Tome I. j

température assez élevée pour que le liquide le remplit presque entièrement : ensuite il régla ce thermomètre dans les deux températures fixes de la glace fondante et de l’eau bouillante. L’huile qui s’y trouvait renfermée était parfaitement limpide, et ne contenait pas du tout de bulles d’air visibles. Un mois après , Deluc ayant fait de nouveau usage de ce thermomètre , remarqua que ses indications n’étaient plus les mêmes que dans les premiers jours qu’il s’en était servi ; il le vérifia de nouveau en le remettant dans la glace fondante , et trouva, avec surprise, qu’il s’y tenait d’un degré plus haut que la première fois ; mais quelques jours après il aperçut une bulle d’air engagée à l’orifice de la boule , et qui avait soulevé la liqueur de plus d’un degré. Cette bulle augmenta continuellement de volume pendant huit jours, et parvint à occuper un espace de i5° de Réaumur. Alors Deluc voulut voir si, en faisant échapper cette bulle dans le haut du tube , l’huile reprendrait son premier volume. Il fit donc redescendre la colonne liquide dans la boule par la rotation , et remit le thermomètre à la glace fondante ; il s’y tint à ^ de degré au-dessous du point où il s’était fixé dans les dernières expériences , et par conséquent à | de degré seulement au - dessus du point où il était descendu dans les premières , selon lesquelles le zéro avait été fixé.

Long-temps après cette épreuve , Deluc mit le même thermomètre dans un mélange réfrigérant , formé de glace et de muriate de soude. L’huile se retira totalement dans la boule et s’y figea. Quand la température vint de nouveau à s’élever , l’huile , en remontant dans le tube , laissa à l’entrée de la boule une petite bulle d’air, dont le volume augmentant de jour en jour, finit, au bout d’un mois , par occuper dans le tube une longueur de 25° R. Deluc fit redescendre encore une fois la colonne liquide et remit le thermomètre à la glace fondante. Il s’y tint à | de degré plus haut que lorsque le zéro avait été réglé. Il observa des phénomènes semblables avec un autre thermomètre fait de la même liqueur. Il remarqua aussi que le dégagement de l’air était progressif dans les thermomètres faits avec l’alcool , et qu’il fallait également plusieurs jours pour qu’ils se purgeas-

PAR LA CHALEUR. ïg5

sent d’air , même quand le haut du tube était vide ; ce qui exige qu’on les scelle à deux reprises différentes , si l’on veut les priver de cet air : savoir ; une première fois pour déterminer son dégagement du liquide, et une seconde fois pour le chasser du tube , en faisant dilater le liquide par la chaleur.

Il y a dans ces phénomènes une circonstance qui mérite surtout d’être remarquée; c’est l'augmentation progressive et considérable du volume d’une même bulle d’air. Cela prouve que cet air , à mesure qu’il se dégage du liquide pour se réunir à la première bulle , acquiert une force de ressort qu’il n’avait pas auparavant. Il était donc alors chimiquement combiné avec le liquide , et sa force élastique était surmontée par l’affinité ; mais lorsqu’il s’est trouvé enfermé dans le vide, et par conséquent déchargé de la pression de l’atmosphère, son élasticité naturelle paraît être devenue la plus forte 5 et l’avoir peu à peu dégagé des liens qui le retenaient.

Deluc suppose que cette restitution de ressort devient même sensible aussitôt que le liquide est dans le vide ; car , dit-il, dès que le tube est scellé , et que la liqueur s’y est condensée par le refroidissement , si l’on casse subitement le bout du tube , pour rétablir la pression de l’atmosphère, on voit aussitôt la colonne liquide s’abaisser d’une quantité plus ou moins considérable, suivant la nature du liquide et l’état où on l’a amené. Si Deluc a bien constaté que l’abaissement dans la même enveloppe est réellement différent pour les diverses substances , on ne saurait douter que la conséquence qu’il déduit de cette expérience est exacte; mais cela demanderait à être bien constaté. Car si cette inégalité n’avait pas lieu , on pourrait attribuer l’abaissement de la colonne à une augmentation de capacité de la boule , produite par la pression de l’air extérieur qui, en rentrant dans le tube , presse la boule de dedans, en dehors par le moyen du liquide : c’est un point qui mériterait d’être examiné.

