ACIDES
de température
de
relative au
corrigée oa gain de
observée.
l'expérience.
temps.
température.
Acide nitrique
— acétique
— chlorliydrique
— cyanbydrique.
— iodliydrique. .
L'acide cyanbydrique fait aussi exception à la loi 5 car , avec la potasse, la soude , la baryte et l'ammoniaque , il dégage près de 3** de moins que les autres acides.
Voici un des cas dans lequel M. Andrews n'a pas trouvé de chaleur, quand un sel neutre se change en un sel acide :
23 gr. d'une solution de potasse caustique, contenant 0 gr. 353 d'alcali, furent mêlés avec 7 gr. d'une dissolution d'acide oxalique
coBtenant O gr. 271 diacide féel. Jm température , après le pelage, s'éleva de 3**, 17.
31 gr. de dissolution d'oxalate neutre de potasse , contenant 0 gr., Q24 de sel, mêlés avec 9 gr. d'une dissolution d'acide oxalique, contenant Q gr. 271 d'acide réel, ne doQnèreiit lieu à aucun dégageaient de chaleur appréciable.
Quant à la troisième loi, elle a été vérifiée en transformant les phosphates et arséniates neutres alcalins en sous-phosphates et en sous-arséniates.
Nous ne poursuivrons pas p)us loin l'examen du travail de M. Andrews; nous ferons seulement remarquer que les lois qu'il a trouvées, quoique présentant quelquefois des écarts considérables, se vérifient cependant dans un certaip nombre de cas. Il pourrait se faire néanmoins qu'en variant les expériences, et se mettant en garde con^ tr^ toutes les causes d'erreur, on parvint à trou ver de légères différea- .ces entre les nombres obtenus pour la quantité de chaleur produite dans la combinaison des bases avec les acides, de manière à établir de^ catégories qui ôteraient aux lois précédentes de leur généralité.
Une question se présente ici; elle est relative à l'origine électrique que l'on peut attribuer à la chaleur dégagée dans les actions chimiques. Les rapports sont tels entre ces deux agents, qu'on doit les chercher dans toutes les circonstances.
M. Joule s'en est occupé, en essayant de remonter à l'origine de la phaleur dans la combustion, et s'est servi pour cela d'un calorimètre particulier qu'il a décrit ( PhiL mag,, février 1842 ). Voici les résultats que lui a donnés la chaleur dégagé^ par la combustion du zinc, |du fer, du potassium et de l'hydrogène :
La chaleur dégagée dans la combustion de 32,3 grains (poids angl.) de ziqc peut élever la température d'une livre d'eau de 10o,8 Fahr.
28 grains de fer, en brûlant, élèvent la tiempératqre d'une livre d'eau de 9,48 F.
La chaleur dégagée pendant la conversion en pptçsse de 40 grains de potassium, élève la température d'une livre d'eau de 19<»,6 F*
Un grain d'hydrogène , en brûlant, dégage assez de chaleur pour éleverde 8,36 F. là température d'une livre d'eau.
M. Joule a établi de la manière suivante les rapports entre ces résultats, et ceux relatifs à la résistance que présentent les corps, quand ils livrent passage à l'électricité. Par des expériences antérieures , il avait montré que les intensités des affinités qui unissent l'oxygène au zinc , au fer, au potassium et à l'hydrogène gazeux, sont çpmpie U»
536 THÀITÉ DE PHYSIQUE.
nombres 1,32, 1,18, 2,05 et 1. Or, comme les quantités proportionnelles de chaleur produites par la combustion des équivalents de ces coi'ps sont, d'après les expériences du physicien anglais ( § 47, 48 et 49 du mémoire déjà cité), 10^8, 9o48, 17*»6 et 8°,36; oubien conune 1,29, 1,13, 2,105 etl, rapports qui diffèrent très-peu des précédents, il en a conclu que les quantités de chaleur dégagée par la combustion des corps, étaient proportionnelles aux intensités de leur affinité pour l'oxygène. D'un autre côté, M. Joule, dans d'autres expériences que nous ne pouvons pas encore rapporter, a établi que cette loi s'obtient encore avec un courant voltaïque, dont l'action dégage de la chaleur qui est produite par la résistance à la conductibilité; c'est en conséquence de cette comparaison qu'il a considéré la chaleur de la combustion comme ayant une semblable origine. Pour ajouter une nouvelle preuve en faveur de son opinion, il a déduit des quantités de chaleur dégagée par le mouvement d'un courant dans un fil métallique de résistance connue, celles qui, d'après la théorie de la résistance à la conductibilité électrique, sont produites par la combustion des corps.
