CES CORPS

Étals principaux des corps.

1. Les corps se présentent sous trois états principaux qui en comprennent une foule d’autres intermédiaires.

Corps à l’état solide , ou solides. Tels sont les pierres , les bois , les métaux en général, qui résistent plus ou moins à la pression.

Cet état ne présenLe rien d’absolu : certains corps solides sont durs , cassants , fragiles , tels que le verre , l’acier trempé , le marbre , etc. ; d’autres sont mous „ ductiles , tels que le beurre , l’argile ou terre glaise , le plomb , l’or, le cuivre , le fer (principalement à chaud). On dit aussi des

métaux ductiles qu’ils sont malléables.

La ductilité ou la malléabilité de certains métaux est de la plus haute importance pour les arts industriels ; elle réside essentiellement dans la qualité qu’ont ces corps de pouvoir changer de forme d’une infinité de manières sans se rompre ni se diviser. Nous verrons bientôt des exemples de la grande ductilité de l’argent , de l’or et du platine.

l re PARTIE.

2. Corps à l’état liquide , ou liquides. Tels sont ! eau , le vin, les liqueurs en général , le métal appelé mercure ou vif-argent , etc. , lesquels se distinguent des corps solides par l’extrême mobilité de leurs parties. Cette mobilité s'observe à divers degrés dans les liquides : elle est très-grande dans les éthers , l’alcool ou l’esprit de vin rectifié ; elle l’est moins dans l’eau et le vin; elle l’est encore moins dans l’huile, les sirops, les graisses et les métaux fondus qui coulent difficilement , qui filent en tombant dans l’air au lieu de se diviser comme l’eau. On distingue cet état particulier des liquides en disant qu’ils sont visqueux, ou qu’ils ont de la viscosité. Enfin un liquide peut se trouver dans un état très-voisin de celui des corps solides très-mous , c està-dire des bouillies, des pâtes en général ou des corps pâteux.

g. Corps à l'état gazeux , nommés gaz et vapeurs. Cette classe comprend l'air qui nous environne de toutes parts, dans lequel nous vivons, et tous les corps analogues qu’on nomme pour celte raison aèriformes , corps qu’il ne faut pas confondre avec les vapeurs condensées ou brouillards , ceux-ci étant simplement formés de bulles , de gouteleltes de liquide très-petites et suspendues dans l’air.

On nomme spécialement vapeurs , les gaz qu’on obtient des liquides , lorsqu’on les chauffe dans des vases clos de toutes parts ; elles sont presque toutes invisibles comme l’air : telle est , par exemple , la vapeur d’eau qui se forme dans l’intérieur des chaudières des machines a feu.

L’oxigène ou air vital qui entretient essentiellement la combustion des corps et la respiration des animaux ; 1 azote dont le mélange avec î oxigène constitue l’air ordinaire et sert à modérer les effets de celui-là , mais qui , employé seul , ne peut entretenir ni la combustion ni la respiration ; / hydrogène ou air inflammable qui , à l’aide d’une certaine chaleur, se combine avec l’oxigène de l’air et produit la flamme qui éclaire nos habitations; l'acide carbonique résultant de la combustion du charbon pur ( carbone ) ou de l’union de ce dernier avec l’oxigène , et dont la présence se fait sentir dans les chambres closes où brûle du charbon , dans les lieux où fermentent les raisins, le vin , etc. , tous ces corps , dis-je , sont autant de gaz.

L’existence , la matérialité de l’air, des gaz et des vapeurs , est prouvée par toutes sortes de faits : enfermés dans des enveloppes flexibles et imperméables , ou qui ne se laissent pas traverser, par exemple dans une vessie , ils résistent à la pression comme les corps solides ordinaires. — Un verre renversé étant plongé dans l’eau , l’air qu’il contient ne cède point sa place au liquide ; mais celui-ci remonte et remplit le verre dès l’instant où l’on pratique à sa partie supérieure une ouverture qui permette à l’air de s’échapper. Les vents , les ouragans qui ne sont que de l’air en mouvement, renversent des arbres et des maisons comme le feraient des torrents d eau ; l'air d’ailleurs s’oppose , aussi bien que cette dernière , au mouvement des corps solides , et c’est ce qu’on nomme sa résistance. Enfin on sait encore que

I„ yeot est employé comme moteur des machines de l’industrie , et qu'il en de même de ‘la vapeur d'eau , quoique dans des circonstances bien

différentes.

4. Atmosphère. Nous avons insisté principalement sur l'air, parce que c’est le gaz le plus universellement répandu sur notre globe , qu’il l’enveloppe tout entier bien au delà des plus hautes montagnes ; que tous les corps y sont plongés , ét qu’il joue un rôle essentiel dans tous les phenomenes naturels et dans ceux de la Mécanique industrielle. Remarquez d’ailleurs que cette masse d’air immense dans laquelle nous vivons et sommes plonges , se nomme atmosphère ; ce qui a fait donner à l’air lui-même le nom d'air atmosphérique pour le distinguer des autres gaz qu’on nomme quelquefois aussi des airs.

5. Fluidité, changement d'état des corps. Les liquides, les gaz et les vapeurs se nomment en général des fluides , d’un mot latin qui signifie couler : les liquides , comme nous l’avons dit , sont plus ou moins fluides , iis ne possèdent pas tous au même degré la fluidité.

