CHAPITRE XIX

DU TUEUMOMÈTIUi.

175. Chaleur. — Froid. — Les mots de chaleur et de froid correspondent à des sensations tellement connues, (pie toute explication à leur sujet serait superflue; mais ces sensations sont d'un caractère évidemment personnel et pour ainsi dire subjectif. Kn effet, il n'est pas rare de voir une personne souffrir de la chaleur là où une autre se plaint du froid. C'est d’ailleurs pour la même per- ■sonne une affaire de comparni.son. Une température de 10” succédant en été à des jours Irès-chauds produit une sensation de froid très-prononcée, tandis (prellc donne lieu en hiver a un phénomène inverse. On peut même, à cet égard, citer une ancienne expérience, qui est as.sez curieuse, quoique fort simple. Si, par e.xeuiple, on plonge les deux mains, l’une dans un vase contenant un mélange frigorifique, l'autre dans de l'eau à 50" environ, et si, après avoir laissé quelque temps les mains dans ces deux vases, on vient a les mettre simultanément dans de l'eau à 20", on éprouve dans chacune d’elles une sensation différente. La main qui vient du mélange frigorifique éprouve une son.sation de chaleur, celle ([ui vient de l’eau a 50" éprouve une sensation de froid; pourtant elles sont dans le même milieu. Ceci indique évidemment que les sensations de chaleur et de froid sont comparatives et personnelles ; elles ne sauraient donc servir de guide sùr dans l’étude des phénomènes calorifiques, et c'est pour celte raison que les physiciens ont imaginé le thermomètre. .Mais il n est pas inutile de

i.-iS nu TIIEIUIOMÉTUE.

rcinaniuer à ce sujot que précisi^ment .'i cause de \' impersonnalilè, si on peut parler ainsi, du Ihermouièlre, cet inslrumenl ne peut donner qu'une idde infidèle et inexacte de la sensation, et qu’il y a lieu de tenir compte, à divers points de vue autres que le point de vue purement physique, de tous les éléments (jui tendent à la former.

176. Température. — Si on place en présence les uns des autres jilusieurs corps inégalement chauds, ou reconnaît (|u’il se produit entre eux une sorte de communication, en vertu de la(|uellc ils éprouvent des modifications invei-ses; les plus chauds se refroidissent, tandis que les plus froids s’échaulTent ; au bout d’un temps plus ou moins long, ces phénomènes inverses cessent de se produire, et les corps se constituent dans un état d’équilihre mutuel. On dit qu’ils sont à une même température. Si, à partir de ce moment, on fait agir sur eux une cause de réchaulTement, on dit que leur température augmente; si on les ahandonne à eux-mêmes dans un milieu plus froid, ils se refroidissent tous et on dit que leur température diminue. Le mot température désigne donc un certain état d’é(]uilihre relativement aux causes physiques qui pi'oduisent les .sensations de chaleur ou de froid. partir d’un de ces étals déterminés, dire que la température d’un corps augmente ou diminue, revient à din* que le corps s’échauffe ou se refroidit.

177. Dilatabilité. — En même temps que les corps éprouvent les changements de température dont nous venons de parler, et qui, ,'i la rigueur, pourraient être constatés par des impressions diverses sur nos organes, il se produit en eux des modifications d’une nature plus précise, susceptibles d’être appréciées ou même mesurées, et qui peuvent servir au physicien fi se rendre compte e.xactement des variations mêmes de la température. Ces modifications sont de natures fort divei ses, el nous aurons l’occasion d’en parler dans la suite de ce traité; mais parmi elles il y en a une au.ssi générale riu’importante et i[ui .sert presque exclusivement de base A l’étude des phénomènes calorifiques, c’est la variation de volume. Kn général, quand un corps s’échauffe, il augmente de volume; il diminue, au contraire, quand il se refroidit. La dilatabilité des corps, sous l’action de la chaleur, est une propriélé enlièi'emenl générale que l’on peut démontrer par les expériences suivantes :

ÜILATABIUTÉ.

1® Corps soliihs. — On prend nn annciin à travers lerjiiel pass«î exactement nne splii-re de métal. Si l'on vient à chautTer cette dernière en la plaçant au-dessus d’une lampe à alcool, on reconnaît qu’après cette op(-ralion elle ne peut plus passer à travers l’anneau. Son volume a donc auginenic. Si on la plonge dans l’eau pour la refroidir, elle reprend son volume initial et peut pas.ser de nouveau A travers l'anneau ; si, la houle étant chaude, on eiU chauffé

Fijî. IK*2, — Annoiui de ’S Gi*avcsûiidc.

l’anneau à peu près au même degré, la houle eût pu passer encore; si enfin on chaulfe à la fois et l’anneau et la houle, ils con.servent toujours le même rapport de dimensions. O petit appareil porte le nom (Vunnran de ’.S Grnvesnnde.