Deluc a fait avec ses thermomètres un grand nombre d’expériences très-exactes sur les dilatations des liquides (i). Il em-

(i) Recherches sur les modifications de l’atmosphère, tome i.

ployait toujours des liquides purgés d’air 9 et cette préparation leur donnait la faculté de supporter , sans bouillir , des tem-’ pératures bien supérieures à celles de leur ébullition. C’est ainsi , par exemple , que l’alcool très-rectifîé , qui bout à l’air libre à une température d’environ 8 1 0 cent, ou 65° R , étant purgé d’air et enfermé dans le vide, soutient , sans bouillir , la température de ioo°, en continuant de s’échauffer et de se dilater par la chaleur. Nous connaîtrons la cause de ce phénomène quand nous aurons établi la théorie de la formation des vapeurs dans le vide et dans les gaz ; pour le moment recevons-le comme un fait. Les observations de Deluc , faites par cette méthode, sont contenues dans le tableau suivant ; elles sont exprimées, comme il les a faites, en degrés de Réaumur. Pour former ces degrés , il plongeait tour à tour chaque thermomètre dans la glace fondante et dans Peau bouillante. Il marquait sur chaque tube les points où s’arrêtait le liquide dans ces deux cas , et il divisait l’intervalle en 80 parties égales, Il avait soin de 11’employer que des tubes dont îe diamètre intérieur était cylindrique , ce qu’il reconnaissait par l’expérience indiquée pag. 5 1 . Voici maintenant la comparaison des degrés marqués par ces divers thermomètres , à une même température.

PAR LA CHALEUR

fi-

er'

B Huile essentielle de

camomille.

| Huile essentielle de

serpolet.

g Eau saturée de rnu-

riate de soude.

et»

1 partie d’alcool et

1 partie d’eau.

1 partie d’alcool et

3 parties d’eau.

5 Hyl

ii,ï

Deluc n’ayant pas donné les capacités des boules et des tubes de ses différens thermomètres , ses expériences ne nous font pas connaître les dilatations absolues des liquides qu’il a employés. On les déterminerait sans doute par cette méthode , en opérant avec des tubes gradués ; mais s’il est aisé de graduer un tube de thermomètre en parties de capacités égales il l’est beaucoup moins de trouver exactement le rapport de ces capacités à celle de la boule , surtout si le diamètre du tube est fort petit. Je vais donc faire connaître une méthode imaginée par M. Gay- Lussac , et qui me paraît préférable pour déterminer les quantités absolues de la dilatation , entre des limites déterminées.

Pour cela , servons-nous encore d’une boule de verre terminée par un tube gradué 9 mais non capillaire , et supposons

ig8 DILATATION DES LIQUIDES

que le tout soit divisé en parties d’égal volume, et d’un volume connu. Recourbons à la lampe l’extrémité du tube, à angle droit sur sa longueur , et tirons-la en un bec très-fin , en prenant soin de mesurer la petite quantité dont cette opération altère la dernière division. Alors amenons l’appareil à la température la plus basse de celles auxquelles nous voulons le soumettre , et remplissons -le entièrement avec le liquide que nous voulons observer ; puis , plaçons-le dans le bain destiné à l’échauffer, en prenant soin de diriger la pointe recourbée , en haut , vers la surface. Alors , à mesure que la température du bain s’élèvera , le liquide intérieur dilaté par la chaleur qu’il éprouve, sortira continuellement par l’extrémité ouverte du tube. Si donc on veut observer le volume qui en reste à une température donnée , il suffira de sortir doucement l’appareil du bain où il était plongé, et de le remettre à la température initiale. On verra alors à combien de divisions son volume s’est réduit ; et en répétant successivement cette opération à diverses températures de plus en plus élevées , on connaîtra pour chacune de ces températures la quantité exacte de liquide qui est restée dans l’appareil. On connaîtra par conséquent les dilatations successives que ce liquide a éprouvées.