En grand nombre de corps connus peuvent , au moyen de la chaleur et sans subir aucune altération intime ou intérieure , prendre successivement l’état solide, liquide et gazeux: telle est l’eau qui est solide à lélat de glace et de neige, liquide dans son état le plus ordinaire , gazeuse ou à l’état de vajveur quand on la chauffe dans des vases clos. A 1 inverse, les vapeurs et certains gaz , tels que l’acide carbonique , sont susceptibles de repasser à l’état liquide et solide par le refroidissement ou la compression. On nomme fusion , liquéfaction le passage de l’état solide à l’elat liquide , vaporisation , volatilisation le passage de l’état solide ou liquide a 1 état de vapeur, enfin condensation le retour de ce dernier état aux précédents , et solidification, congélation celui de l’état liquide à l’état solide. Certains corps ne sont susceptibles que de prendre deux de ces trois états , du moins pâlies moyens jusqu’ici connus ; il en est d’autres qui ne se présentent constammants que sous nn seul |de ces états: tels sont les corps dits infusibles ou réfractaires , et les gaz nommés permanents , au nombre desquels on doit compter l’air ; mais la classe de ces corps diminue tous les jours , à mesure que nos progrès en physique augmentent.

Divisibilité des corps.

6. Fluides. La divisibilité des corps est de toute évidence pour les liquides el les gaz ; on conçoit même que la division ou la séparation des parties pourrait y être poussée à un degré extrême ; et , comme tous les corps solides peuvent être amenés à l’état de fluides , au moyen des agents physiques et chimiques , c’est-à-dire en les dissolvant , en les chauffant, en les attaquant

MÉCANIQUE INDUSTRIELLE, avec les acides , etc. , on conçoit que la divisibilité est une propriété générale de la matière. Mais il n’est pas inutile de faire connaître les moyens particuliers mis en usage pour opérer et apprécier mécaniquement , même dans les corps solides, cette extrême divisibilité delà matière, d'autant plus que ces moyens constituent l’objet principal d’un grand nombre d’arts industriels.

7. Solides . On divise les pierres , les bois , les métaux , etc. , par le choc ou par le frottement , à l’aide de marteaux , de pilons , meules ou molettes, coins , ciseaux , scies , râpes , limes , rabots, etc.

On sépare les parties le plus fines des plus grossières , avec les tamis et les blutoirs; on atteint encore mieux le but en employant la décantation , la ventilation , ou , dans certains cas , la sublimation.

La décantation consiste à verser dans l'eau les matières déjà pulvérisées , à les agiter, à laisser reposer le mélange pendant un temps plus ou moins long, selon l’état de division qu’on veut obtenir, puis à transvaser l’eau pour la laisser déposer de nouveau et ainsi de suite. Il est des parties tellement fines des corps les plus lourds , qu’elles emploient plusieurs jours à se précipiter. La décantation exige , comme on voit , que la matière ne puisse se fondre ou se dissoudre dans l’eau, et que, par son poids, elle puisse s’en précipiter.

La ventilation remplit le même but. L’air mis en mouvement par un soufflet, van ou ventilateur, entraîne les parties d’autant plus loin qu’elles sont plus fines. C’est ainsi qu’on divise quelquefois le charbon et le soufre dans lés poudreries, et que, dans nos campagnes, on sépare les graines de blé de leur enveloppe.

La sublimation consiste à vaporiser les corps au moyen de la chaleur , dans des vases fermés, et à condenser les vapeurs par le refroidissement. C’est ainsi qu on prépare la fleur de soufre, le mercure ou vif-argent, etc.

8. Extrême divisibilité des corps. Ces opérations donnent déjà une idée de la grande divisibilité de la matière; en voici encore plusieurs exemples. • — Quand on observe le cône lumineux produit par les rayons du soleil, qui traversent une petite ouverture pratiquée dans une chambre obscure où l’on a agité des poussières très-fines, on aperçoit une infinité de corpuscules ou grains de matière en mouvement , invisibles de toute autre manière , et qu on ne peut palper ou sentir au simple toucher. — Cinq centigrammes ou un grain de carmin dissous dans 15 kilog. d’eau, colorent en rouge toute cette masse , et le nombre total des parties colorantes visibles, en en supposant deux seulement par centigramme d’eau, est de trois millions.

Un fil de platine recouvert d’argent, étiré à la filière, et remis ensuite à nu en dissolvant l’argent dans î’eau forte , peut être amené à un tel degré de finesse, que son diamètre est seulement le d’un millimètre, et que 8000 pieds ne pèsent qu’un grain : il faudrait 140 de ces fils pour former un faisceau de la grosseur d’un seul brin de soie. Or, 3000 pieds valant

.432000 lignes, et chaque ligne de longueur pouvant, sans difficulté, être partagée en dix parties au moins, cela fait plus de A millions de parties visibles dans un grain de platine ayant environ 2 millimètres cubes.

