpenr une troisième.

Il faut bien observer que la notion de phase est exclume àf fidée d'une masse déterminée j en sorte que par exemple i' on looo^ d*iiQe certaine solution forment simplement deux éclianûllons différents de la même phase.

Étant considérée une pliase supposée chimiquement isolée» on peut le plus souvent faire varier entre des limites asseji élendu^i sa pression ou sa tempéiature sans que la matière étudiée ce^<" d'être homogène. Toutes ces phases, que l'on peut ainsi obtenir avec la matière de la première phase par des varia lions coiitimie§ des facteurs d'action, sont, par définition, des états différents d'un même corps ^

206. lies systèmes hétérogènes. — Quand le système étudié se trouve hétérogène, on peut chercher à le décomposer en p^fiwi séj>a rément homogènes, que Ton pourra ensuite grouper par phases.

Cette décomposition est immédiate en certains cas où le système est formé d*un nombre fini de parties homogènes, séparées par des surfaces de discontinuité, comme pour la neige en fusion, qu^ contient seulement deux phases : des cristaux de glace et de l'ettu* De tels sj-stèmes ofirent un g^rand inlérêt, comme nous le verrons bientôt.

Ils ne forment pourtant, dans T immense variété des sjstèmt*^ réalisables, qu'un groupe très particulier, et, le plus souvent, f*ïi ne peut décomposer un système en un nombre fini de partie* homogènes» Mais, de même qu'on peut généralement décomposer une courbe en éléments assez petits pour qu^ils puissent être regardés comme rectilîgnes, de même on peut, en général, décom-i poser un système en parties assez petites pour que chacune puiss être regardée comme homogène- Tel sera le cas pour un Qui très compressible, soumis à rinduence de la pesanteur*

i:nAP^ vir. — cûRï*s PLHs et loi$ des combinaisons* «Oâ

ToutefoiSj c'est faire une hypothèse que d^admettre qu*îl en est toujours ainsi (*). En d^âuires lermes^ si Ton considère un corps hétérogène j il se pourrait que, quel quf: fùL le grossissement auquel on examinât une de ses parties, celte partie apparût toujours hétérogène. Dans l'état actuel, cela pourrait arriverj par exemple, pour lu matière vivante, où chaque perfeclionnenienl du microscope a fait percevoir de nouveaux détails. Il est possible^ il est niénie probiilile qu^on aboutirait, en continuant de la sorte, à une décomposition en corps pratiquement homogènes : cela n'est pas certain, et nous pouvons concevoirj admettant de nouveau pour un instant l'iiypothèse d*unc structure moléculaire, qu^on atteigne la jnoléeule avant d'observer Thomogénéité, même approximative. Au surplus, cette incertitude ne nous gênera pas, car nous nous occtiperons uniquement de systèmes sûrement décomposa bles en parties homogènes.

DÉFINITION ElPtRIMEffTALE DES CORPS PLUS.

207. Ij'épreuv© du fractionnement. — Limitons-nous d^àbord au cas d'une seute masse homogène, d'une seule phase, supposée en équilibre. En examinant la fa^^on dont se comporte cette phase quand on s'écarte un peu des conditions de Téquilibre, nous allons être conduits à distinguer un groupe important de phases remarquables.

(') D^ailleurSf t'e^i tout nu^^si bien faire une hypothèse que d'admeitrc qu'en

ciiaqitf point d'une courtic ch^irgéc de représenter un plténomène quelconqur

il cuisie ime tangente hUn dè/inU, et indépendante du grossisse meni auquct on

l' gamine cetic courbe* tJn exemple irès simple fera comprendre la nature de

relie iodé! ertni nation, qui uenl^ nu fond, à ne qu'il n'eubte pas, en toute rigueur,

i\e points ni de lignes, mais des laeheji et des bandes. Imaginons qu*on Lraec, Â

dc^ échelles très difTérentes, une série de caries du littoral de la Ërctagne. Un

grain âv sable déterminé de ee liuorat sern représenté sur cliacun de ces

tracée pur un point, et, par ce point, on pourra mener une tangente à ta courbe

qui représente le liUoral. Mab la direction de la tangente dépendra absotument

de t'échetk adoptée. En développant de faeoD convenable ces considérations qui

peutcnt intervenir en difTérentes tliéories phyeiiques, on se trouverait peut-être

Jogiquerncnt conduit à utiliser ces fondions^ qui sont continues, et pourtaui n'ad-

fTieltcnt pas de dérivée, qui sont généralement regardées comme de simples Jeux

d'cBpeU s^iiâ applications possibles.

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TKAirè DE €MJII1i; PHÏSIOUE, — LES PRINCIPES-

PrécUons : si roii chaage un peu les conditionâ diins lesquelles ge trouve la phase si, par exemple, on change un peu la lempéralure ou la pression eisiérieures, il ^e produit une periuiUiiiion pendant laquelle le corps cesse d'êlre homogène. Donc, uvant que Tëquilibre soit rétahli,Dn pourra toujours, parle moyen de vaxines ou de robinets, séparer le corps en deux fractions, à ce moment dissemblables t

Il arrivera, d^ailIeurSj qu'on poun*a obtenir une telle séparalioii de façon plus simple et sans avoir à profiler de la période troublée. Tel sera le cas si, une fois Tequi libre rétabli dans de nouvelles conditions extérieures, une seconde phase a appBru, qu^cm peul îi loisir séparer de la première : c'est ainsi qu'un faible accroissement de pression dans un gast peut amener une liquéfaction partielle.

Bref y dans tous tes cas, en u a lisant de petites actions e^tii- Heures y on peut séparer une masse homogène donnée en dettx fra étions qn i, a ii m ornent de la sep aratlon, ne sont pas ideniiques^

Cette séparation obtenue^ ou examinera si les deux fractîonâ sont irréductibles Tune à l^autre, ou si elles forment seulement deux aspects dilTérents et transformables Tun dans Tautre d^une mêûïf substance. On les ramènera donc à la pression et a la tempémture initiales. Si, même alors, on ne peut les rendre ideniî(|«e5 entre elles et identiques a la phase primitive, on dira que cetW phase n'a pas résisté à Tépreuve du fractionnement, ou, plus brièvement, que cette phase est impure.

Si, au contraire, on peut rendre ces fractions identiques entre elles et à Ijj phase primitive, en sorte qu'elles apparaissent seule* ment comme deux échantillons de cette phase, on dira que ccUc: dernière a résisté à Tépreuve du fractionnement employé. Mai* elle ne sera pas encore considérée comme pure et on réprouvera par d^autres procédés de fractionnement. Si elle résiste â tout prtH cédé emplojé, et seulement alorSj on dira que cette phase tf'i