CHAPITRE X

De la dilatation des Liquides par la chaleur .

Etn etudiant les dilatations des gaz et des corps solides, et les comparant , soit entre elles , soit à celles du mercure , depuis le terme de la glace fondante jusqu’à celui de l'ébullition de l’eau , nous avons vu que toutes ces dilatations suivaient une marche uniforme, c’est-à-dire , que les volumes de ces divers corps, mesurés à divers degrés du thermomètre compris dans cet intervalle , étaient toujours proportionnels entre eux. Cette uniformité n’a plus lieu dans les dilatations des liquides, surtout lorsqu’ils approchent du point de l’ébullition ou de la congélation; et l’analogie porte à penser que des inégalités semblables se montreraient aussi dans les dilatations des corps solides, si on les échauffait jusqu’à les fondre , et dans celles des gaz , si on pouvait les refroidir jusqu’à les liquéfier. Ces curieuses propriétés , qui semblent tenir à la constitution même des corps et à la dis— position des particules qui les composent , méritent d’être étudiées avec le plus grand soin.

Pour les liquides on peut y parvenir de diverses manières. La plus simple est celle que nous avons employée pour les gaz. Elle consiste à se servir d’un tube de verre exactement calibré, et terminé par une boule dont la capacité soit considérable par rapport à celle du tube. On mesure cette capacité, en la remplissant de mercure, comme nous l’avons expliqué, page 5 i , et l’on divise aussi le tube en parties de la même mesure , par le même procédé. Cela fait , on remplit la boule et une partie du tube avec le liquide que l’on veut étudier ; on place cet appareil dans un bain liquide , que l’on porte successivement à diverses températures. En observant à chaque fois les divisions du tube auxquelles la colonne s’arrête , on connaît exactement le volume

qu’il occupe, et l’on peut mesurer sa dilatation. En un mot , on a ainsi un véritable thermomètre à liquide.

Mais l’expérience faite de cette manière exige pour être exacte quelques précautions qui la rendent assez difficile. Pour que toutes les parties du liquide contenues dans la boule et le tube , prennent exactement la même température , il faut qu elles

soient à la même hauteur dans le bain d’eau chaude , comme

nous l’avons déjà remarqué pour les solides et les gaz. Cela exige que le tube soit couché horizontalement ou à peu près. Il faut clc plus avoir égard à la dilatation de l’enveloppe de verre qui contient le liquide.

Le calcul de ces effets est précisément le même que nous avons donné clans le précédent chapitre , en traitant de la dilatation des gaz ; et tous les raisonnemens que nous avons faits alors sont applicables ici. Soit cL la dilatation cubique du liquide , pour l’intervalle des températures qu’on lui fait parcourir. Nommons Y le nombre de divisions qu’il occupait dans le vase à la température initiale, V celui qu’il y occupe à la température t , élevée de t degrés au-dessus de la première ; enfin , désignons toujours par K la dilatation cubique de la matière dont le vase est formé> & sera donné par l’équation

d’où l’on tire

Le premier terme exprime la dilatation cubique du liquide pour un volume égal à l’unité, en supposant que le vase ne se dilate point, et le second terme exprime la correction qu’il faut faire à ce premier résultat pour avoir égard à la dilatation du vase. Y est connu au commencement de l’expérience ; c’est le nombre de divisions, que le liquide occupe, à la température initiale ; ensuite , pour d’autres températures , l’observation donne Y', c’est le nombre de divisions que le liquide occupe à chaque instant ; enfin, K est donné par la dilatation des corps solides : tout est donc connu dans le second nombre de notre formule, et par conséquent , en y mettant pour V, Y' K, t leurs valeurs, elfe

PAR LA CHALEUR

donnera la dilatation J', telle qu’on l’aurait observée dans un vase sur lequel la température ne produirait aucun changement.

Quand on connaîtra ainsi <^pour un intervalle de t degrés, on recommencera l’expérience pour un intervalle 2 1, 3 t ; et en comparant les diverses valeurs de entre elles , on saura si la dilatation du liquide , comparée à celle du mercure , est uniforme ou variable ; car si elle est uniforme , les dilatations successives seront 2^,3 ^proportionnellement aux différences de températures ; mais si la dilatation est croissante ou décroissante , cette proportionnalité n’aura plus lieu.

Les précautions que nous venons d’indiquer sont faciles ; mais elles ne suffisent pas encore. Nous savons que tous les liquides bouillent à une certaine température ; mais ce qui est moins évident , et ce que nous prouverons également par l’expérience, c’est que tous forment des vapeurs dans une atmosphère libre, à tous les degrés de température ; et ils en forment d’autant plus que la température est plus élevée. De là , il résulte que si le tube de l’appareil reste ouvert , une partie du liquide se vaporisera pendant l’expérience , et cette évaporation prolongée diminuera d’autant la masse sur laquelle on aura opéré. Pour remédier à cet inconvénient, il n’y a qu’à fermer hermétiquement le tube à la lampe d’émaiileur, après y avoir introduit le liquide que l’on veut observer ; mais avant de faire cette opération , il faut faire bouillir plusieurs fois le liquide dans l’appareil même, pour chasser tout l’air qu’il peut contenir; car cet air, en se dilatant parla chaleur autrement que le liquide, augmenterait la dilatation d’une façon irrégulière ; et il la troublerait encore d'une autre manière , en se dégageant peu à peu quand sa force de ressort , augmentée par la chaleur, serait devenue assez puissante pour soulever la colonne de liquide qui se trouverait au-dessus de lui.

Ce dégagement de l’air combiné que les liquides contiennent , ne se fait pas facilement, même dans le vide ; il arrive d’ordinaire qu’il ne s’opère complètement qu’après un temps considérable» C'est ce que prouvent plusieurs observations de Deluc. Ce physicien ayant fait un thermomètre d’huile, en scella le tube à une