Chaai^mcnta de Tolimic q«I aceompagnenf la §miÊ9m

— La plupart des corps éprouvent, au moment où ils passent de l'état solide à l'état liquide, sans changer de température, un accroissement de volume : on constate en elTet que le soufre, la cire, les métaux restent au fond du liquide dans lequel il se transforment. — Inversement, la solidification de ces corps est accompagnée d'une contraction.

Un petit nombre de corps éprouvent, au contraire, en passant de Pétat solide à l'état liquide, une diminution de volume. L^eau fournit un exemple d'une exception de ce genre : chacun peut observer, en effet, qu'en hiver les glaçons des rivières et des lacs surnagent : la densité de la glace est donc moindre que celle de l'eau. L'expérience directe a d'ailleurs prouvé qu'à 0% la densité de la glace est environ 0,92. — - De ce fait il résulte que l'eau, en se congelant, éprouve un accroissement de volume, et l'expérience montre que cet accroissement peut donner lieu, dans certains cas, à des effets mécaniques très-intenses. Uuyghens a constaté qu'un canon de fusil rempli d*eau, et exactement fermé, se déchire lorsque le liquide intérieur se congèle.

Les pierres dites gélivet ne sont autre chose que des calcaires très-poreux qui, s'imprégnant d'eau pendant la saison des pluies, se fendent dans tous les sens lorsque les froids de l'hiver déterminent la solidification du liquide. — Cette force d'expansion, que l'eau développe au moment de sa congélation, joue dans la désagrégation des roches, à la surface du globe, un rôle très-important.

* 281. Inflaieiiee ém la pression sur la températarede fa«loa.

— Des expériences de M. W. Thomson et de M. Bunsen ont montré que des pressions très-énergiques peuvent modifier la température de fusion des corps. — U résulte de ces expériences que, sous des pressions croissantes, la température de fusion s'abaisse un peu, pour les corps dont le volume diminue au moment du passage à l'état liquide. Tel est le cas de la glace, dont le point de fusion peut descendre jusqu'à — O'^yio, sous une pression de 17 atmosphères environ. — Au contraire, pour les corps dont le volume augmente par le passage de 1 état solide à l'état liquide.

DISSOLUTIOH DES SOUDES D.\NS LES UQUIDES. ta

un Bccroisseinent de pression élève la lempéralure <le fusion. Tel est le cas du blaac de baleine, qui fond à 47*, 7 sous la pressiui aimospliérique, et à 50* .9 sous une pression de 156 atmosphères.

Le retard qu'éprouve le point de fusion de la glace, sous l'influence d'une pressiui cunsîdèrable, explique une expérience curieuse, due à N. Tyndall. — On prend de la glace pilée, eL on en fait une sorte de pe< lole, que l'on comprime à l'aide d'une presse hydraulique, entre deux pièces de bois dur A, B {fig. 9U) qui laissent enire elles une cavité de forme lenticulaire. La glace se brise d'abord en fragments plus petits; mais bientât tous ces fragments se réunissent en une masse cohérente, et, en quelqaet iteojidet, on obtient une lentille transparente, exactement moulée sur la cavité où elle es! placée. — ». Tyndall interprète ce r&ullat de la manière suivante. La glace ayant été comprimée, son point de fusion a dd s'abaisser un peu ; une partie de celle glace a donc passé à l'état liquide, et, ^'

en même lemps, il s'est produit un abaissement de température, dû i l'absorptioD de chaleur latente. Hais les parties de l'eau qui sont devenues liquides ont pu s'échapper par les fissures de la masse, en sorte que la pression supportée par l'ensemble a diminué : l'eau liquide et refroidie nu-dessous de zéro a donc subi un regel, et a soudé entre eux tous les petits fragments de glace.

383. DI»«iil««loB de» corps boIMm dau lea UqvUea. — Lorsqu'on met un corps solide, comme le sucre ou le sel marin, en présence d'un liquide, comme l'eau, on voit le corps solide se transformer en un liquide qui se mélange intimement au premier. — Le passage de l'état solide à l'étal liquide, lorsqu'il s'eiïectue dans ces circonstances particulières, prend le nom de ditioliUion.