Dans ce cas , il faut toujours avoir égard à la dilatation du vase, ce qui se fera de la manière suivante. Supposons que Y soit la capacité totale de ce vase , mesurée à la température initiale. Pour toute autre température élevée de t degrés au-dessus de la première , cette capacité sera différente, et son expression générale deviendra Y(i-f-K^), R étant la dilatation cubique de la matière dont le vase est formé. Supposons maintenant que le liquide , après avoir rempli cette capacité toute entière à la température t , se réduise à n’occuper plus que X divisions, quand on le ramène à la température initiale ; alors en représentant par «T la dilatation que la masse restante a subie, depuis la température initiale jusqu’à la température t , il est clair que son volume à cette dernière était exprimé par X ( i -j-

PAR LA CHALEUR

et puisqu’il remplissait alors toute la capacité du vase , on doit avoir

X(l J'jrrYC1 -f 1^0?

ce qui donne

Le premier terme exprime la dilatation du liquide , sans égard à la dilatation du vase , ou telle qu’on la déduirait immédiatement de la différence des nombres Y et X ; le second terme exprime la correction qu’il faut faire à ce premier résultat, pour avoir égard à la dilatation du vase , c’est-à-dire pour en corriger l’effet. Tout est connu dans le second membre de cette formule , lorsque l’on a mesuré le volume initial Y, et que l’on a observé le nombre X de divisions auxquelles se réduit le liquide quand on le ramène à la température initiale ; ainsi , on pourra en déduire la dilatation telle qu’on l’aurait observée dans un vase dont le volume ne changerait point , par l’effet de la température.

Au lieu de mesurer par des divisions tracées sur le vase la quantité totale de liquide qui y reste à chaque température , on peut la déterminer par la balance. Il faut alors prendre un petit ma— iras sphérique ou un flacon de verre, fig. 66, dont le col soit trèsétroit , et usé à l’émeri sur les bords , pour qu’on puisse exactement le fermer avec une glace dépolie. On commence par peser exactement le matras et la glace ; ensuite , si le liquide que l’on veut soumettre à l’expérience est de l’eau ou quelque autre substance commune, on en porte une certaine quantité à la température que l’on a choisie ; on y place aussi d’avance le matras et la glace qui doit le couvrir. Lorsque tout est arrivé à une température fixe , on ferme le matras avec la glace ; on l’enlève , on sèche bien exactement sa surface extérieure , et on le pèse. Alors en retranchant de son poids celui de l’enveloppe, qui est connu d’avance , on détermine le poids du liquide qui est resté dans le matras. Si ce liquide n’était pas assez commun pour qu’on en put employer ainsi une grande quantité , ou si ses vapeurs étaient

nuisibles , on 1’introduirait d’abord dans le matras que l’on tiendrait constamment fermé ; et quand il serait placé dans le bain liquide destiné à élever sa température, on achèverait de le remplir en totalité. Mais alors il faudrait qu’il restât long-temps dans ce bain pour être bien sûr qu’il a exactement pris la température qu’on a voulu lui communiquer. Pour calculer la dilatation du liquide , d’après ce genre d’expérience , nommons Y le volume du matras à la température initiale , et supposons qu’à cette même température étant rempli du liquide sur lequel on opère , il en contienne un poids absolu P, que l’on peut déterminer avec la balance , en ayant égard , comme nous le verrons tout-à -l’heure , au poids du volume d’air déplacé. Alors en portant l’appareil à une température élevée de t degrés audessus de la première , la quantité de liquide qu’il pourra contenir changera. Supposons que cette quantité, déterminée par la balance, se trouve avoir un poids P'. Pour savoir le volume qu’elle aurait occupé à la température initiale, il suffit de faire la proportion

C’est donc là le volume qui, en se dilatant ou se condensant, a occupé toute la capacité du vase. Or , en nommant è' sa dilatation cubique entre les températures où l’on a opéré , ce volume a dû se changer en

VP'

La capacité du vase , qui était d’abord V, s’est aussi changée et est devenue

K étant la dilatation cubique de la matière qui le compose. Puisque , dans ces nouvelles circonstances , le liquide remplit tout le vase , ces deux quantités doivent être égales , c’est-à-dire , que l’on doit avoir

PAR LA CHALEUR

Les deux membres étant divisibles par Y, cette quantité disparaît et Ton tire

C’est la valeur de la dilatation J' du liquide. Cette formule est tout-à-fait analogue à celle de la méthode précédente ; seulement les nombres de divisions Y et X sont remplacés par les poids correspondans du liquide , ce qui ne change rien au résultat , puisque la formule ne contient que leurs rapports , et qu’à des températures égales ces poids sont entre eux comme les volumes.

