G TRAITÉ DE PHYSIQUE

indiquer des faibles variations de température. Le thermoscope de Rumfort se compose d'un tube capillaire, dont les deux extrémités recourbées verticalement sont terminées par deux boules fermées de même dimension, et remplies d'air; une petite colonne de mercure est introduite dans le tube borizontal; l'appareil est disposé pour que cette colonne de mercure, qui sert d'index, soit au milieu ; quand les deux boules ont la même température , dès l'instant qu'une des boules reçoit plus de chaleur que l'autre , l'air qu'elle renferme se dilate, et l'index est chassé vers l'autre boule. On gradue les thermoscopes, en prenant pour point de départ le point où se trouve l'index quand les deux boules ont la même température, et on plonge une des boules dans de l'eau dont la température et celle de l'air sont connues; on note les points où l'index s'arrête , et l'on divise l'intervalle entre les deux points en parties égales; chaque division exprime une fonction de la différence entre la température de l'eau et celle de l'air.

Leslie qui , en même temps que Rumfort, imagina aussi un thermoscope auquel il donna le nom de thermomètre différentiel, recouvrit une des boules d'une couche d'or ou d'argent, afin que les rayons de chaleur qui pourraient arriver dessus fussent réfléchis. Cet appareil peut servir à obtenir des mesures exactes.

Les thermomètres métalliques sont peu employés; leur forme est très-variée; le principe général repose sur rallongement d'une lame de métal fixée par une de ses extrémités contre un corps dont la dilatation est beaucoup plus petite que la sienne , et dont l'autre extrémité repose sur un système de lames qui font mouvoir, à mesure que la lame se charge, l'aiguille d'un cadran dont les divisions sont exprimées en fonctions des degrés d'un thermomètre ordinaire. On doit à M. Bréguet un thermomètre métallique d'une grande sensibilité; il se compose de trois lames métalliques, d'inégale dilatabilité (or, argent, platine), réunies entre elles d'une manière invariable, et formant une hélice cylindrique; les lames sont disposées de telle manière que celle qui se dilate le moins se trouve dans la concavité de la courbure. L'une des extrémités de cette hélice est fixe, et l'autre est munie d'une aiguille qui indique, par ses mouvements, de combien le système s'est tordu ou détordu par suite des changements de température et de l'inégalité de dilatation du platine et de l'argent. Ces lames sont réunies par une forte pression ; néanmoins M. Bréguet aurait pu supprimer la lame d'or. L'expérience prouve que les arcs décrits par l'aiguille sont proportionnels aux variations de température ; rien n'est plus simple que de comparer la marche de ce thermo-

mètre avec celle du thermomètre ordinaire. Borda employa, dans la mesure d'un arc du méridien de la France, un thermomètre métallique très-simple, et dont on peut voir la description dans le Traité de physique de M. Péclet, t. I, page 541.

Pour évaluer dans les arts la température des fourneaux, ou se sert de pyromètres, qui sont métalliques ou non métalliques. Le pyromètre métallique le plus simple se compose d'une masse de terre cuite, sillonnée d'une rainure dans laquelle s'engage une barre métallique, fixée par une de ses extrémités , et dont l'autre s'appuie sur un petit levier mobile autour d'un point fixe, et dont le bout parcourt un cadran divisé aussitôt que la lame dont le bout est plongé dans le foyer de chaleur se dilate; et comme la masse d'argile se dilate beaucoup moins que le métal , les effets obtenus sont dus presque entièrement à la dilatation du métal.