La dissolution d'un corps solide dans un liquide est généralement accompagnée d'un abaissement de tempèi'ature, à cause de l'absorption de chaleur latente qui est nécessaire pour produire la fusion du corps soluble. — Gay-Lussac a constaté qu'en dissolvant 50" de chlorure de potassium, dans 300'' d'eau contenus dans un vase suffisamment mince, on obtient im abaissement de température de ll°,4;en sorte que, si la température initiale est \h', par exempte, la température finale est 3°,6. — En mélangeant rapidement des poids égaux d'aiotate d'ammoniaque cristallisé et d'eau, on obtient un abaissement de température d'environ 36° ; en sorte que, si l'eau et le sel sont à une température initiale de IS', la température de la solution s'abaisse â — U-; elc.

Toutefois, l'abaissement de température n'est pas toujours aussi marqué, pour les divers phénomènes qui paraissent s'accomplir dans des

«6 CUALEDR.

circonstances semblables : quelquefois même, on voit la tempéralure s'étever- Il peut arriver, en effet, que les deux corps mis en présence, t'un à l'élal solide, l'autre » l'élat liquide, tendent à former par leur unk» un corps composé, qui soit à son tour soluble dans l'eicès de liquide employa : l'effet définitif doit alors être la superposition de deux eflels partiels, savoir un dégagement de chaleur, dû à la combinaison chimique, et une absorption de chaleur, due à la transformation physique du corps solide en un liquide. On conçoit que, dans certains cas, le premier de ces effets l'eniporie sur le second, et que celui-ci prédomine au contraire, dans d'autres cas, sur le premier.

3S3. Mélangea r«frlgéraM«. — Cest sur l'absorption de chaleur latente due à la fusion ou à la dissolution, qu'est fondé l'emploi de la plupart des mélanges réfrigérants.

Les mélanges réfrigérants les plus usuels peurent être partagés en deni calégories; l' les mélanges de sels avec l'eau ou avec les acides; 3" les mélanges déglace pilée ou de neige avecles sels, les acides, et en général avec les corps avides d'eau.

.1* Comme exemple de mélanges de sels et d'eau, nous cilerwis le mélange d'aiotale d'ammoniaque et d'eau, an parties égales. L'abaissement de température de ce mélange étant de 35 à 2tt degrés, on peut, en y plongeant un corps dont la masse ne soit pas trop considérahie, produire un refroidissement énergique. — L'eipérience terminée, on pourra évaporer la solution, faire cristalliser le sel, et s'en servir pour une autre expérience.

Parmi les mélanges de sels avec les acides, l'un des plus employés est le mélange de 5 parties de sulfate de soude cristallisé et de 3 parties d'acide chlorhydrique. dont la température peut s'abaisser d'une trentaine de degrés. — On a construit des appareils connus sous le nom de fltacièret. dont la figure 915 indique la disposition, et qui peuvent servir a refroidir de l'eau, des sirops, etc., au moyen de ce mélange. Le sel et l'acide sont placés dans le vase de ferblanc AB, lequel est entouré d'une enveloppe de drap qui le présene du contact de l'air; les '*' ' substances ï refroidir sont placées dans le vase

métallique CD ; on agite virement, de manière k accélérer l'opération, ce qui est évidemment une condition de succès, puisqu'il faut éviter autant que possible le réchaufTement par l'air eitérieur (*).

3° Dn obtient des mélanges réfrigérants plus énergiques en mélangeant de la glace pilée ou de la neige avec des sels, des acides, et en général

Cl L'raiKTiciluealipprisqu'enopAnntainsi, l!00"deiulfated«>ou<]ccta)0>'d'scide -nloi-hïdjiiiuc peuvfiiu conseler 500" d'eau, si li tempiralure initiale des subslancsi ciriDlajéei (it d'environ IS-.

MÉLANGES RÊPRIGÈRANTS. , 2)7

avec des substances avides d*eau. — Dans ces conditions, la glace absorbe pour se fondre une quantité de chaleur considérable; à ce premier effet, vient s^sgouter celui qui résulte de Faction exercée par Teau de fusion sur la substance mélangée avec elle; cette seconde action peut d'ailleurs donner lieu, suivant les cas, à une absorption ou à un dégagement de chaleur, et Teflet définitir est le résultat de la superposition de ces ac* tions — G*est ce qu*il est facile de rendre manifeste par quelques exemples :

Si Ton prend de la neige à 0*, et qu'on y verse de Tacide azotique du commerce ou de Tacide chlorhydrique (acides dont le mélange avec Teau liquide ne donnent lieu à aucune élévation sensible de température), on produit une fusion rapide de la neige et le thermomètre peut descendre à 55*" au-dessous de O"" {*). — De même, en projetant de la neige dans de Tnlcool, on peut obtenir des températures très- basses.