Ce dernier exemple prouve en même temps la grande ductilité du platine et sa ténacité. L’or et l’argent ne sont guères moins ductiles. Un calcul analogue à celui qui précède , démontre, par exemple , que l’or qui recouvre le fil doré du brodeur est réduit en lames qui ont au plus ^ 0000 de ligne d épaisseur ; d’où il serait facile de conclure aussi l’extrême divisibilité de 1 or.

La nature nous offre des exemples de corps organisés où la ténuité et la division de la matière sont poussées plus loin encore : tels sont les animaux infusoires qu’on aperçoit seulement au microscope dans certains liquides, et qui paraissent constitués dans toutes leurs parties d’une manière analogue aux autres animaux, et doués des mêmes qualités physiques, quoique plusieurs milliers puissent tenir sur la pointe d’une aiguille.

9. Atomes , molécules , etc. L’imagination et le raisonnement peuvent aller au delà encore , mais s’ensuit-il que les parties des corps soient divisibles indéfiniment ? Les phénomènes de la chimie semblent prouver le contraire.

Dans la multitude presqu’infinie des combinaisons et des transformations possibles des corps , la matière sort intacte et avec toutes ses qualités primitives quand on l’a isolée convenablement. S’il n’en était pas ainsi , tout finirait par changer de nature et d’aspect sur notre globe, tout s’v anéantirait sans retour, et les lois immuables qu’on y observe depuis tant de siècles cesseraient bientôt d’y régner.

Les dernières parties de la matière , qui ne sont divisibles ni altérables en aucune manière , se nomment atomes , et l’on appelle molécule , particule , 1 ensemble de plusieurs atomes unis entre eux et formant un groupe.

Porosité des corps.

10. Pores , volume réel, volume apparent. On nomme en général pores les intervalles compris entre les alômes, les particules et les divers groupes de particules qui composent les corps. Les premiers sont tout à fait imperceptibles ; quant aux derniers, on peut, dans bien des cas, s’assurer de leur existence. — L’éponge offre l’exemple de pores de diverses grandeurs.

L’espace occupé par la matière propre d'un corps , est ce qu on nomme son volume réel.

L’espace limité par l’enveloppe extérieure d’un corps, est son volume apparent.

La différence du volume apparent au volume réel est le volume des pores. Ainsi, plus le volume apparent diminue, plus il se rapproche du volume réel : c’est ce qui a lieu , par exemple , dans l’éponge qu’on peut comprimer jusqu’à un dixième, un vingtième de son volume primitif.

11. T'issus, corps organiques. La porosité est manifeste dans une infinité de corps qui se laissent pénétrer par les fluides : tous les tissus, les étoffes , les cuirs , les bois sont dans ce cas , et c’est sur cette propriété qu’est fondé l’emploi des filtres. — Les bois augmentent de poids et gonflent par l’humidité, ils se retirent sur eux-mêmes et diminuent de poids par la sécheresse, ainsi qu’on le voit dans les planchers, portes et lambris de nos habitations : c’est pour éviter ces effets, autant que pour préserver les bois de la destruction, qu’on les recouvre de vernis ou de goudrons. — En insérant des coins de bois bien sec, dans une rainure pratiquée autour des blocs de pierres à extraire des carrières, pour en former les meules de moulins, et en les humectant ensuite , ils produisent par leur gonflement des efforts qui suffisent pour détacher ces blocs des massifs qui les renferment. — Les cordes sèches étant mouillées, augmentent également en diamètre et diminuent en longueur ; de là un moyen non moins puissant , employé par les anciens pour soulever d’énormes fardeaux.

Pierres. Certaines pierres, telles que le grès ou pierre de sable, servent de filtres comme les tissus ; toutes augmentent de poids quand on les expose à l’humidité ; sorties fraîchement des carrières elles sont humides , ce qui rend possible la taille même des plus dures, ainsi qu’il arrive notamment pour la pierre à fusil.

Métaux. Les métaux eux-mêmes se laissent pénétrer par les fluides: c’est ce que prouve l’expérience qui a été faite à Florence , par les académiciens de la Crusca , sur une boule d’or, mince, remplie d’eau, et qui, soumise à une forte pression , laissait suinter le liquide par tous ses pores ; expérience répétée depuis pour d’autres métaux.

12. Preuve générale de la porosité. Tous les corps ne se comportent pas comme les précédents : le verre , en particulier , paraît être absolument imperméable aux liquides et aux gaz, et c'est ce qui le rend précieux dans une foule de circonstances; mais , comme il sera bientôt prouvé que tous les corps indistinctement, soit solides, soit fluides, diminuent de volume par la compression et le refroidissement , il demeure établi que tous aussi ont des pores entre leurs atômes et molécules.

De la compressibilité des corps.

13. Définition. La compressibilité des corps est la propriété qu'ils ont tous d’être réduits, quand on les comprime, à un moindre volume apparent.

Tissus. Les tissus naturels et ceux des arts, tels que l’éponge, le cuir, les bois , les étoffes , qui sont très-poreux, sont aussi les plus compressibles des corps solides ; cette propriété sert à en extraire les liquides qu’ils contiennent. Les étoffes mouillées , le papier sorti fraîchement de la cuve de fabrication , la betterave réduite en pulpes , abandonnent , sous Faction de la presse , les liquides renfermés dans leurs pores.