Parmi les pyromètres non métalliques, nous citerons celui de Wegwood, qui est le plus généralement employé. Son usage repose sur la propriété que possède l'argile d'éprouver un retrait après avoir été chauffée, retrait d'autant plus grand que la température a été plus élevée ; mais on ignore la loi de ce retrait. Ce pyromètre se compose d'une plaque de cuivre sur laquelle sont fixées trois barres du même métal, inclinées entre elles, de telle manière que l'intervalle de deux de ces lames soit égal à celui que formerait le prolongement de l'une d'elles et de la troisième ; l'une de ces barres porte une échelle divisée en 240°. Ces intervalles sont destinés à recevoir de petits cônes tronqués en argile cuite à la chaleur rouge, et aboutissant au zéro de la division. Quand on veut opérer, on introduit plusieurs de ces petits cônes dans le foyer de chaleur, et on juge du retrait en les introduisant dans les intervalles. Tous les cônes doivent être fabriqués avec une argile homogène. Par ce moyen, on ne peut obtenir que des approximations , car on ignore si le retrait est proportionnel à la température. Le zéro du pyromètre correspond à 580°, 55 du thermomètre centigrade.

Il existe encore d'autres thermomètres qui sont employés dans différents cas; nous voulons parler des thermomètres à maxima et à minima; leur usage exigerait que nous entrassions dans des détails de construction que nous ne pouvons donner ici. Nous renvoyons pour cela aux Traités de physique. Ts'ous nous bornerons seulement à dire que ces thermomètres servent à faire connaître le maximum ou le minimum de chaleur dans les variations de température qui ont lieu pendant un certain temps.

Passons à la dilatation des gi«. MM, Gay-Liissac et Dalton avaient avancé presque en même temps , et sans pourtant se comuniquer leurs travaux, que tous les gaz se dilataient également à la même température de 0° à 100°. Suivant le premier, la dilatation correspondante à 1" du Ihermomètre centigrade était de oh ^^ ^^^^' volume à zéro ; le même résultat fut obtenu par Petit et Dulong : ce coefficient de dilatation fut considéré comme inexact par M. Rudberg qui trouva 0,00365, au lieu de 0,00375. MM. Maguus et Regnault reprirent cette question , mais en évitant les causes d'erreurs négligées par plusieurs de leurs prédécesseurs , et obtinrent 0,003665. Au moyen de cette nouvelle détermination , l'ancien coefficient de dilatation de l'air se trouverait trop fort de ^7. M. Regnault pensant que l'on ne pouvait plus regarder comme démontré que tous les gaz eussent le même coefficient de dilatation, fit en conséquence de nouvelles expériences pour trouver le coefficient de dilatation de l'azote, de l'hydrogène, de l'oxyde de carbone, des aci- , des carbonique et sulfureux, du cyanogène, du protoxyde d'azote, de l'acide chlorbydrique et de l'ammoniaque; il reconnut que l'azote, l'hydrogène, l'oxyde de carbone avaient sensiblement le même coefficient de dilatation que l'air, dans les circonstances ou les expériences avaient été faites , c'est-à-dire , les gaz se trouvant sous la pression atmosphérique quand ils étaient à la température de l'eau bouillante, et sous une pression de 550™°^ quand ils étaient à la température de la glace fondante ; que, dans les mêmes circonstances, l'acide carbonique, le protoxyde d'azote, le cyanogène présentaient, au contraire, un coefficient de dilatation plus fort; le premier étant égal à 0,003689, ïe deuxième à 0,003676, le troisième à 0,00368; que le coefficient du gaz acide sulfureux était plus fort que ceux obtenus pour les premiers gaz. Les expériences de M. Regnault tendent donc à établir que les gaz, dans les mêmes circonstances, n'ont pas le même coefficient de dilatation; ce coefficient variant de 0,003665 à 0,003685 dans les circonstances susmentionnées.

Les expériences ayant été faites entre les points fixes du thermomètre et sous des pressions peu différentes de celle de l'atmosphère, M. Regnault les a recommencées sous des pressions très - différentes, d'abord plus faibles que celle ordinaire de l'atmosphère, ensuite sous une pression beaucoup plus forte ; voici les conséquences auxquelles il a été conduit : La loi admise par les physiciens, savoir, que l'air se dilate de la même fraction de son volume à 0", quelle que soit d'ailleurs sa densité , n'est pas exacte. L'air se dilate entre

INTBODUCTION HISTORIQUE- — CHALEUR. ITJ

les mêmes limites de température , de quantités qui sont d'autant plus considérables que la densité est plus grande.

