DES CORPS

24. CMMtlt«tfoa des corps. — Atomes. — Tous les corps qui sont accessibles à nos sens sont divisibles, et il est des cas où cette division peut être poussée extrêmement loin : ainsi, un morceau de craie qu'on pulvérise se réduit en une poussière dont l'œil nu a peine à distinguer les grains; cependant le microscope nous montre encore, dans chacun d'eux une masse dont notre esprit conçoit la divisibilité.

Quelques autres exemples, invoqués de tout temps par les physiciens, constatent l'extrême divisibilité de certaines substances. — Une goutte de carmin colore, d'une manière sensible, plusieurs litres d'eau; chaque litre peut se partager en des millions de gouttes, et chacune d'elles contient, en tous ses points, des particules de la goutte de carmin. — Un gndn de musc répand, dans un appartement, une odeur chassée sans cesse par les courants d'air, et sans cesse renouvelée ; cette odeur est due à des particules du corps, qui viennent se mettre en contact avec l'organe de l'odorat, et pourtant la somme de toutes celles qui se sont ainsi détachées, au bout de plusieurs années, est assez petite pour que le grain de musc n'ait perdu qu'une fraction presque insensible de son poids*

Bien que la division de la matière puisse être suivie très-loin dans certains cas, et que notre esprit puisse d'ailleurs concevoir un état de division encore plus reculée, toutes les notions aujourd'hui acquises à la

science tendent à faire admettre une limite qu^on ne pourrait franchir, et Texistence, dans tous les corps, de parties asseï ténues pour que la matière y soit indivisible. — On a nommé atomes {% négatif, rtfivw, couper) les particules extrêmement petites qui représenteraient le dernier degré de division, et dont Tensemble constituerait les corps.

'25. AtoBMs slfluploi. — Atones eiMii|MMés. — Pour mieux préciser le sens du mol atome, il est important de remarquer que, pour certaines substances, nous savons efTectuer la division de deux façons essentiellement distinctes. — Le fragment de craie, réduit par une opération purement mécanique en fragments de plus en plus petits, fournit toujours des parties semblables à l'ensemble, et possédant les mêmes propriétés; il en serait de même d'une goutte d'eau pure, qu'on partagerait en gouttelettes de plus en plus fmes, et l'on doit admettre que cette similitude se retrouverait encore entre les atomes. — Au contraire, lorsqu'on chaufle la craie dans un four, comme le fait le chaufournier, ou mieux encore dans un vase disposé de façon à recueillir les produits qui s'en échappent . comme on le fait dans les laboratoires, on constate qu'il se dégage un gaz (l'acide carbonique), et il reste un corps solide (la chaux), qui a des propriétés tout à fait difTérentes de celles de la craie. De même, en soumettant l'eau à l'action d'un courant électrique, nous verrons qu'on la décompose en deux gaz diiïérents (l'oxygène et l'hydrogène), dont les propriétés n'ont plus rien de commun avec celles de l'eau.

Ce dernier mode de division est donc essentiellement distinct de la division mécanique, et il est naturel d'admettre, pour l'eau par exemple, que chacun des atomes de ce liquide était primitivement formé d'atomes d'oxygène et d'atomes d'hydrogène, qui se sont séparés sous l'influence de l'électricité, mais qui formaient par leur réunion l'atome d'un corps différent, l'eau. Le même raisonnement est applicable à la craie.

Or, parmi les corps connus, il en est qu'on n'a jamais pu décomposer en éléments différents : tels sont l'oxygène, l'hydrogène, le soufre, le fer, etc. ; on les nomme corps simples, et leurs atomes sont considérés comme des atomes simples, — Au contraire, les corps qui peuvent, comme la craie et Teau, fournir plusieurs corps simples, sont des corps composés, et leurs atomes sont des atomes composés,

26. Bat de I* physique. — C'est à la chimie qu'appartient spécialement l'élude des lois qui président aux décompositions du genre de celles que nous venons de citer en dernier lieu, et aux groupements qui forment les atomes composés. Le but essentiel de la chimie est de chercher à connaître les propriétés spéciales de chaque corps en particulier, c'està-dire celles qui peuvent porter les atomes des divers corps à s'unir entre eux, ou à se séparer les uns des autres (propriétés chimiques).

La physique au contraire, sans entrer dans l'examen de ces propiiétés spéciales à chaque corps, sans même faire de distinction entre les corps simples ou composés, étudie seulement les phénomènes qui se produisent

NOTIONS SUR lA CONSTITUTION DES CORPS. 17

sans qae la constitution intime des corps éprouve de modification (*). — ^ous aurons occasion de citer de nombreux exemples où cette distinction est £acile à faire.