Si on mélange la neige avec Tacide sulfurique (acide dont le mélange avec Teau liquide donne une élévation de température qui peut aller jusqu'au delà de 105 degrés) les résultats obtenus sont très-divers, selon les proportions employées. Avec une petite quantité de neige, \ partie pour 4 d*acide sulfurique, on obtient un mélange à +80*; avec une grande quantité de neige, 4 parties pour i diacide sulfurique, on obtient un mélange à — 20*.

Enfin, ce sont les mélanges de glace et de sels qui donnent les résultats les plus nets. — Le mélange le plus usité est formé de glace pilée et de sel marin cristallisé. Si Ton place les deux substances, -par couches alternatives, dans un vase de verre, un thermomètre plongé dans la masse arrive rapidement à la température de — 21*, 2, au-dessous de laquelle il ne peut d'ailleurs descendre, quelles que soient les proportions relatives, ainsi que nous allons le montrer.

284. Limite iniéricwe des températures qae peut atteladre «■ méUuise réfrlgénuit formé de glaee et d'an sel. — Prenons une solution saturée de sel marin dans l'eau et entourons-la d'un mélange réfrigérant quelconque, capable d'abaisser la température jusqu'à — 35*; un thermomètre étant plongé dans la solution, nous le verrons indiquer des températures graduellement décroissantes jusqu'à — 21*,2, et, à partir de ce moment, il se formera à la fois des cristaux de sel et des cristaux déglace. On conçoit donc qu'un mélange de glace et de sel marin, formé comme il a été dit dans le paragraphe précédent, ne puisse donner une température inférieure à — 21*,2 ; puisque, s'il se refroidissait davantage, les cristaux se reformeraient avec dégagement de chaleur latente.

(*) Si les substances employées ont été d'abord refroidies bien au-dessous de 0*, et si l'air extérienr est sufflsainment n*oid, cette même méthode peut atteindre n une température encore plus basse. Ainsi, c'est en employant un mélange de neige et d'acide azotique que Braun a pu, le premier, produire la congélation du mercure, à Saint-Pétersbourg, le 6 janvier 1760.

a» CHALEUR.

Des lors, il est facile de se rendre compte des phénomènes' qui se produisent quand on met une grande quantité de glace en présence d'une grande quantité de sel marin. Le sel détermine d*abord la fusion de quantités de glace de plus en plus grandes, et la température s'abaisse graduellement jusqu'à — 21*,2. Mais alors le phénomène subit un temps d'arrél, quoique les quantités de matières en présence puissent être suffisantes, si la fusion de toute la masse pouvait s*eITecluer, pour abaissa encore beaucoup la température : il faut, pour que la fusion continue, que Jes corps environnants fournissent successivement de la chaleur, et la température demeure constante, au moins tant qu'il reste encore une quantité notable de matière à l'état solide.

On trouve, pour chaque sel, un résultat semblable, c'est-à-dire une limite inférieure pour les températures que peut atteindre le mélange de ce sel avec la glace : cette limite n'est autre que le point de congélation de la solution saturée de ce sel dans l'eau.

285. HésaltAto Minériqves, relatlin ««x teaipénUam ^pae l^went atteindre les mékinces de ylaee et de divers sels. — I^'^bleau suivant indique les températures les plus basses que puissent atteindre les mélanges formés de glace et de quelques sels. Les nombres qu'il contient ont été déterminés, pour la plupart, par le point de congélation de la solution saturée : ils sont extraits, soit des mémoires de M. Rti-

dorff, soit d'un travail inédit de M. Nouel, auquel nous avons emprunté une partie des détails qui précèdent.

Sulfocyanure de potassium — 3S*,t

Sel marin * -21%2

Azotate d'ammoniaque — 16»,75

Chlorhydrate d'ammoniaque (sel ammoniac) .... - 15*,3

Chlorure de potassium > ^10*,8

Azotate de potasse (nitre ou salpêtre) — 2*,8

Le chlorure de calcium donne, avec la neige, un mélange réfrigérant des plus énergiques, dont la limite n'est pas encore connue : elle doit être voisine de — 50^ On emploie ce mélange, par exemple, pour opérer la congélation du mercure, qui a lieu à — 40*.