Ces expériences ne confirment pas les lois fondamentales admises par tous les physiciens, savoir :

1" Tous les gaz se dilatent de la même quantité entre les mêmes limites de température.

2° La dilatation d'un même gaz entre les mêmes limites de temps est indépendante de la densité primitive du gaz.

M. Regnault ne pense pas néanmoins que ces lois doivent être bannies de la physique; suivant lui, elles sont vraies à la limite, c'est-à-dire, lorsqu'on prend les gaz dans leur plus grand état de dilatation, et quand leur état gazeux est parfait.

Capacités calorifiques , ou chaleurs spécifiques.

Deux corps quelconques n'exigent pas la même quantité de chaleur pour être élevés à la môme température; le rapport des quantités de chaleur employées dans cette circonstance^ a occupé et occupe encore les physiciens. Blake observa le premier que lorsque la chaleur liquéfie un solide, ou qu'elle gazéifie un liquide, le liquide ou la vapeur n'étaient pas plus chauds que le liquide ou le solide qui les avait produits, quoiqu'il y ait eu une grande quantité de chaleur employée à produire un ei'fet semblable. Il en conclut que la chaleur dépensée devenait chaleur latente, et servait à maintenir le nouvel état; il prouva effectivement que cette chaleur redevenait libre, quand la vapeur se condensait ou que le liquide se solidifiait. Peu de temps après on s'occupa des chaleurs spécifiques des corps, c'est-à-dire, des quantités de chaleur nécessaires pour élever leur température d'un même nombre de degrés; c'est cette propriété qui a fait dire à quelques philosophes, conformément aux idées de Newton, que la chaleur, ainsi que la lumière, était une substance matérielle. Parmi les physiciens qui se sont occupés de cette question , on doit citer AVilke, Crawford, Gadolin, Meyer, Dalton, Lavoisier etLaplace, Diilong et Petit, de la Roche et P>érard , Neumann, Avogadro, Marcet, de la Rive, et enfin M. Regnault.

Trois méthodes ont été employées pour trouver la chaleur spécifique des corps : la méthode des mélanges, celle de la fnsion de la glace ou du calorimètre, et enfin celle du refroidissement, qui est due à Meyer. Les premières expériences qui aient été faites avec le plus de précision, sont dues à Petit et Dulong, qui se servirent du refroidissement; Lavoisier et Laplace, par la méthode

de la fusion de la glace , obtinrent des résultats qui s'éloignaient peu de la vérité. A l'aide de la méthode des mélanges entre des limites de température de 0" à 3ô0°, Petit et Dulong reconnurent ce fait important, que la capacité des corps pour la chaleur, ainsi que la dilatabilité, allaient en augmentant avec la température. Par le procédé de Meyer , ils déterminèrent la chaleur spécifique d'un certain nombre de corps simples, en la comparant aux poids atomiques, et établirent cette loi remarquable, que tous les atomes des corps simples ont exactement la même capacité pour la chaleur; mais à l'époque où cette loi parut , les poids atomiques des corps n'étaient pas bien fixés ; on avait à opter entre plusieurs nombres , et Dulong et Petit crurent devoir prendre précisément les poids atomiques qui convenaient le mieux à la loi qu'ils voulaient produire. Il n'en est plus ainsi aujourd'hui , en raison des progrès de la chimie; aussi la loi annoncée ne se vérifie-t-elle pas , à beaucoup près, d'une manière aussi satisfaisante; car le produit de la chaleur spécifique , par les poids atomiques, au lieu d'être une quantité constante , variant de 3G,75 à 38,30 , varie de 25,53 à 75,18. Il devenait dès lors important de faire de nouvelles expériences, pour voir dans quelles limites la loi de Petit et Dulong devait être admise. C'est le travail qu'a exécuté M. Regnault, non-seulement pour les corps simples , mais encore pour les corps composés , en se servant de la méthode des mélanges , ayant rejeté celle du refroidissement fondée sur des hypothèses qui ne pouvaient être vérifiées : les résultats qu'il a obtenus sont généralement un peu plus forts que ceux de Dulong et Petit. En jetant les yeux sur le tableau qui les renferme , on voit de suite que la loi de la chaleur spécifique des atomes ne se vérifie pas d'une manière absolue ; mais néanmoins M. Regnault l'adopte comme approchant de la vérité, en considérant que les poids atomiques des substances simples sur lesquelles on a opéré, varient de 200 à 1400 , tandis que les produits des poids atomiques , par les chaleurs spécifiques , restent compris entre 38 et 42, limite assez restreinte. Les recherches sur la chaleur spécifique des corps composés, solides et liquides, l'ont conduit à des résultats absolument semblables qui peuvent être ainsi formulés :