On substitue souvent, surtout en Physique, au mot atomes le mot molécuies (diminutif de moleSy masse) : ces deux expressions, dans tous les cas où nous aurons à en faire usage, peuvent être regardées comme syno. njmes; nous emploierons plus volontiers celle de molécules, pour indiquer d'une manière générale les petites parties dont Tensemble forme un corps, quelle que soit d'ailleurs la constitution, simple ou composée, de ces parties.

27. Ijcs «orps ^doivent être eonsldérés comme fforméa de WÊÊùiérmUn fllcaées * dlsianee. — Tous les corps éprouvent une diminution de volume quand on exerce sur eux une pression mécanique suflisante : c*est ce qu'on exprime en disant que tous les oorps sont compressibles. — Tous les corps éprouvent des variations de volume quand on fait varier leur température. — Ces deux propriétés, dont nous établirons plus loin la généralité, se conçoivent facilement si Ton admet qu'il existe, entre les molécules, des intervalles que les actions mécaniques ou les variations de température peuvent augmenter ou diminuer. 11 semit au contraire difficile de s'en rendre compte, si Ton supposait la matière parfaitement continue, c'est-à-dire chaque molécule en contact, par tous les points de sa surface, avec celles qui Tenvironnent. — Enfin, ces notions sur la constitution des corps seront confirmées par rétude des divers phénomènes que nous aurons à analyser dans la suite.

On nomme pores intermoléculaires les intervalles dont nous venons de faire concevoir Texistence. Bien que ces pores aient probablement des dimensions considérables par rapport à celles des molécules qu'ils séparent, ils ne sont pas plus accessibles à l'observation directe que les molécules elles-mêmes.

On doit donc se garder de confondre les pores intermoléculaires avec ces vides qui forment des cavités appréciables à l'œil ou au microscope, dans certaines substances vulgairement appelées poreuses, comme les poteries non vernissées, la plupart des pierres, le bois, etc.; on remarque, d*une substance à l'autre, des différences entre les dimensions de ces cavités, qui expliquent pourquoi certains corps se laissent plus Tacilement pénétrer que d'autres par les liquides ou par les gaz. — Nous ajouterons enfin qu'il existe de semblables cavités dans les corps où Ton serait le moins porté à en soupçonner l'existence : ainsi, en comprimant trèsfortement de l'eau dans une sphère d'or, les membres de l'Académie del

(*} On nomme phénomène {fahofixi, paraître), dans le langage scientifique, une wnple manifettation des propriétés des corps : peu importe d'ailleurs que celte manifestation se produise dans des circonstances anormales ou régulières, qu'elle soit passage ou durable.

DBlOTf ET reRICKT. -

18 NOTIONS PRÉLlMINiURES.

Gimento» à Florence, virent le liquide perler en gouttelettes à travers le métal.

28. Divcm étais des corps. — Les corps se présentent à nous sou«i trois états physiques : Vétat iolide, Yétat liquide, Vétat gazeux.

V Êtai solide. — On nomme état solide celui d'un corps dont le volume eî U forme demeurent constants, quelque grandes que soient les forces qui lui sont appliquées.

Les corps sur lesquels nous pouvons opérer ne sont jamais rigoureu— sèment conformes à cette définition : mais quand on exerce, par exemple, des pressions extérieures trés-énergiques sur la surface d'une masse de fer, d^ivoire ou de marbre, la forme et le volume' éprouvent des variations qui sont toujours très-petites, et qui disparaissent dès que les prèssions extérieures sont supprimées, pourvu que ces pressions niaient pas dépassé une certaine limite de grandeur, variable avec la nature du corps. — On nomme élasticité cette propriété en vertu de laquelle des corps, momentanément déformés par des actions extérieures, reprennent leur forme primitive lorsque ces actions cessent.

2* État liquide. — On nomme ét<it liquide celui d'un corps dont le volume demeure constant, quelles que soient les forces qui lui sont appliquées, mais dont la forme dépend essentiellement de celle des parois solides avec lesquelles il est en contact.

Les corps liquides sur lesquels nous pouvons opérer, comme l'eau, le le mercure, n*éprouvent, sous l'action des pressions énergiques exercées sur eux, que des variations de volume à peu prés insensibles : ils reviennent d'ailleurs à leur volume primitif, dés que ces pressions sont supprimées. — Leur forme est, au contraire, essentiellement variable. Si Ton introduit la main, ou un corps quelconque, dans un vase contenant de l'eau, on n'éprouve qu'une résistance facile à vaincre : le liquide se déplace, mais en conservant un volume constant, comme le montre l'ascension de sa surface. Il en est de même quand on fait passer successivement une même masse liquide dans différents vases ; elle se moule sur les formes diverses de ces vases, en conservant toujours le même volume.