Or, M. Joule a trouvé par l'expérience , comme on l'a dît précédemment, que les quantités de chaleur dégagée par la combustion des équivalents des corps devraient, d'après les vues exposées touchant la résistance à la conductibilité électrique, être proportionnelles aux intensités de leur afânité pour l'oxygène. Ces intensités sont comme les nombres 1,32, 1,18, 2,05 et 1, pour le zinc, le fer, le potassium et rhydrogène. Il en résulte qu'on aura 13^83, 12*»,36, 21*47, 10*^47 pour les quantités de chaleur produite dans la combustion de 32,3 grains de zinc, 28 grains de fer, 40 grains de potassium et un grain d'hydrogène. Si l'on compare ces résultats théoriques avec ceux précédemment indiqués, on verra que les premiers dépassent ceux-ci d'un quart. M. Joule pense que cette di^érence ne doit pas empêcher de regarder comme s'accordant ensemble , les résultats de Texpérience avec ceux du calcul, attendu la difficulté qu'il y a d'éviter les pertes de chaleur dans le mode d'expérimentation qu'il a employé. Il regarde donc comme démontré que la chaleur dégagée dans la combustion dont le résultat est la formation d'un électrolyte, est produite par la résistance qu'éprouve l'électricité à passer de l'oxygène dans le corps combustible, au moment de la combinaison. Il est à désirer que la loi trouvée par M. Joule se vérifie dans un plus grand nombre d'exempies que ceux qu'il a choisis, ainsi que dans toutes les actions chimimiques. Au surplus, nous reviendrons sur cette question en traitant
CHALEUB. 597
des effets physfqaes qui accompagnent les décompositions chimiques. Si de nouvelles expériences viennent à l'appui de cette loi^ les vues de Davy et de M. Berzélius sur les rapports existant entre la chaleur et rélectrîcité, seraient encore appuyées sur de nouveaux faits, et il serait bien difficile de ne pas admettre alors que la chaleur dégagée dans la réaction de deux corps l'un sur l'autre , ne fût pas produite par la résistance qu'éprouvent les deux fluides en parcourant ces deux corps pour se recombiner.
Du dégagement de la chaleur dans .les actions moléculaires.
Tout corps solide , à l'instant où il est mouillé par un liquide, dégage de la chaleur; ce fait est très- important en ce qu'il a de l'analogie avec l'effet produit quand les affinités exercent leur action. M. Pouillet, qui s'est beaucoup occupé de cette question , a fait une série d'expériences dont nous allons indiquer les principaux résultats.
Pour rendre sensibles les effets de la chaleur à l'instant où un corps solide est mouillé alors que la capillarité exerce seule son action, il faut que les substances soient réduites en poudre, afin de multiplier les points de contact du liquide et du solide. On trouve de grandes différences dans les résultats, suivant la nature des substances ; dans quelques cas , la température monte jusqu'à 10^, tandis que dans d'autres, et c'est le plus souvent, elle n'est que de un quart ou d'un cinquième de degré. Les expériences ont été faites avec des thermomètres ordinaires ; on conçoit que l'on aurait eu plus d'avantage à se servir d'appareils thermo-électriques, qui accusent les effets de chaleur à l'instant où celle-ci est produite , et avant que l'air et les corps environnants en aient absorbé une partie. Nous allons entrer dans quelques détails sur la production de ce phénomène, en raison de sa connexité avec la capillarité.
Pour donner plus de sensibilité à ces thermomètres , M. Pouillet en a employé dont le réservoir était de 4 à .5 centimètres de longueur et de 1 à 2 centimètres de diamètre. La tige avait 3 ou 4 décimètres de longueur , et le diamètre intérieur était si fin qu'on apercevait difficilement la colonne de mercurje; pour la bien voir, il fallait placer entre elle et le verre un corps blanc translucide sur lequel elle se projetait. En réduisant les substances en poussière, nonseulement on multiplie les points de contact de la substance avec le liquide, mais on favorise encore l'action capillaire, et par suite le dégagement de chaleur. Il faut s'assurer, avant de commencer, que
fis TBAITB DIS PHYSIQUE.
i£9 /Qprpf 8Q^de9 jou liguées , ainsi que les vases , aient ezayolemeat la même ten^pérature. On remplit cette condition en expériigentant dans des lieu^ip où celle-ci varie peu, comme dans une cave 4 7 ou s mètres au-dessous du sol , et en ayant Tattention d*y laisser 1|3S corps pendant un tempe suffisant pour qu'ils puissent prendre la températi|re du milieu ambiant ; il faut aussi qu'ils soient très-secs , car, 3'iJs étaient déjà recouverts d'une légère couche d'eau hygrométrique, l'effet serait nul. On doit éviter, en outre, le frottement dp thermomètre sur les poudres , d où résulterait nécessairement de la chaleur. En opérant ainsi, on observe que le thermomètre monte pendant 2 à i'y puis redescend lentement pour revenir à la température ordinaire.
