CHALEUR SPÉCIFIQUE

versant ainsi l'eau du cylindre, lui cédait de la chaleur à cha* que instant, et la température de Teau s'élevait au-dessus de celle de l'air ambiant. Or, quand la température d'un corps est plus élevée que celle du milieu dans lequel il se trouve, ce corps perd à chaque instant une quantité de chaleur proportionnelle à son excès de température : autrement, la perte de la chaleur, faite à chaque instant par un corps chaud, est d'autant plus grande que l'excès de la température de ce corps sur celle du milieu ambiant est lui-même plus considérable. Ainsi, comme dans le premier instant de l'expérience de Laroche et Bernard, l'eau du cylindre ne s'élevait en température que d'une très-petite quantité audessus de l'air ambiant , cette eau ne fit alors qu'une perte de chaleur à peine sensible, et la température du gaz surpassant au contraire de beaucoup celle de l'eau, lui céda une grande partie de sa chaleur. Dans le deuxième instant, l'eau s'éleva davantage en température au-dessus de l'air ambiant; elle fit donc alors une plus grande perte de chaleur; et, au contiaire, la température du gaz se trouvant alors moins éloignée de celle de l'eau, ce gaz céda une moindre quantité de chaleur. Ainsi, la perte de chaleur faite à chaque instant par l'eau augmentait toujours, et, au contraire, la quantité de chaleur cédée à chaque instant par le gaz à l'eau diminuait sans cesse ; il arriva donc une époque où l'eau reçut à chaque instant de la part du gaz autant de chaleur qu'elle en perdait, et, à partir de cette époque, la température de l'eau resta continuellement au même point.

^Laroche et Berard firent ainsi passer à travers leur cylindre "^rempli d'eau d'abord un courant d'air, ensuite un courant du ^gaz qu'on appelle hydrogène^ puis un courant de gaz qu'on ap- ^pelle acide carbonique ; et ils firent le tableau suivant des résultats ^de leurs expériences.

Air.

Hydrogène.

Acide carbonique.

Centi mitres.

Degrés.

Degïéf.

Degrés.

Degrés.

Degrés.

"^Chaque nombre de la première colonne indique la pression "^atmosphérique de la chambre où était le cylindre, et par con-

85« TEàlTÉ DB PBTSIQUE.

^séquent 1a pression supportée par le gaz dont le nom e$t écrit *à gauche. La deuxième colonne indique la température de la ^chambre pour chacune des trois expériences faites sur Fair, '^rhydrogène et l'acide carbonique. Chaque nombre de la troi^ *sième colonne indique la température que le gaz écrit vis-à-vis •ce nombre avait immédiatement avant son entrée dans le cy- Mîndre. Chaque nombre de la quatrième colonne indique la ^température à laquelle le courant du gaz écrit vis-à-vis ce ^nombre amenait définitivement l*eau du cylindre. Chaque •nombre de la cinquième colonne indique de combien de degrés •le gaz écrit vis-à-vis ce nombre s'abaissait en température •après avoir traversé le cylindre. Enfin, la sixième colonne in- •dique l'excès de la température définitive du cylindre sur celle •de Pair ambiant, pour chacune des trois expériences faites sur •rair, l'hydrogène et le gaz carbonique. Les trois courants de gaz, •savoir, l'un d'air, le deuxième d'hydrogène, et le troisième de •gaz carbonique, n'étaient pas également rapides. Ainsi, dans •dix minutes, il passait à travers le cylindre 36^'*', 91 d'air sous •la pression de 74«*"»-,05 et la température de 6°8; 37"»-, 84 •d'hydrogène sous la pression de 74 *•■*••, 94, et la température •de 8" 9; enfin, 36"* , il d'acide carbonique sous la pression de »75 •^°»-, 82 et la température de 7o,2.

*En partant de ces données, si l'on suppose !• les trois courants •de gaz exactement aussi rapides que le premier, c'est-à-dire •que le courant d'air ; 2<» la pression atmosphérique de 76 **•*- •pour les trois expériences ; 3° la perte de chaleur faite par cha- •que gaz, après avoir traversé le cylindre, égale à 72<* 415 : on •peut calculer par de simples proportions à quelles températures •définitives l'eau serait amenée par l'air, l'hydrogène et l'acide •carbonique.