2“ Liquides. — On introduit de l’eau, par exemple, dans l’appareil que montre la figure 183, de façon que le liquide remplisse à la fois le liallon et nne portion du tuhe jusqu'en a. On plonge alors l'instrument dans un vase contenant de l'eau chaude, et on voit au premier moment l’extrémité de la colonne liijuide descendre en b\ mais l’expérience se prolongeant un peu, le liquide remonle d’abord jusqu'en a, et, finalement, ju.squ'en nn point a' plus ou moins élevé au-dessus. Ce double phénomène s’explique aisément. Le vase, recevant le premier l’impression de la chaleur, augmente de volume avant que la température du liquide ait pu changer sensiblement-, ce dernier n’est donc plus capable de remplir la capacité totale du vase jusqu’au poitit de repère initial : on doit donc voir de.scendre l’extrémité de la colonne liquide. .Mais le li([uide subit à son tour l’impression de la chaleur, il se dilate par conséquent, et puisqu’il

DU TIIEHMO.MHTRE.

SiO

dép<issc le point initial, on doit on conclure que, non-seulement il se dilate, mais qu’il se dilate plus que le vase qui le renferme.

Fig. 18^. — Dilaintioii dos liquides.

3“ Gaz. — I,e ballon (fig. 184) coiilienl de l'air, qui est sépard de l’air extérieur, par un petit index liquide. 11 suffit dans ces conditions de cliaulfer le bidion avec les mains, pour voir l'index vivement repoussé vers le haut, ce qui montre que les gaz sont extrêmement dilatables.

178. Idée générale du thermomètre. — Il résulte de la propriété (jui vient d’être démontrée, <[uc, pendant<iu’un corpséprouve des variations de température, il éprouve aussi des variations correspondantes de volume. Si l'on imagine que les divers volumes par lesquels il passe 'puissent être facilement reconnus, on pourra qualilier la température par l’expression du volume lui-même, et

CHOIX DE LA SUBSTANXE TH E lOI O M ÉT lUQ C E. 2il

en disant que le cori>s a un volume délenninë, on désignera, d’une manière précise, la Icmpéralnre à laquelle il se trouve.

Mais ce cori)s n’accusera pas seulement ainsi sa propre température-, il fera connaître également celle des corps au milieu desquels il se trouve, et qui sont en équilibre avec lui, c'est-à-dire (lui n'éprouvent pas les cbangements inverses dont il a été question au S 176.- Telle est l’idée la plus générale du thermomètre, (joe l’on peut définir : un coifs èprouvatil sous faction de la chaleur des variations de volume que fon peut constater et mesurer.

179. Choix de la substance thennométrique. — Une matière quelconque peut servir de malière tliermométrique , et dans le fait il e.xisle différents genres de thermomètres, fondés sur la dilatalion de telle ou telle substance. Toutefois, pour (pic les indications thermométriques soient comparables entre elles, pourque leur signification soit constante relativement aux causes de la chaleur, les physiciens ont adopté un instrument type, auquel on rapporte les indications de tous les autres, c’est le thermomètre à mercure. 11 est formé essentiellement, comme le montre la figure 185, d’un tube très-étroit, m terminant par un réservoir sphéri((ue, cylindri(|ue ou de tonte autre forme. Du mercure remplit le ré.servoir et une portion du tube.

Si la tempiMatu revient à varier, le niveau du liipiide s’idèvera ou s’abaisst'ra dans le tube et s’arrêtera à des points faciles à reconnaitre à l’aide d’une division etiiuicoiTCspondentà des températuresdéterminéc’s.

Le choix du mercure, comme substance thermométriiiue, est d’ailleurs Irès-convcnablc. C’est un liipiide ([u’on peut se procurer facilement à l’élat de pureté. Il est tiï(.s-bon conducleur de la chaleur, et se met par suite ra|)idement en équilibre de température avec le.s corps qu’il louche. De plus, sa capacité calorifique est tr(’>s-faible, de sorte (juc si on le met en contact avec un corps chaud, par exemple, aux dépens du(|uel il s’échauffe, celui-ci n’éprouve dans sa tempéixiture qu’un changement très-petit et généralement négligeable,

l’IlYS. DKSCIIXXEI,. (6

FItç. tKj, Tlicnn«mi*ire fl mercure.

DU TIIEKMOMÈTRE.

180. Construction du thermomètre à mercure. — Ln construction cTiin tliennoinètre h mercure est une opération trèsminutieuse et très-délicate; elle comprend diverses parties que nous allons successivement indiquer :

1” Choix (la tube. — On doit d’abord se procurer un tube aussi régulièrement cylindrique que possible. Pour constater que cette condition est remplie, on fait pénétrer dans son intérieur une petite colonne de mercure, et on mesure la longueur qu elle a dans .ses diverees positions; si ces longueui-s étaient rigoureusement égales, c'est que le tube serait parfaitement cylindrique; cela UC se rencontre pas généralement, et on se contente d’un résultat approché; maison doit rejeter les tubes dans lesquels ou observerait de trop grandes dilTérences de longueur. Quand on a un tube convenable, on soude, ou, ce qui est jiréférable en général, on souflle un réservoir à une de ses e.xirémités.

Quand il s’agit de lliermomôlre très-précis, on calibre à l’avance les tubes, c’est-à-dire qu’on les divise en |)arties d’égale capacité par des procédés particuliers.

Fig. 18G. — Introduction du mercure dans le thermomètre.

2° Introduction du mercure. — On souflle à l’extrémité supérieure du tube une ampoule terminée par une pointe eflilée; on