On verra dans le chapitre suivant , une suite de dilatations absolues déterminées de cette manière, par MM. Gilpins et Bîagden ,pour l’eau et l’alcool , depuis la température de la glace fondante jusqu’à du thermomètre centésimal.

Enfin , on peut encore mesurer la dilatation des liquides par un autre moyen , qui repose sur un principe d’hydrostatique. On sait qu’un corps pesant, plongé dans un fluide, y perd une partie de son poids égale à celui du volume de fluide qu’il déplace. Supposons que l’on prenne un parallélipipède de métal, de platine, par exemple , et qu’après l’avoir attaché à un crin très-lin , on le pèse dans l’air sous une pression et une température déterminées : il y perdra une partie de son poids égale au volume d’air qu’il déplace: cette perte sera très -petite, parce que l’air est beaucoup moins lourd que le platine à volume égal : on pourrait donc la négliger dans une première approximation, et supposer que le poids du corps ainsi trouvé est le même qu’il aurait eu si on l’avait pesé dans îe vide. Mais on peut encore tenir compte de cette petite correction , comme nous îe verrons par la suite \ car nous trouverons qu’un volume d’air ne pèse que la 8ooc partie du même volume d’eau pris à la température de io degrés ; et comme le poids de l’eau n’est que la 20e partie environ de celui du platine à volume égal , il s’ensuit que le poids de l’air est à celui du platine, comme 1 à î6oo. Ainsi le parallélipipède de platine étant pesé dans l’air,

ne perdra qu’un seize-centième de son poids ; par conséquent , si on augmente dans cette proportion le résultat observé, on aura exactement le poids qu’on aurait trouvé si on eût pesé dans le vide. Ici nous ne tenons pas compte des ckangemens accidentels des pressions et des températures qui, dans l’état ordinaire de l’atmosphère , seraient insensibles sur de si petites fractions.

Maintenant le parallélipipède de platine restant toujours suspendu au même crin que dans l’expérience précédente , supposons qu’on le pèse dans l’eau , il y perdra une partie de son poids , environ 800 fois plus considérable , puisque l’eau est à peu près 800 fois plus pesante que l’air; cette perte sera constamment égale au poids du volume d’eau que le parallélipipède déplace ; par conséquent si l’on répète cette expérience à des températures diverses , la perte de poids sera différente , puisque le même volume d’eau a plus ou moins de masse selon les températures , et de là , on pourra déduire les variations de son volume , en ayant toutefois égard aux dilatations propres du corps solide que l’on y a plongé.

Soit V le volume de ce corps à la température initiale, P sa perte de poids dans le liquide à cette température : c’est le poids du volume Y de liquide. Supposons que la température s’élève de t degrés , et qu’alors la perte de poids du corps devienne P'; ce sera encore le poids d’un volume de liquide égal à celui du corps. Blais ce dernier a changé , car si la dilatation cubique de sa substance est K , son volume Y a dû devenir V(i -j-K#); c’est donc ce volume de liquide qui se trouve alors avoir pour poids P'. Par conséquent l’unité de poids occupe alors un volume égal à

et la masse primitive , dont le poids était P , occupe un volume égal à

YP(i + KO

Mais d’un autre côté ce même volume ainsi changé a encore

PAR LA CHALEUR. 20 3

pour expression V ( 1 -H î en désignant toujours par £ la dilatation cubique du liquide entre les températures que l’on considère ; on aura donc l’équation

y p (i -f ko

ou, en divisant les deux nombres par Y, et tirant la valeur de à\

formule analogue à celle que nous avons trouvée tout-à-l’heure , en supposant que l’on pèse un meme vase plein du liquide à diverses températures. En effet , le corps solide , plongé dans l’eau, peut être ici considéré comme un vase d’une capacité connue , et le poids du liquide contenu dans le vase à chaque température , est égal à la perte de poids du corps quand on le pèse dans le liquide.