Pierres. On sait que les pierres empilées dans les colonnes et les murailles des nos édifices , s’affaissent , se tassent ou se compriment et s’écrasent même sous une charge considérable ; c’est ce que prouve en particulier l’accident survenu aux piliers qui supportent la coupole du Panthéon ou église Sainte- Géneviève de Paris.

Métaux. Quand on les frappe à coups de marteau , de mouton ou de balancier, ils s’écrouissent , ils deviennent plus compacts, leur volume est réduit : c’est ce qui arrive en particulier dans le battage des monnaies.

Liquides. Us sont en général beaucoup moins compressibles que les corps

solides. L’eau renfermée dans un canon de bronze de 3 pouces d’épaisseur

(8 cent.) , et comprimée fortement au moyen d’un piston , fait éclater la pièce avant que son volume ait diminué de —. Cette diminution de volume est seulement de P our cliac l Ile augmentation de pression de l k, ',033

par centimètre carré de la surface de la base du piston , et il faut une pression de 1083 kil. ou 1000 fois aussi forte , pour que la pièce éclate (1).

1-i. Principe de Légalité de pression des fluides. Un principe très-imporlant découvert par Pascal , est celui de la réparlion uniforme ou de Légalité de la pression exercée , par les liquides , en tous les sens , dans leur intérieur ou perpendiculairement aux parois des vases qui les contiennent , quand on les comprime en quelqu’un des points de ces parois. C est ainsi que, dans l’expérience ci-dessus , la pression du liquide sur chaque centimètre carré de la base du piston , se distribue sur chaque centimètre carré de la surface du fond et des parois cylindriques de la pièce. Ce principe , qui sert de fondement à la construction des presses hydrauliques , s étend d ailleurs aux fluides aériformes dont il va être question. 1! se démontre en pratiquant une ouverture dans une partie quelconque des parois, et la remplissant par un nouveau piston : ce dernier est refoulé avec un effort qui est à celui de 1 autre piston . dans le rapport de sa surface en contact avec le liquide , à celle de la surface pareille du premier piston.

Par exemple , si la surface de l’un des pistons est de 8 centimètres carrés, et la pression qu’il supporte 66 kilog. , tandis que la surface de base de l’autre piston est de 125 centimètres carrés , la pression exercée perpendiculairement à cette dernière sera de 125 X ~s — 1650 kilog.

io. Gaz. Us sont les plus compressibles de tous les corps. — Quand on refoule de l’air, au moyen d’un piston , dans un tube cylindrique fermé par un bout (PI. I , fig. 1) , par exemple , dans le corps de pompe d’une seringue ou du briquet à air, dit pneumatique , il peut être réduit , par le seul effort de la main , au dixième , au vingtième de son volume primitif: ce volume diminue même à mesure qu’on augmente de plus en plus 1 effort ou la pression ; niais il ne peut se réduire à rien en aucune manière , attendu

(i) Nous verrons plus loin comment la pression peut se mesurer à l’aide des poids ; ü ne s’agit ici que d’énoncer des faits 5 des données de 1 expérience.

l'inaltérabilité , T impénétrabilité des molécules de l'air ou des gaz ; il y a donc une limite nécessaire à la compression. Quand on diminue ou qu’on cesse tout à fait la pression , le piston, poussé par le fluide , revient de luimème vers sa position primitive ; et si , le tube étant prolongé convenablement au-dessus du piston , on éloigne ce dernier progressivement du fond , l'air se répand ou s’étend au-dessous ,,en occupant un espace de plus en plus considérable sans qu’il paraisse y avoir de limite à cette augmentation de volume , qu’on appelle expansion des gaz ; parce qu'en effet ils tendent continuellement à se répandre en tous les sens, et à presser également (14) les parois des vases qui les renfermen t.

16. Loi delà compression des jras.Supposons que, dans l’exemple ci-dessus, la pression exercée par l’air sous le piston et par centimètre carré de sa surface , soit de 1 kilogramme quand cet air occupe un certain volume ; si ce volume est réduit à moitié par le refoulement du piston , la pression de l’air intérieur sera double ou de 2 kilog. , elle sera triple ou de S kilog. si le volume est réduit au tiers , etc. Si ensuite on ramène , par degrés , le piston vers sa position primitive , la pression de l’air diminuera dans le même rapport que le volume augmentera, et reprendra précisément les mêmes valeurs pour les mêmes positions du piston : cette pression qu’on nomme aussi tension , se répartissant également dans tous le sens , ou étant la même pour chaque centimètre carré de surface pressée (14), on peut direque les volumes occupés successivement par une même quantité d’air, sont réciproquement proportionnels à sa force de pression ou de ressort.

Cette loi, découverte par Mariotte , s’étend à tous les gaz et même aux vapeurs, pourvu que le fluide ne tende pas à changer d’état, ou à se liquéfier par la compression (S), et que la quantité en reste toujours la même. Cette loi a été vérifiée par MM. Dulong et Arago pour des pressions équivalentes à 27 atmosphères.

Elasticité des corps.