286. CrisudUsailoB par vole hamide. — On donne le nom de cristallisation par voie humide à la formation des cristaux qui se produisent lorsqu'un corps dissous dans un liquide passe à Télat solide, au sein du liquide lui-même. — Ce phénomène, que l'on produit fréquemment dans les laboratoires ou dans l'industrie, peut être obtenu par deux procédés assez difTérenls, selon que la solubilité du corps sur lequel on veut opérer est variable ou non avec la température.

Supposons, par exemple, qu'il s'agisse d*un sel dont la solubilité dans l'eau croisse rapidement avec la température : tel serait l'azotate de potasse, dont un kilogramme d'eau ne peut dissoudre à 0" que 125 grammes.

SURSÂTUftATION. 329

tandis qu il en dissout 3560 grammes à la température de 97*. — Une solution d*un pareil sel, $<Uwéè à la température de Teau bouillante, c*est-à-dire contenant tout le sel que Teau peut dissoudre à celte température, doit en abandonner une partie à Tétat solide lorsqu'elle se refroidit. Le sel qui se sépare ainsi se dépose, sous la forme de cristaux d^autant plus volumineux que la masse liquide était elle-même plus considérable, qu'elle était maintenue dans un repos plus complet, et que le refroidissement s*est opéré avec plus de lenteur. — La plupart des produits cristallisés de l'industrie et des laboratoires, le sulfate de soude, le nitre, Talun, le sulfate de cuivre, etc., etc., s'obtiennent par ce procédé.

Supposons, au contraire, qu'on ait à opérer sur un sel dont la solubilité dans Teau soit à peu prés la même à toute température : c'est ce qui a lieu, par exemple, pour le sel marin. — Alors, pour opérer la cristallisation par voie humide, le seul moyen à employer consiste à prendre d*abord une solution aussi voisine de la saturation que possible, et à enlever successivement, par Févaporation, une partie du dissolvant ; le sel se dépose à mesure que la quantité d'eau diminue. — Sur les bords de la Méditerranée, l'évaporalion se fait tout entière sous l'influence de la chaleur du soleil ; on obtient alors des cristaux assez gros, surtout quand l'air est tranquille. Dans les contrées plus froides, l'évaporalion, commencée à l'air libre, se termine dans des chaudières que l'on chaufle artiQciellement. Si, pendant que le sel se dépose, on agite continuellement 1& liquide, les cristaux qui se forment sont très-petits et très-purs; c'est ainsi qu'on obtient le sel fin que l'on sert sur nos tables.-— De même, en dissolvant du soufre dans le sulfure de carbone et abandonnant ensuite la solution à révaporation spontanée, on obtient ce corps en cristaux qui peuvent acquérir, à la longue, des dimensions considérables.

287. PhéaoDiéncs de sursateratloo. — La cristallisation par voie humide présente des particularités absolument comparables à celles que nous avons signalées dans la cristallisation par voie sèche (378). — On sait, depuis longtemps, que si l'on introduit une solution chaude et concentrée de sulfate de soude dans un tube effilé, et si, après avoir fait bouillir pour chasser l'air (fig. 216), on ferme au chalumeau la partie étranglée G, et qu'on laisse ensuite refroidir, on peut conserver la solution sursaturée pendant un temps inQéfini : ni l'agitation, ni les ébranlements ne peuvent produire la cristallisation. Hais si l'on vient à briser la pointe, on entend un sifflement qui annonce la rentrée de Pair, et la cristallisation a presque toujours lieu. Il y a une élévation de température très-sensible, due au dégagement de chaleur latente qui accompagne la solidification.

Dans cette expérience, et dans toutes les expériences analogues auxquelles d'antres solutions peuvent donner lieu, il parait démontré que l'action exercée par la rentrée de l'air doit être attribuée à des particules du sel soumis à Texpérience, qui étaient disséminées dans l'atmosphère.

tso

CHAIEUR.

C'est ce qui résulte à la fois des expériences de H. Cernez et de celles de M. Violette : si Ton prend soin de faire passer sur une colonne de colon

Fig. 216.

cardé ou d'amiante Tair qui est appelé dans les tubes, au moment où on les ouvre, la rentrée de cet air ne détermine plus la crislallisation. — Les mêmes observations ont été étendues déjà à un grand nombre d'autres solutions salines.