De tous les liquides connus, l’eau est celui dont on a le plus étudié les dilatations. En lui appliquant successivement les diverses méthodes que nous venons d’exposer, on arrive également à ce résultat remarquable, savoir que l’eau en se refroidissant ne se contracte pas d’une manière constante. Sa contraction diminue pour chaque degré à mesure que la température descend vers le terme de 4 degrés du thermomètre qentésimal. Au-delà de cette limite , si la température baisse davantage , le volume de l’eau reste quelque temps constant , après quoi il se dilate au lieu de se contracter. ïl y a donc un point auquel le volume de l’eau est plus petit qu’à toute autre température ; c’est alors que sa densité est la plus grande , c’està-dire qu’elle a le plus de masse sous le même volume.

Suivant des expériences très-exactes faites par M. Lefèvre- Gineau , en pesant avec beaucoup de soin dans l’eau distillée un même cylindre de cuivre à diverses températures , ce maximum de densité se trouverait à -f- 4%4 du thermomètre centésimal.

Selon les expériences de MM. Blagden et Giîpins , citées plus

ao4

haut , le maximum de condensation se trouverait à + 3°, 8g» La différence de ce résultat au précédent paraîtra peu considérable si Ton considère que le volume de l’eau se trouvant alors à son maximum , reste pendant quelque temps le même autour de ce point sans se dilater ni se contracter sensiblement , ce qui fait que le nombre précis de degrés qui répond au minimum ne peut pas être fixé avec la dernière exactitude.

Selon M. Thompson , les observations de MM. Blagden et Gilpins , comparées entre elles très-près du maximum de condensation , indiquent pour la dilatation la marche suivante.

Vrais volumes d’une même

Température en degrés centé-

masse d’eau.

simaux.

\ O, QO

On voit par ce tableau qu’en partant du maximum de condensation la variation d’un même nombre de degrés en augmentation ou en diminution de température produit la même altération dans le volume de l’eau ; en sorte que ce volume à o, par exemple , est le même qu’à -f- 70, 7 7, parce que o est autant au-dessous de 3°, 89 que 7°,77 est au-dessus. Ce résultat est commun à tous les liquides qui ont un maximum de condensation, mais il n’a lieu qu’à des températures peu distantes de ce point.

Nous verrons bientôt que la température du maximum de condensation peut encore se déterminer directement , et avec la plus grande exactitude , par un moyen tout-à-fait indépendant de la dilatation des vases, et qui repose uniquement sur ce que , dans une masse d’eau dont les diverses couches sont à des températures inégales, les molécules qui se trouvent au maximum de condensation tombent au fond du liquide , comme plus pesantes que les autres. Deux habiles ob-

PAR LÀ CHALEUR

servateurs , M. Tralles en Prusse , et Hope en Angleterre , qui ont également indiqué ce moyen dès l’année 1804, ont ainsi trouvé la température de ce maximum , le premier à 4°:>oo 5 le second à 4C\35 de l’échelle centésimale. Rmnford , par des expériences semblables , l’a portée un peu au-dessous de 4°t>44 5 en sorte qu’il ne peut rester aucun doute sur la réalité de ce? singulier phénomène. Nous chercherons dans un des chapitres suivans quelle en peut être la cause.

Le point du maximum de condensation de Feau est celui que les savans français ont adopté pour établir F uni té de poids dans le système des mesures métriques ; cette unité de poids , que l’on nomme gramme , est égale au poids d’un centimètre cube d’eau distillée prise à la température du maximum de condensation.

Il suit de là que si Fon connaît le nombre de centimètres cubes que contient le volume d’un vase, on saura, par cela même, le nombre de grammes d’eau qu’il contiendrait à la température du maximum de condensation ; ou, réciproquement, si Fon détermine , par la balance , le poids de Feau contenue dans le vase à cette même température , on aura tout de suite son volume en comptant chaque gramme pour un centimètre cube. Il n’est pas même nécessaire que la pesée soit faite précisément. à la température du maximum de condensation ; car nous déterminerons dans le chapitre suivant la loi générale selon laquelle le volume de Feau varie entre les températures o et ioo°; et , d’après cette loi , il sera facile de réduire une pesée faite entre ces limites à ce qu’elle serait à la température du maximum de condensation. En effet , supposons que le poids absolu de Feau contenue dans le vase soit égal à P', P' étant un nombre de grammes, et la température étant t\ cela veut dire qu’un nombre P' de centimètres cubes d’eau pris à la température du maximum de condensation, étant portés à la température t , remplissent le vase proposé. Si $ est la dilatation de Feau depuis ce maximum jusqu’à t , le volume du vase en centimètres cubes, à cette même température, sera P'(i-J-J'). Mais le Yage lui-même est dilatable. Soit X son volume in-