17. Définition. L ’ élasticité est la propriété qu’ont les corps de reprendre leur forme primitive quand une cause quelconque les en a fait changer : c’est en cela que consiste proprement la qualité de ce qu’on nomme ressort. — Les ressorts sont d’une grande utilité dans les arts; ils servent à suspendre les voitures , à faire mouvoir les montres et pendules, à diminuer les effets nuisibles des chocs, etc. : c’est par leur élasticité , leur ressort , que le foin, les découpures de papier, prémunissent les marchandises emballées contre l’effet des secousses.

On distingue l’élasticité de forme et l’élasticité de volume. — Le ressort d’acier qui plie, qui change de forme sans changer sensiblement de volume, est un exemple de la première ; la deuxième est manifeste dans l’air, dont le volume apparent diminue par la compression , et redevient exactement ce qu’il était dès qu’elle cesse.

L’éSastieité des corps est parfaite lorsque , dans leur retour vers la forme primitive, ils conservent la même énergie, la même force de ressort pour les mêmes positions.

18. Fluides. L’élasticité de volume des liquides est parfaite. — L’eau qui se divise et se déplace si facilement quand elle est libre , n’a point sensiblement d’élasticité de forme ; si on la fait diminuer de volume dans un espace clos et suffisamment résistant , et qu’ensuite on l’abandonne à ellemême , elle reprend exactement son volume primitif, en repassant par les mêmes états de tension : elle jouit donc à un très-haut degré de l’élasticité de volume.

L’air, les gaz en général et même les vapeurs (18) sont parfaitement élastiques entre les limites de tension pour lesquelles ils ne sont pas susceptibles de changer d’état: c’est ce qui les avait fait nommer autrefois fluides élastiques , quand on ignorait la compressibilité et l’élasticité de volume des liquides proprement dits.

19. Solides ; oscillations , vibrations. Les corps solides se comportent d’une manière un peu différente: pour tous, il y a une durée et une limite de compression au-delà desquelles il restent plus ou moins déformés: le meilleur ressort d’acier se brise quand on le plie au-delà d’un certain terme. — Physiquement parlant , les corps sont d’autant plus élastiques qu’ils peuvent revenir d’une déformation plus grande : sous ce point de vue, une lame d’acier serait pins élastique qu’une lame de verre, et une lame de verre plus élastique qu’une lame de plomb ; cependant , pour une flexion , une pression faibles et peu prolongées , la lame de plomb reprend exactement sa figure primitive, en repassant par les mêmes degrés de tension ; et , dans ce sens , on pourrait dire qu’elle est parfaitement élastique. I! en est de même de toutes les substances solides : leur élasticité de forme ou de volume n’est donc en réalité qu’une propriété relative.

Quand les corps solides ont la forme de cubes ou de sphères , leur élasticité, moins apparente que quand ils sont en lames, n’en existe pas moins. — Une boule d'ivoire , enduite d’huile , et tombant d’une certaine hauteur sur une table de marbre ou de fonte, y laisse une tache plus ou moins large qui prouve qu’elle s’est aplatie; elle rejaillit ensuite en s’élevant plus ou moins haut pnr l’effet du débandement de son ressort. — Une boule d’ivoire est plus élastique qu’une boule de plomb, parce qu’elle rejaillit à une plus grande hauteur et qu’elle reprend sa première forme, ce que ne fait pas cette dernière. — Une bande d’acier circulaire, comprimée dans un sens et abandonnée ensuite à elle-même, s’élargit bientôt en sens contraire , et fait une suite à' oscillations autour de sa forme primitive. Il en est de même de la bille d’ivoire et de tous les corps élastiques qui ont été choqués ou dérangés de leur position naturelle, et abandonnés ensu.te à l re paxtib. 2

J1 écamqle industrielle.

eux-mêmes ; ils font une suite d’oseiilatiows de plus en plus faibles , avant de revenir à cette position.

Lorsque les oscillations deviennent tellement rapides qu’on ne peut plus les discerner d’une manière distincte , et qu’elles se convertissent en une sorte de frém ssenient , on les nomme vibrations : ce sont ces vibrations qui, transmises d'abord à l’air , puis par l’air à nos oreilles, y produisent la sensation des différents sons. La propriété qu’ont les corps solides , liquides ou gazeux de transmettre les vibrations sonores , ou de résonner, est un autre moyen de démontrer leur élasticité et par suite leur compressibilité.

20. Limite d'élasticité des solides. Les corps solides étant susceptibles de perdre en partie leur élasticité , et cette perte ne pouvant provenir que d’un dérangement , d’une altération moléculaires , il importe , dans les arts , de ne point les soumettre à des efforts de traction ou d e pression qui dépassent certaines limites.

Par exemple , l’expérience apprend que , sous un effort surpassant 6 à 7 kilogrammes par millimètre carré de section transversale une barre de fer . tirée dans le sens de sa longueur , commence à perdre son élasticité , et qu’elle se sépare ou se rompt sous une pression de So à 40 kilog. I! en est de même do tous les corps ; ils perdent leur élasticité sous un effort bien moindre que celui qui occasionne leur rupture : le fer , la fonte de fer , les bois de chêne et de sapin, qui se rompent seulement sous des tractions de 35 , de 13 , de 9 kilog. environ par millimètre carré de leur section transversale , commencent à perdre de leur élasticité sous des efforts de 6 , de 3 , de 2 kilog. environ. Ainsi , un barreau de fer d’un centimètre ou de 10 milîim. de côté, ayant par conséquent 100 millim. carrés de section , pourra perdre de son élasticité , si on le tire avec un effort longitudinal qui excède 600 kilog. , quoiqu’il ne se rompe réellement que sous une traction 5 à 6 fois plus grande. En deçà des lumtes dont il s’agit , l’élasticité restant parfaite lll) , les allongements sont proportionnels aux efforts de traction.