1° Dans les corps composés iwifermcmt le même élément électronégatif , et de constitution atomique semblable^ les chaleurs spécifiques sont en raison inverse des poids atomiques.

2° Dans tous les corps composés , de même composition atomique et de composition chimique semblable^ les clialeurs spécifiques sont en raison inverse des poids atomiques. Ces lois ne sont pas complète-

ment d'accord avec le résultat de l'expérience; mais les divergences ne sont pas plus grandes que celles qui se présentent dans la loi dos corps simples, puisqu'elles ne vont pas au delà du dixième au neuvième.

Les recherches relatives à la détermination de la chaleur spécifique des gaz présentent plus de difficultés que celles qui concernent les solides elles liquides, attendu, d'une part, que cette chaleur est toujours très-faible, et que, de l'autre, on peut l'envisager sous deux points de vue : 1° quand la pression reste constante , et que le gaz en s'échauffant peut se dilater ; 2° lorsque le volume reste constant, et que la force élastique augmente avec la température.

Crawford, Laplace, Lavoisier, Leslie et M. Gay-Lussac, ont employé diverses méthodes pour trouver la chaleur spécifique des gaz dans le premier cas ; mais les expériences n'ayant pas été faites avec le degré de précision convenable, l'Académie des sciences crut devoir proposer cette question en prix, qui fut remporté, en 1813, par MM. de la Roche et Bérard. Il résulte de leurs expériences, que les capacités calorifiques des gaz simples, à pression constante et à volumes égaux, sont les mêmes. On est parti de là pour conclure que les atomes des gaz simples, dans les mêmes circonstances, devaient avoir la même capacité , par la raison que les gaz , à la même température et sous la même pression , devaient contenir probablement , pour le même volume, le même nombre d'atomes.

On doit à MM. de la Rive et Marcet la détermination de la chaleur spécifique des gaz, à volume constant, en mesurant le temps du refroidissement ou de réchauffement d'un même volume de gaz renfermé dans la même enveloppe et dans les mêmes circonstances ; mais ce procédé n'a pas été reconnu suffisamment exact , pour que l'on puisse compter complètement sur les résultats obtenus.

A l'aide d'une méthode fondée sur la théorie du son, Dulong détermina le rapport des capacités calorifiques ; ce rapport entre effectivement dans la formule qui donne la vitesse du son dans un gaz. Dès lors, en trouvant le rapport des vitesses , il a pu calculer les rapports des chaleurs spécifiques 5 la vitesse du son dans l'air étant égale à la vitesse théorique multipliée par la racine carrée du rapport de la capacité de l'air à pression constante à la capacité à volume constant, il devenait facile d'en déduire le rapport. C'est ainsi que Dulong a trouvé que le rapport des capacités était, pour l'air, 1,421; pour l'oxygène, 1,415 ; pour l'hydrogène, 1,407; pour le gaz acide carbonique , 1,338; pour l'oxyde de carbone , 1,427 ; pour l'oxyde d'azote,

1,345; et pour le gaz oléfiant, 1,240. On a reconnu depuis que, puisque les capacités à pression constante étaient connues, on pouvait passer à celles à volume constant, en déterminant le rapport des deux capacités. C'est ce qui a été fait au moyen de deux méthodes différentes : la première est due à MM. Clément et Desormes ; la seconde, à Dulong. Les premiers ont déterminé le rapport en question , au moyen de la cliaieur dégagée par une faible compression ; ils ont trouvé pour le rapport des capacités calorifiques de l'air, à pression et à volume constants , 1,35; MM. Gay-Lussac et Welter, au moyen de la même méthode, ont obtenu 1,37244. Ces valeurs s'éloignent de la véritable, qui est 1,42; aussi cette méthode n'est-elle pas susceptible d'une exactitude suffisante.