Quand on pense à la masse considérable du cylindre à mercure, qu'il s'agit d'échauffer pour observer des effets de chaleur auxquels donnent lieu les actions capillaires , on conçoit de suite les avantages que l'on retirerait en substituant au thermomètre une aiguille mixte, fer et cuivre, en rapport avec un multiplicateur, recouverte de gomme laque pour éviter Faction chimique des liquides sur chaque métal, et plaçant les points de jonction dans le vase où l'oq opère. Les corps soumis jusqu'ici à l'expérience sont le fer, le bismuth, l'antimoine, et les métaux qui peuvent être i^uits facilement en limaille ^iine, les terres, les oxydes métalliques, le verre, la brique, la porcelaine et l'argile. Les liquides employés à mouiller ces corps sont l'eau distillée, Thuile, l'alcool, l'éther acétique et Thuile essentielle de térébenthine. On trouve d'abord que l'élévation de température est à peu près la même pour la plupart des solides avec le même liquide, et pour le même solide avec les différents liquides. Les plus faibles élévations de température sont de ^ à ^ de degré, et les plus fortes vont à peu près à un | degré centigrade ; avec l'huile, l'effet est un peu moindre qu'avec l'eau, l'alcool et l'éther.
Il y a également production de chaleur dans l'absorption. Si ron prend un tissu organisé quelconque, sec et réduit en fragments, et qu'on le jette dans de l'eau, le thermomètre monte sensiblement; quand le tissu est très-sec , l'élévation de température est de plusieurs degrés. On a soumis ainsi successivement à l'expérience, parmi les substances végétales, le charbon , l'amidon, les écorces, etc., et parmi les substances animales, la soie , la laine, l'éponge, les cheveux, les peaux, etc.; l'élévation de température n'a jamais été au-dessous de T; avec l'amidon , la racine de réglisse et des membranes très-minces d'instestins de mouton, on n'a jamais eu moins de lO"". Sans parler
CHÀIEDB.
de la cause immédiate du phénomène, noys nous bornerons à constater son existence. Les tableaux suivants indiquent les résultats obtenus.
Tableau du dégagement de la chaleur produit par les substances
inorganiques.
NOMS des substances.
Élévation de température en degrés du thermomètre centigrade quaud les substances sont mouillées par
Verre
Fer
Cuirre. . . .
Zinc
Bismuth . . .
Antimoine.
Étain
Porcelaine.
Brique. . . .
Argile ....
Silice
Alnmine. .
pxyde de fer.
Peroxyde de manganèse.
Oxyde de zinc
Deutoxyde de cuivre. . . .
Litharge
Oxyde de chrome
Soufre
L*eau.
o,a58 o,ai5 0,195 o,a34 o,23o 0,2a I 0,3 10 0,549 0,57a 0,940 0,3 5o o,ao4 o,aia 0,286 o,3o7 0,198 o,aai 0,241 0,160
U-buile.
e,{K>8 o,aaq Oj2a5
Pja54 0,493
0,148 o,ai5 0,166 0,219 o, a63 0,1 53
L'alcool.
o,a46 o,3o8o,3a9 o,53o . o,3aa 6,867 0)248 0,217
o,3oo
L*éther acétique.
Nous voyons par ces résultats que l'élévation de température est à peu près la même pour les différents solides avec le même liquide, et qu'il en est fréquemment de même pour le même solide avec différents liquides. •
40 TKÂITi DB PHYSIQtrS.
Tableau du dégagement de la chaleur produit par les mbstancei ùrganiguei.
«OMS de> igbslancei.
ËUivuilon de (FmpErDture quand 1e« 1 îUbslancp» abBorbeol. |
L'tsu.
L'hnile,
L'alcool.
L'ïlher accCiqoe
10, ÎO (,i6
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Ces résultats nous montrent que tes substances organiques dégagent plus de <;haleur quand elles sont mouillées par des liquides qae celles qui ne le sont pas, et qu'il n'existe pas de rapport entre les quantités de chaleur produiles par la même substance et les différeuls liquides.
FIN DU PBEUIER VOLCSIE,