3* État (lazeujc. — On appelle état gazeux celui d'un corps, comme l'air, dont la forme et le volume sont essentiellement variables, et qui tend à occuper tout V espace dans lequel il est enfermé.

Un gaz exerce toujours, sur les enveloppes qui le contiennent, un effort tendant à les agrandir : c'est cet effort qu'on nomme la tension du gaz, ou sa foixe élastique, — Cette propriété des gaz peut être manifestée par l'expérience suivante : on prend une vessie fermée par un robinet r {fig, 12), et contenant un peu d'air ou d'un gaz quelconque; on la place sous une cloche de verre, s'appliquanl exactement sur un plateau au centre duquel vient s'ouvrir le conduit d'une sorte de pompe à gaz, la machine pneumatique, qui sera étudiée plus loin. Si, au moyen de cette machine, on

ï^fOriONS SUR LES DnERS ÉTATS DES COaPS. li»

enléTe l'air qai environne )a vessie, on la voit céder à la teosioD du gaz intérieur, et se gonller jusqu'à remplir à peu près complètement la cloche : si on laisse rentrer un peu d'air, en ouTrant le robinet H, la vessie s'affaisse de nouveau. On en doit donc conclure que, si la force élastique du gaz intérieur ne se manifeste pas par une distension de la vessie quand elle est à l'air libre, c'est que cette force élastique est équilibrée par celle de l'air envirmUMnI. — Si, au lieu d'une vessie, on emploie une petile ampoule de verre trés-mince, pleine de gaz et famée i la lampe, on la voit éclata quand on fait le vide sous la cloche.

On petit du reste tellement constater,par l'expérience, que la force

yts. lî.

Ptg.lS. — Briqucti ai

élastique augmente.dans les gaz, à mesure que les molécules se rapprochent, ou, en d'aulres termes, que ta force élaêliijae d'un gai augmente quand on diminue ion volume. — Prenons un tube de verre trés-épais (jig. i5), fermé hermétiquement à l'une de ses eilrémités : introdiiisons par l'eïtrémi té ouverte un piston garni de cuir et bien graissé. Nous enfermerons ainsi un certain volume d'air, et si l'on appuie avec la main sur la tige, on éprouvera de la part du gaz une résistance toujours croissante, à mesure qu'on réduira son ïolume('l.

not

20 NOTIO:«S PRÉLIMINAIRES.

29. Corps fl«Mes. ~ D'après ce que nous venons de voir, les corps liquides et les corps gazeux se ressemblent par ce carac4ëre, que leur forme est essentiellement yariable, leurs molécule^ étant douées d*uiie mobilité parfaite, les unes par rapport aux autres : cette propriété, qui les distingue des corps solides, les fait comprendre sous la dénomination commune de corps fluides.

D'un autre côté, il y a entre eux une différence fondamentale. Un corps liquide, défini comme nous l'avons fait plus haut, conserve un volanie constant quelles que soient les pressions qui lui sont appliquées ; au contraire, le volume d'une masse gazeuse est essentiellement variable avec la pression qu'on lui fait supporter. Aussi, désigne-t-on souvent les liquides sous le nom de fluides incompressibles, et les gaz sous le nom de fluides élastiques (*).

30. Chans^cments d'état des corpa. — Nous sommes en général accoutumés à voir chaque corps affecter un état déterminé : c'est ainsi que le plomb, le soufre, se montrent à nous le plus souvent sous l'état solide; le mercure, l'eau, sous Fétat liquide, etc. Cependant un grand nombre de corps peuvent passer successivement par deux états différents, ou même par les trois états.— L'eau, par exemple, se présente à l'état de glace pendant les froids de 1 hiver ; cette glace devient liquide lorsque l'air s'échauffe au retour du printemps, et enfin une partie s'élève dans l'at^ mosphère à Tétat gazeux pendant les chaleurs de l'été. Le refroidissement produit les phénomènes inverses, c'est-à-dire le passage de la vapeur d'eau à l'état liquide ou à Télat solide, sous forme de pluie, déneige ou de grêle.

Le passage d'un état à un autre n'ajoute à l'eau aucun corps nouveau : il n'en élimine aucun élément plus simple. — Ces changements d'état, dont nous montrerons plus loin la générahté, sont donc du domaine delà Physique, ainsi que les causes qui les produisent.

ment le piston dans le tube, il se produit un désagement de chaleur assez considérable pour allumer un morceau d'amadou fixé à sa base inférieure.

(*) Ainsi qu'on l'a fait remarquer plus haut, les liquides sur lesquels portent nos expériences éprouvent de petites diminutions de volume quand on exerce sur eux des pressions considérables. Ce ne sont donc pas des fluides rigoureusement incompressibles, mais leurs variations de volume sont toujours très-petites par rapport aux variations de pression.