Plusieurs questions se rattachent à la chaleur spécifique des gaz ; savoir , la chaleur dégagée par leur compression , et les variations de leurs capacités calorifiques. Dans le premier cas, on a trouvé que tous les volumes égaux de fluide élastique, pris à la même température et à la même pression , étant comprimés ou dilatés de la même fraction de leur volume, dégagent ou absorbent la même quantité absolue de chaleur ; dans le second , que les variations de température qui eu résultent, sont eu raison inverse de leurs capacités calorifiques , à volume constant : cette dernière loi est due à Dulong.

M. Gay-Lussac, qui s'est occupé des variations des capacités calorifiques des gaz , a reconnu que le rapport de la capacité calorifique, à pression constante , à la capacité du même gaz , à volume constant , ne change pas avec la pression et la température; il s'est appuyé, pour démontrer cette loi, sur ce fait, que la vitesse du son à Quito, sous une pression de o'",554, est la même que celle qui résulte des expériences faites à Paris, sous une pression de 0'",76. MM. de la Roche et Bérard sont les seuls physiciens qui aient fait des expériences touchant l'influence de la pression sur la capacité calorifique. Ces expériences ont montré que cette capacité augmente avec la pression dans un plus faible rapport que les densités.

Quant à l'influence de la chaleur, M. Gay-Lussac a observé qu'elle augmentait avec la température ; jamais la loi de cette augmentation n'a été déterminée.

Des vapeurs.

Il est une classe de corps dont nous n'avons pas encore parlé , et dont il est important d'étudier les propriétés calorifiques, en raison de leurs applications aux arts : ce sont les vapeurs.

Quand un liquide est abandonné à lui-même, soit dans le vide, soit dans l'air ou dans un gaz quelconque , il se dissipe en plus ou moins de temps sous forme de vapeurs. Quelques corps, tels que les huiles grasses , sont privés de cette propriété; d'autres, comme l'acide sulfurique , exigent que l'on élève leur température ; à la température ordinaire , le mercure laisse échapper des vapeurs.

Si l'on observe la formation des vapeurs , dans le vide , comme l'a fait Dalton , on trouve que le liquide émet instantanément toute la vapeur qu'il peut former, à la température à laquelle on observe; que la force élastique de cette vapeur est indépendante de l'espace qui la renferme ; que la vapeur , sur un excès de liquide , n'augmente ni de densité , ni de force élastique par la pression ; que s'il n'y a pas assez de liquide pour que la vapeur sature tout l'espace, celui-ci se dilate comme un gaz.

La force élastique de la vapeur croît plus rapidement que celle du gaz permanent. De nombreuses expériences ont été faites pour déterminer la tension de la vapeur d'eau à diverses températures. M. Gay- Lussac a trouvé que la tension de la vapeur de la glace est la même que celle de l'eau à la même température. Des tables ont été faites pour donner les tensions de la vapeur depuis — 20'^ jusqu'à + 100°, c'est-à-dire, jusqu'à la température de l'ébullition. Des expériences ont été faites pour connaître la tension de la vapeur d'eau a des températures supérieures à 100", d'abord par Dalton, puis par Clément, et enfin par DulongetM. Arago, qui ont opéré à des pressions supérieures à huit atmosphères , dans des circonstances , par conséquent, où il y allait quelquefois de la vie. Ils ont porté dans leurs expériences, un degré d'exactitude dont on ne peut se faire une idée qu'en étudiant le mémoire qui renferme les résultats de leurs recherches ; mémoire qui parut en 1830, et dans lequel on trouve une table des forces élastiques de la vapeur d'eau et des températures correspondantes, depuis une jusqu'à vingt-quatre atmosphères d'après l'observation, et de vingt-quatre à cinquante par le calcul.