Dilatabilité des corps.

21. La dilatabilité est la propriété qu’ont les corps d’augmenter de volume ou de se dilater quand on les chauffe, d’en diminuer ou de se contracter quand on les refroidit, de reprendre ieur volume primitif quand on les ramène au même degré de chaleur.

Gaz. Ils sont de tous les corps ceux qui se dilatent le plus par la chaleur. Q n prouve la dilatabilité de l’air au moyen du thermoscope de Rumfort, qui cdns!àt^(Pl. 1, Fig- 2) dans deux boules de verre, closes, remplies de ce fluide e| communiquant entre elies'par un tube horizontal dont le milieu est

occupe par une goutte d'esprit de vin coloré. La chaleur de la main suffit pour dilater l’air de ia boule dont or S’approche, ce qui refouie la huile d’esprit de vin dans i’autre boule. En éloignant ia main , le vouime de iair diminue , et la bulle revient à sa place primitive.

22. Liquides; thermomètres. L eau et les liquides en généras sont aussi dilatables par la chaleur ; c’est ce que démontré le thermomètre , instrument connu de tout le monde, et qui consiste (PI. I, Fig- en un tube de verre, terminé vers le bas par une boule, fermé par le haut et rempli en partie d’un liquide qui est ordinairement du mercure, parce que ce métal jouit de plusieurs qualités essentielles que n’ont pas tes autres liquides. Le verre étant très-peu dilatable et les liquides l’étant beaucoup , on conçoit que la moindre chaleur doit faire monter le niveau supérieur de ces derniers Se iung du tube , comme îe moindre refroidissement doit le faire descendre. On gradue l 'échelle du thermomètre en observant successivement Sa hauteur du liquide quand on plonge l’instrument dans l’eau bouillante et dans ia giace fondante , deux degrés de chaleur qui sont constants et faciles a reproduire : S’espace compris entre ces deux positions du liquide est ordinairement cuvisé en 100 parties égaies, dont chacune indique les degrés intermédiaires ae la chaleur; c’est pourquoi on nomme ces thermomètres, thermomètres centigrades. Certains thermomètres sont divisés seulement en bO parties égaies , ce sont ceux dits de Réaumur ; dans les uns et dans les autres, la division est prolongée au-dessous du point qui répond à la chaleur ae la glace fondante et qu’on nomme le zéro de l’échelle ; cette division représente ies degrés de froid dans le langage ordinaire, et 1 on .nomme température d un corps le nombre des degrés du thermomètre , qui répondent à sa chaleur.

28. Solides; pyromètres. Les corps solides se dilatent beaucoup moins que les liquides et les gaz; leur dilatation est cependant rendue sensible lorsqu’on augmente suffisamment l’une de leurs dimensions. — Une barre ae métal, ajustée d’abord entre deux talons (PI. I , r ig. 4), n y peut puis entrer quand on l’a échauffée à un certain degré. — O 11 construit sur ce principe des instruments qui servent à mesurer la chaleur de nos foyers les ptus ardents, de même que les thermomètres servent à mesurer les températures ordinaires : on les nomme pyromètres.

24. Notions sur le calorique. Dans ces phénomènes , le calorique ou la chaleur se comporte, à l’égard des corps, absolument comme les liquides qui, en se logeant dans leurs interstices ou pores, T es font gonfler (11). En comprimant ou diminuant le volume des corps par un moyen mécanique quelconque, on en soutire une certaine quantité de chaleur qui devient très-sensible quand ia compression a été suffisamment brusque et forte. — C'est ainsi qu’en frappant ou frottant violemment le fer, on finit par l’échauffer, et qu’en comprimant brusquement iair dans un briquet pnetiTha’ique ,

mécanique industrielle.

il s en aégage assez de chaleur pour enflammer de l’amadou. — Lorsque la compression se fait lentement, la chaleur ou le calorique s’écoule, se dégage u une manière insensible. — Réciproquement , on observe que , quand un corps augmente de volume par une cause quelconque, il se refroidit, il enlève cie la chaleur aux corps environnants : ainsi, dans l’expérience rapportée la , lair se refroidit ou baisse de température quand on soulève le piston, et il refroidit aussi ie tube qui le renferme.

23. Application de la dilatabilité aux arts. La propriété qu’ont en particulier les métaux de changer de volume par la chaleur et par la traction ou la compression , a été mise à profit dans les arts. — C’est ainsi que M. ülolard est parvenu , au moyen de tirants ers fer alternativement chauffés , puis refroidis et hannés chaque fois au moyen d’un écrou, à rapprocher et à remettre, dans leur à-plomb, les murs du Conservatoire des arts et métiers cie i ans; c est encore ainsi que l’on a consolidé la coupole de St. -Pierre de Rome , par un cercie de fer ; qu on unit entre elles les jaiites des roues de voiture, et qu on frette une fouie de corps, en les enveloppant avec force, de bandes de fer placées à chaud. Qn conçoit, en effet, que ie métal, venant a se refroidir et tenaant à rentrer sur lui-même, fait effort contre les obstacles qu on lui a présentés, de la même manière (17) que s’ii avait été réellement aliongé par une forte traction.