connu à o° ; et K la dilatation cubique de la matière qui le compose. Son volume à t degrés sera X ( i -f-K*) , on aura donc

X ( i +ko = p'

d’où l’on tire

Lorsque P' sera connu , cette formule donnera le vrai volume X du vase en centimètres cubes pour la température de o°. Pour avoir P', on pèse d’abord le vase plein d’air et ouvert ; ensuite on le pèse plein d’eau ; nommons P la différence des poids observés. Ce sera le poids de l’eau qu’il contient à la température t , moins celui du volume d’air dont cette eau a pris la place ; soit donc ot le rapport du poids de l’air à celui de l’eau, à volume égal, dans les circonstances de pression et de température où l’on opère; rapport que nous déterminerons dans peu par l’expérience. On aura alors

P' (!—*)= P, d’où P' — — — ;

et substituant cette valeur dans notre formule, l’expression exacte du volume du vase devient

x= pp + D

Le second membre , ne contenant plus que des quantités données par l’observation , pourra se réduire en nombres. On rendra le calcul de cette formule plus exact et plus facile , en remarquant que et , è' et K t sont toujours des fractions trèspetites dans les circonstances où se font naturellement ces expériences ; d’où il résulte que X différera très-peu de P. Par conséquent, il sera avantageux d’isoler d’abord cette portion principale de la valeur de X , ce qui se fera en la mettant sous la forme

X = P -f- P cT -f

P(l-f^) (et —

(l et) ( 1 -j- K t )

Alors le calcul ne porte plus que sur les petites corrections qu’il faut faire au poids observé P pour avoir X.

PAR LA CHALEUR. 207

En étudiant les dilatations des autres liquides , différens de l'eau, on y découvre aussi des singularités analogues , lorsqu’on les observe près des points de la congélation et de leur ébullition. II y a des substances qui se dilatent en se gelant comme l’eau ; tels sont le fer fondu , le bismuth , l’antimoine et le soufre. D’ autres , au contraire , se contractent lorsqu’elles se gèlent , et le mercure est dans ce cas ; sa contraction est môme trèsconsidérable. Comme ce fait est d’une grande importance par les limitations qu’il met à l’échelle de notre thermomètre , et aussi par les idées qu’il nous donne sur l’arrangement des molécules des corps, je vais entrer à ce sujet dans quelques détails.

On a vu souvent en Russie et en Laponie le froid devenir assez rigoureux pour geler le mercure dans les thermomètres. Les physiciens , qui les premiers observèrent ce phénomène , virent, avec étonnement, le mercure devenu solide éprouver un abaissement extraordinaire , et souvent se précipiter tout entier dans la boule de l’instrument. Ils en conclurent que le froid , capable de produire cet effet , devait être énorme , et répondre au moins à 320 degrés de l’échelle centésimale au-dessous de la glace fondante. Mais cette évaluation supposait que la contraction du mercure , même dans ces basses températures , était encore uniforme , et suivait la même marche qu’entre la glace fondante et l’eau bouillante. Cependant divers phénomènes semblaient déposer contre la réalité de ce froid excessif. On avait vu quelquefois le mercure des thermomètres se tenir à 3g degrés au-dessous de zéro , lorsqu’il était sur le point de se geler , et sa grande contraction se produisait tout à coup lorsqu’il devenait solide. Entre ces deux instans, la sensation de froid éprouvé par les corps organisés , n’était pas sensiblement différente * et quoique ce jugement, fondé sur le témoignage des sens, pût n’être pas tout-à-fait exact, l’erreur qu’on pouvait raisonnablement lui attribuer , n’était dans aucune proportion avec l’énorme degré de froid que la contraction subite du mercure annonçait.