Les vapeurs des différents liquides ont-elles des forces élastiques à des températures également éloignées de celle de leur terme d'ébuUition ? C'est une question que Dalton avait résolue affirmativement ; mais l'exactitude de cette loi ne fut pas confirmée par des expériences subséquentes.

Si l'on cherche le rapport entre le poids d'un certain volume de vapeur et le même volume d'air, à la même pression et à la même température, on trouve que ce rapport est constant pour la même

nature ûe vapeiu". Cette loi suppose que les vapeurs se comportent exactement comme les gaz permanents, quand on fait varier la pression et la température. Cette hypotlièse n'est pas, peut-être, rigoureusement exacte; mais on l'admet jusqu'à ce que l'expérience ait prononcé.

La densité des vapeurs a besoin d'être envisagée souvent sous diverses pressions. On a appelé densité absolue de la vapeur formée par un liquide , le nombre constant qui exprime le rapport de deux volumes égaux de vapeur et d'air, à la même pression et à la même température. Divers procédés ont été imaginés pour déterminer les densités absolues des différentes vapeurs, d'abord par M. Gay- Lussac, puis par M. Dumas; et il résulte des expériences du premier, qu'un gramme d'eau pure produit l',G9G4 de vapeur à 100", sous la pression de 0,'"76. Or, comme un volume d'eau d'un centimètre cube donnerait 1696 centimètres cubes de vapeur , il s'ensuit que la densité de la vapeur à 100° est à celle de l'eau^ comme 1:1696. M. Gay-Lussac, d'une part, et M. Dumas, de l'autre , ont déterminé la densité de diverses vapeurs.

Les capacités calorifiques des vapeurs ont été déterminées comme celles des gaz permanents. On doit à MM. de la Roche et Bérard la détermination de la capacité calorifique de la vapeur d'eau sous une pression de l'",9660.

Le mélange des gaz et des vapeurs produit des phénomènes qui ont été l'objet des investigations des physiciens. Dalton, qui s'est occupé de cette question, a reconnu, 1° que les vapeurs qui se développent dans les gaz , ne saturent pas instantanément l'espace occupé par le gaz; 2° que la force élastique d'un mélange de gaz et de vapeur est égale à la force élastique du gaz , plus celle de la vapeur , qui se développeraient dans le vide, à la même température; 3° que la quantité de vapeur qui se forme dans un gaz est égale à celle qui se formerait dans un même espace vide , à la même température. Il est facile d'expliquer la formation des vapeurs dans les gaz, comme dans le vide, à part le temps de la saturation de l'espace, à cause du défaut de continuité des gaz et de la condition d'homogénéité.

Hygrométrie.

L'hygrométrie se rattache à la question des vapeurs, puisqu'elle a pour but de déterminer les différents degrés d'humidité de l'air à l'aide d'instruments nommés Mjgromètres ou hydroscopes. On a appelé é^a^ hygrométrique de Vair, le rapport entre la quantité de