En se rappelant la dilatabilité des métaux, on évitera une foule de fautes dans ies constructions. — On évitera, par exemple , de sceiier à leurs extrémués aes barres métadiques d’une certaine longueur, et dont ie raccourcissement ou 1 allongement serait nuisible; on laissera à toutes les pièces le jeu et la liberté nécessaires : ces précautions sont particulièrement indispensables dans i établissement des lisses en fer des grands ponis , dans celui des tuyaux de conduite en fonte des fontaines, etc.

26. Résultats d’expériences. De 0 à 100° centigrades, failongement d’une

barre de 1 mètre est, pour

met.

L’acier, de o,ooi2j

Le fer, de 0,00122

Le cuivre rouge, de 0,00172

Le cuivre jaune, de 0,001 88

Le verre, de ...... . 0,00087

L'allongement est à très-peu près constant d'un degré à l’autre, pour l’intervalle de 0 à 100° du thermomètre; mais il n’en est pas ainsi à quelque distance au-deîà.

D’apres les beiies expériences de M. Gav Lussac, la dilatation ou l’aup-mentation de volume de l’air et de tous ies gaz, pour chaque degré du thermomètre centigrade , est de 0,00873 de leur volume à zéro, la pres-

sion restant constante ou ia même (1-4 et lo) : ainsi, par exemple, le volume d’un gaz à zéro étant l" 10 , à 60° centigrades, ii sera i mc -i- — l“=,22o,

si ia pression n’a pas changé.

Ides de la constitution intime des corps.

27. 11 résulte, de tout ce qui précède , que les corps se composent d'atomes inaltérables, indivisibles et dont la petitesse est telle qu’ils échappent toul-à-fait à nos sens ; que ces atomes sont séparés les uns des autres par des intervalles plus ou moins grands , et qui sont susceptibles de varier dans différentes circonstances ; qu’enfin ces mêmes atomes résistent aussi bien aux causes extérieures qui tendent à les rapprocher qu’à celles qui tendent à les désunir; ce qui porte à supposer entre les atomes voisins, des actions réciproques nommées attraction et répulsion. — Sans ces actions, les corps ressembleraient à des monceaux de poussière privés de consistance.

28. Attractions , répulsions moléculaires. Les effets de l’attraction moléculaire se nomment, selon les cas, affinité , adhésion, adhérence , cohésion , cohérence /ils se manifestent dans une infinité de circonstances, tant pour les liquides que pour les solides. Quant à la répulsion , elle est évidente dans les gaz dont les molécules se repoussent constamment, et tendent à s’échapper en tous sens : on s’accorde à supposer que le calorique latent ou la chaleur naturellement emprisonnée dans les corps , est la cause de la répulsion moléculaire, et que, sans cette chaleur , ils seraient tous à l’état solide.

29. Attractions a distance. L’attraction et la répulsion dont il s’agit n’ont lieu qu’entre les molécules voisines d’un même corps , ou au contact immédiat de deux corps différents; il existe d’autres genres d’actions qui s’exercent de corps à corps et à des distances quelconques : telles sont V attraction ou pesanteur universelle qu’on nomme aussi gravité , gravitation , les attractions et répulsions magnétiques , électriques , etc. La pesanteur, considérée dans les corps qu’attire notre globe, est la seule qui puisse nous intéresser ici, parce qu’elle joue un rôle essentiel dans tous les phénomènes de la Mécanique industrielle.

De la pesanteur et de ses effets.

30. Tous les corps tendent à tomber ou tombent sur la terre , quand ils cessent d’ètre soutenus, en suivant une direction qni , pour chaque lieu, est celle de la verticale indiquée par le fil à plomb ; cette direction , comme on ie sait par expérience et comme nous le démontrerons directement plus tard , est perpendiculaire à la surface des eaux tranquilles , qui se nomme n ireau ; prolongée suffisamment vers le bas, elle va passer par le centre du globe terrestre : c’est là un des effets sensibles de l'attraction de ce globe sur les corps placés à sa surface. Mais si, au lieu d’être abandonné à luiniême, un corps est soutenu par un obstacle, par un fii , je suppose, il pèse sur l’obstacle , sur le ni ; et ce second effet, ce résultat de l’attraction terrestre, est ce qu’on nomme le pjoids du corps : les poids d’ailleurs se corn-

MÉCANIQUE INDUSTRIELLE, parant entre eux et se mesurent au moyen d’instruments dont l’usage est généralement connu, et dont nous apprécierons les qualités essentielles quand nous aurons acquis les notions de Mécanique nécessaires.

31. Lnités des poids. Le poids qui a été pris pour unité de mesure, en France, se nomme gramme: 10 grammes, -100 grammes, 1000 grammes font un décagramme, un hectogramme, un kilogramme; 100 kilogrammes font un quintal métrique , et 1000 kilogrammes forment ce qu’on appelle un tonneau , dans la marine.