Cependant , on n’avait encore à cet égard que des soupçons , lorsque JMf. Hutchins leva toutes les incertitudes par une très—

qqS DILATATION DLS LIQUIDES

belle suite d expériences faites à la baie de Hudson , d’après les instructions de M. Cavendish , et avec des instrumens que ce savant avait lui-même envoyés. L’appareil , représenté , fig. 69, consistait en un vase cylindrique de verre que l’on remplissait en partie de mercure , et dans lequel plongeait la boule d’un thermomètre à mercure, qui ne touchait point les parois intérieures du cylindre. On mettait le tout dans un mélange réfrigérant, formé de neige et d’acide nitrique , et l’on notait la hauteur du thermomètre intérieur , à mesure que le mercure , qui environnait sa boule, se refroidissait. On observa qu’il descendait ainsi jusqu'à 89° centigrades au-dessous de la congélation de l’eau, et qu’arrivé à ce terme, il restait stationnaire. Alors , en retirant l’appareil du mélange où il était plongé , on voyait que le mercure contenu dans le cylindre , était gelé en partie. Cette observation faite, si l’on remettait l’appareil dans le mélange réfrigérant , le thermomètre restait encore stationnaire au même degré , jusqu’à ce que le mercure , contenu dans le cylindre, fut gelé en totalité; mais en prolongeant davantage l’expérience, la congélation gagnait aussi le mercure du thermomètre, et celui-ci, en devenant solide, se contractait subitement , jusqu’à descendre à près de 3oo degrés au-dessous de o. Ce mercure , ainsi gelé , avait tous les caractères d’un véritable métal solide ; il s’étendait sous le marteau , et ressemblait toutà-fait à de l’argent de vaisselle qui a long-temps servi.

La constance du thermomètre , pendant que le mercure du cylindre n’est encore gelé qu’en partie , s’accorde avec la loi générale que nous avons déjà observée sur l’invariabilité de température des corps qui se fondent. Un thermomètre , plongé dans un bain d’étain ou de plomb fondant , y présente la même constance , comme nous l’avons déjà annoncé. O11 peut donc , par ce caractère, juger que le degré de congélation du mercure était bien réellement celui que le thermomètre indiquait à l’époque où il restait fixe, et que la grande contraction du mercure , au-dessous de ce terme , était un effet instantané de sa solidification.

Cependant, on pourrait croire avec quelque vraisemblance

PAR LA CHALEUR

que ce degré était un peu au-dessus de celui que le thermomètre à mercure indiquait; car, puisque ce métal éprouve une si grande contraction en devenant solide , il est assez probable qu’il participe déjà à cette propriété avant de parvenir à son. point de congélation. C’est ainsi, par exemple que l’eau, qui se dilate en devenant solide , commence à se dilater un peu avant le terme de sa congélation. Si, donc , un effet analogue avait lieu pour le mercure vers les derniers termes de sa liquidité , il arriverait que , pour des changemens égaux de température, il se contracterait plus qu’il ne faisait entre les termes de la glace fondante et de l’eau bouillante ; ou , ce qui revient au même , si on comparait sa marche avec celle d’un thermomètre métallique , on trouverait que ce dernier serait d’accord avec le thermomètre à mercure, depuis le terme de l’eau bouillant© jusqu’à celui de la glace fondante , et même dans une certaine étendue au-dessous de ce point; mais en approchant de 3q degrés au-dessous de o , le thermomètre métallique , dont nous supposons la marche constamment uniforme, différerait du thermomètre à mercure ; le premier indiquerait une température un peu plus haute que le second. Malheureusement , on n’a point fait cette épreuve dans les expériences de la baie de Hudson.

Les phénomènes que nous venons de considérer , peuvent nous donner quelques indications sur l’arrangement que les particules des corps prennent en passant de l’état liquide à l’état solide ou à l’état aériforme , et par suite , sur les conditions physiques qui constituent ces états divers. Mais pour pouvoir nous livrer à ces considérations , il faut d’abord réduire les phénomènes de l’expansion des liquides à des lois générales qui permettent de les embrasser dans leur ensemble. C’est ce que je vais faire dans le chapitre suivant.

LOIS DE LA DILATATION