vapeur cVeaii contenue dans Tair et celle qui s'y trouverait si Tair était entièrement saturé. On emploie différentes méthodes pour mesurer le degré d'humidité de l'air, en s'appuyant sur les principes suivants: 1° l'augmentation de poids de substances ayant une grande affinité pour l'eau ; 2° la quantité d'eau évaporée dans le même temps par la même surface ; 3" le froid produit par l'évaporatiou ; 4" le volume auquel l'air doit étie réduit par la compression pour devenir saturé ; 5" l'abaissement de température que l'air doit éprouver pour atteindre le terme de sa saturation ; enfin , la contraction et la dilatation que certaines substances organiques éprouvent par l'humidité de l'air. Les appareils construits d'après ces principes sont, ainsi que leur usage, décrits dans tous les traités de physique auxquels nous renvoyons; nous mentionnerons seulement un tableau dressé par M. Gay-Lussac, et renfermant les résultats des expériences faites avec l'hygromètre de Saussure , sur la force élastique de la vapeur correspondante aux degrés de l'hygromètre , à la température de 100° centigr., exprimée en centièmes de la tension à saturation. Les résultats consignés dans ce tableau montrent que l'allongement du cheveu n'est pas proportionnel à la quantité d humidité de l'air. A l'aide de ce tableau , il est facile de déterminer le poids de la vapeur renfermée dans un volume d'air donné, quand on connaît la température et le degré de l'hygromètre. Les résultats obtenus à la température de 10" présentent quelque différence avec ceux qu'on aurait à une température plus élevée ; néanmoins on peut s'en servir quand on opère à des températures peu différentes de 10°. On peut encore résoudre diverses questions relatives ù la présence des vapeurs dans l'air.

Des phénomènes produits dans les changements d'état des corps.

Quand les corps changent d'état , il se produit une foule de phénomènes dont la connaissance intéresse au plus haut degré la physique générale et les arts; nous allons tâcher de décrire les plus importants.

Un grand nombre de corps solides dont on élève suffisamment la température, se iiquéiient; dans ce cas, toute la chaleur communiquée devient latente, et n'agit point sur le thermomètre. Les corps qui se liquéfient par une action chimique , perdent une portion de leur chaleur sensible, qui devient chaleur latente; de sorte que le mélange se refroidit. On trouve dans le Traité de phiji>ique de M. Pouilkt, une table qui renferme la température de la fusion de dif-

férents corps *. Ou détermine la chaleur qui devieut lateute , par la même méthode qui sert à trouver la clialeur spécifique. Si le corps passe de l'état liquide à l'état solide , il se produit des effets calorifiques inverses.

L'eau , quand elle se congèle , présente des effets particuliers qui ont été étudiés à diverses époques. Quand un corps se refroidit ,-il se contracte ; l'eau jouit de cette propriété jusqu'à 4° environ , puis audessous de cette température , le volume de l'eau augmente jusqu'au terme de la congélation , où il prend alors un grand accroissement qui est le 0,07 de volume à O". Les physiciens qui se sont occupés de cette question n'ont pas obtenu le maximum de densité au même degré; en effet, Ho bbe trouva, par deux méthodes , 3°, 3 3 et 3°, 88; Traies, 4°,35; Gilpin et Blagden, 3°,88; Lefèvre-Gineau, 4^,44; Hallestrum, 4°,1 ; et M. Despretz, récemment, 4". Ce dernier résultat paraît être exact à yw ^^ degré près.

On a cherché aussi le maximum de densité de diverses dissolutions. Voici les principaux résultats obtenus par M. Despretz :

Toutes les dissnlufions salines , acides^ alcalines ou alcooliques, ont un maximum de densité dont la température s'approche d'autant plus du terme de la congélation que la quantité de matière dissoute est plus grande; ce maximum se produit ensuite à des températures décroissantes au-dessous de celle de ce changement d'état, et ne peut, par conséquent, être observé qu'autant que l'on prend les précautions nécessaires pour refroidir la dissolution au-dessous de la température de la congélation, sans pourtant qu'elle change d'état. La marche du maximum est la même pour tontes les dissolutions ; de plus , il baisse proportionnellement à la quantité de matière dissoute. L'eau n'est pas le seul corps qui atteigne un maximum de condensation avant de se solidifier ; nous citerons encore le bismuth et la fonte de fer.

Toutes les fois que leau est privée d'air, on peut faire descendre sa température jusqu'à — 6", sans qu'elle se congèle; si on la met dans un tube qui ne renferme que de l'air raréfié , et qu'on recouvre sa surface d'huile , on fait descendre le terme de la congélation jusqu'à — 12°.

Un liquide passe à l'état de vapeur, soit par l'action de la chaleur, soit par l'effet de la tension qu'acquièrent les liquides à toutes les températures. Dans le premier cas , le liquide peut se trouver dans un vaisseau ouvert ou dans un vase clos. Si le vaisseau est ouvert,

(*) Tome I, p. 486.

il se produit une foule d'effets qui ont été analysés avec soin et que nous allons rapporter.