Le gramme , le kilogramme , le quintal et le tonneau sont les poids dont on se sert le plus fréquemment pour peser les corps. — On a aussi divisé > dans ces derniers temps, le kilogramme en 2' livres, la livre en 16 onces, etc.; mais il ne faut pas confondre cette livre métrique et légale avec ! ancienne qui est plus faible d’environ f-, le kilogramme valant 2,0429 livres anciennes, ou l’ancienne livre valant seulement Qkiï,4895.

Poids- étalons. Les poids qui servent d’étalons ou de modèles de mesure en France, sont généralement en cuivre pour les petits poids, et en fonte de fer pour les grands ; mais, comme ces étalons peuvent à la longue se perdre ou s’altérer malgré toute leur solidité, on a , pour retrouver au besoin 1 unité de poids avec i’unité de longueur, un moyen très-précis que nous ferons bientôt connaître.

32. Poids absolus et relatifs. Le poids d’une quantité donnée de matière est une chose absolue, invariable, là où l’action de la pesanteur reste la même: on a beau changer, de mille manières différentes, la forme extérieure d’un corps, le diviser en parties, le chauffer, le comprimer, son poids ou le poids total de ses parties ne change pas. — Il n’en est pas ainsi, comme on Ta vu, du volume apparent d’un corps ; ce volume diminue par la compression ou le refroidissement, il augmente par la traction et réchauffement ; d où il résulte que la quantité et le poids de la matière de ce corps, contenu dans un certain volume , dans un mètre cube , par exemple , sont plus grands dans le premier cas , et moindres dans le second ; à plus forte raison, le poids d’un même volume de diverses substances peut-il différer pour toutes ces substances.

33. Densité. Le poids d’un corps, sous l’unité de volume apparent , est ce qu onnommesa densité . — L’or est plus de/isequeîefer, parce qu’un pied cube, ou un mètre cube d’or pèse plus qu’un pied cube ou un mètre cube de fer. Le cuivre à froid, le cuivre battu ou écroui est plus dense que le cuivre à chaud, le cuivre fondu ou coulé. Gn dit d’un corps que sa densité est uniforme, , constante ou qu’il est homogène , quand la densité, le poids de ses molécules ou de chacun des volumes égaux et infiniment petits dont il se compose, est le même pour tous.

34. Densité de l'eau , fixation de l’unité de poids. Par des expériences trèssoignées, les physiciens ont reconnu que la densité de l’eau pure ou distillée

est la plus grande possible ou à son maximum , à une température (22) d’environ 4° au-dessus du 0 du thermomètre centigrade. C’est ce maximum de densité qui a servi pour établir , d’une manière invariable , 1 unité de poids en France, au moyen de l’unité cubique : on a pris pour un gramme , le poids d’un centimètre cube d’eau ramenée a cet état. En conséquence , le kilogramme équivaut au poids d’un litre ou décimètre cube de cette eau , le quintal métrique à celui d’un hectolitre , et le tonneau ou 1000 kilogrammes à celui d’un mètre cube. — Dansles applications de la Mécanique industrielle aux arts, nous pourrons, sans inconvénient, supposer que la densité de l’eau ordinaire et non mélangée, est de 1000 kilogrammes pour un mètre cube, quelle que soit la température de l’air.

33. La pesanteur spécifique ou mieux le poids spécifique d’une substance solide ou liquide, est sa densité comparée à celle de l’eau distillée, prise pour unité , c’est-à-dire le rapport de sa densité à celle de cette dernière. Ainsi la densité de cette eau étant 1 , le poids spécifique de l’or coulé est de 19,238, parce qu’un pied cube ou un mètre cube d’or pèse 19,258 fois autant qu’un pied cube ou un mètre cube d’eau. Sachant que la densité ou le poids du mètre cube d’eau est de -1000 kil. , et ayant le poids spécifique d’une autre substance, on calculera, par les règles de la Géométrie, le poids d’un volume quelconque de cette même substance. — Exemple : un lingot d’or, fondu ou coulé, de 3 centimètres de largeur, 4 cent, de longueur et 2 cent, d’épaisseur, ou de 40 centimètres cubes, pèse 40 fois 19,238 X 1 S ram =77Qg ram ,§52 ou 0 kil ,7708, puisque le poids du centimètre cube d’eau pure est de lgram ou 0 kil ,00l. Tel est l’usage de la table suivante.

Table des poids spécifiques des principaux corps solides et liquides à 0° de température , donnant le poids du mètre cube de chaque substance , quand on multiplie les nombres par 100G ki! , densité de Veau.

SOUDES.

t laminé

Plomb coulé

Platine. < .

j purifie

Argent' coulé

( forgé

Cuivre en fil

° r ' ' ‘ j coulé

Cuivre rouge coulé ....

Acier non écroui.

Houille compacte. . .

Bois de hêtre

Etain coulé.

Frêne.

Bois d’orme

Zinc coulé

Sapin jaune

Chaux carbonatée cristalée.

Glace

Chaux sulfatée cris talée. . .

Tilleul

Peuplier ordinaire.

Terre blanc de St-Gobain. .