1° La température de l'ébullitiou varie avec la pression de l'atmosphère , puisque Tébullition n'a lieu que lorsque la force élastique de la vapeur est égale à cette pression.

2" Si l'ébuliition avait lieu dans des chaudières de dix mètres quarante cent, de hauteur , la tension de la vapeur au fond de la chaudière supportant deux atmosphères , les couches supérieures marqueraient 100° , les couches inférieures, 122°.

3° L'eau entre en ébullition à des températures plus élevées dans des vases de terre et de verre que dans des vaisseaux métalliques ; la différence va quelquefois jusqu'à l°et 1*^,5.

4° Lorsque l'on fait tomber des gouttes de liquide , d'eau par exemple , dans des capsules de platine , d'argent, de fer, chauffées au rouge blanc, il se produit un effet curieux, observé eu 1756 par Leiden Frost : les gouttes se réunissent en une seule , et prennent un mouvement rapide de rotation ; Tévaporation est d'autant plus lente, que la capsule a été plus chauffée. Ce phénomène a également lieu avec l'alcool , l'éther, les huiles essentielles, etc.

S^ Le terme de l'ébuliition de l'eau dépend de la nature des substances qu'elle tient en dissolution; on en a la preuve dans le tableau de l'ébuliition de différents liquides sous la pression ordinaire (*).

Passons à l'ébuliition en vases clos ; voici les principaux effets observés, et qui ont une grande importance pour les arts :

i" La température à laquelle commence l'ébuliition est d'autant plus élevée que la pression est plus grande; dès lors, la force élastique de la vapeur croît dans un certain rapport.

2" La vapeur qui se forme retarde l'ébuliition jusqu'à une certaine température , à laquelle tout le liquide se vaporise. Cette température est celle pour laquelle la densité de la vapeur est égale à la densité du liquide, multipliée par le rapport du volume du liquide à celui du vase. M. Cagniard de la Tour a effectivement trouvé que l'éther se vaporisait en vase clos a 150°, dans un espace moindre que le double de son volume, et qu'il en résultait une pression de soixante-dix atmosphères. D'autres liquides ont présenté le môme phénomène.

La formation de la vapeur est modifiée suivant les circonstances où elle est produite. Nous citerons particulièrement la pression inférieure

(*) Peclet, Traitd de physique, t. I,p. 497. .

à celle de l'atmosphère ; l'exposition des liquides dans des milieux plus ou moins saturés de vapeurs de ces mêmes liquides , et d'où résulte un abaissement de température qui peut aller jusqu'à la congélation. L'évaporation spontanée qui se produit alors dépend de la température de l'air, de l'état hygrométrique de celui-ci, et de son déplacement par des causes quelconques.

La chaleur employée pour maintenir les liquides à l'état de vapeur a été nommée chaleur latente, parce qu'elle maintient l'écartement des molécules. M. Despretz, qui a déterminé la chaleur latente des vapeurs de l'eau, de l'alcool, de l'éther sulfurique et de l'essence de térébenthine, a reconnu qu'un liquide, parvenu au point d'ébuliition, exige d'autant moins de chaleur pour se vaporiser, que la densité de sa vapeur est plus grande, et que les chaleurs latentes des diverses vapeurs sont sensiblement, en raison inverse de leur densité, au point d'ébuliition.

La chaleur de vaporisation a été déterminée par divers physiciens , Rumfort, Dulong, Clément et Desormes, Southern et Wat ; les résultats qu'ils ont obtenus varient de 527 à 557.

Diverses circonstances influent sur le retour à l'état liquide des vapeurs qui saturent un espace; nous citerons particulièrement l'abaissement de température ou une augmentation de pression : si l'espace n'est pas saturé , un abaissement de température ou une augmentation de pression plus ou moins grande n'entraîneraient pas le retour de la vapeur à l'état liquide.