Laroche et Berard, en prenant le résultat moyen entre deux expériences, ont trouvé de cette manière que, toutes choses égales d'ailleurs, trois volumes égaux des gaz conims sous les noms d'iiir, hydrogène et €u:ide carbonique^ en s'abaissaat chacun de 72® 415 par sa traversée dans l'eau, élevaient cette eau définitivement, le premier à 15° 734, le second à 14°214, et le troi* sième à 19'* 800 au-dessus de la température du milieu ambiant. Or, d'après les principes énoncés ci-dessus, lorsque, après le trajet d'une certaine quantité de gaz par le ser)>entin, l'eau du cy* lindre est parvenue à sa température définitive» elle perd à chaque instantautant de chaleur qu'elle en reçoit du gaz. D'un autre côté, là perte de chaleur faite à chaque instant par l'eau est proporr

tîflcmclle i $atk ^xcès de température sur le milieu amMaiil. Don iee peilQ« de chaleur bitea par l'air, l'hydrogène et le gai earbo^ lûquei en «'abaissant tous trois d'un même nombre de degrét, •ont emtire elles comme les nombres 15*734, 14*214, 19*800. Cea trois nombres sont donc proportionnels aux capacités des troia gas. Ainsi, en divisant tous ces nombres par 15*734, on Toit cpte trois Yôlumes égaux, l'un d'air, l'autre d'hydrogène, et le troi^ sième de gai carbonique, ont des capacités pour la chaleur, qui sont entre elles conune les nombres

Si l'on veut savoir quels rapports existent entre ces capacités pour la chaleur quand on a trois poids égaux, l'un d'air, l'autre d'hydrogène, et le troisième de gaz carbonique, il laut diviser li; second de ces nombres par la densité de l'hydrogène rapporté^ è celle de Vair, et le troisième par celle du gaz carbonique ; il vient ainsi,

Enfin, Laroche et Berard ont rapporté ces capacités pour la chaleur à celle de l'eau, par des expériences et des calculs qu'il serait trop long de décrire ici, mais tout à fail pareils à ceux qu'ils avaient faits pour les gaz, c'est-à-dire en faisant passer mi Qourantd'eau chaude dans le serpentin jusqu'à ce que ce courant ait amené à une température fixe le cylindre contenant le sf r^ pentin. lU ont trouvé que les capacités de l'eau, de l'air, derhy«> drogène et du gaz carbonique sous le même poids étaient entre elles comme les nombres

Au moyen de leur appareil, Laroche et Berard ont encore trouvé que la capacité d'un certain volume d*air est d'autant plus grande ou plus petite, que la pression supportée par cet air est eÛe-même plus grande ou plus petite. Au contraire, la capa^* cité pour le calorique d'un certain poids d'air augmente ou diminue à mesure que la pression exercée sur cet air diminue ou augmente. On ne connaît pas de procédé exact pour mesurer les capacités pour le calorique des vapeurs, et même celui de La'^ roche et Berard, relatif au gaz, est sujet à beaucoup d'objec^ tiens.

S80. 0^/eivati0R.*—« D'après le principe du n^ 116 du 1. 1*% en quelque état de dilatation que se trouve un gaz, la même quantité de chaleur introduite dans son intérieur y produit toujours la même élévation de température. Il n'en est donc pas des gaz comme des solides et des liquides, dont nous avons vu que les car pacités pour la chaleur augmentent avec la température. Celles des gaz sont invariables. C'est ce que tout le monde admet.

De plus, la capacité d'un gaz pour la chaleur peut s'envisager de deux manières : ainsi, supposons que dans un cas on considère la quantité de chaleur nécessaire pour élever d'un degré la température d'un gaz quand, étant soumis à une pression constante comme celle de l'atmosphère, par exemple, il a la liberté de se dilater : c'est ce qui avait lieu pour l'air renfermé dans le tube de \dLfig. 125 par une goutte de mercure i, comme on l'a expliqué aun^ 113, t. P'. Ensuite, supposons que dans un second cas on considère la chaleur nécessaire pour élever d'un degré la température d'un gaz renfermé dans un vase de forme invariable où il n'ait par conséquent pas la liberté de se dilater. Il est évident que la première quantité de chaleur sera plus grande que la seconde. La chaleur spécifique d'un gaz à pression constante n'est donc pas la même que celle d'un gaz sous un volume constant ; mais on admet que le rapport de ces deux chaleurs est le même à toutes les températures auxquelles un gaz peut être soumis. {V, Laplace, Méc, céleste^ liv. 12.)

Proposàion. — « Lorsque l'on connaît la capacité des corps » pour la chaleur, on en déduit un moyen simple de calculer la » température de ces corps par la méthode des mélanges, dans » le cas où cette température est excessivement élevée. »

En effet, supposons, par exemple, qu'on veuille connaître la température d'un morceau de fer incandescent. Il faut pour cela connaître le poids de ce morceau de fer et le plonger, pendant qu'il est incandescent, dans une masse d'eau dont on connaisse aussi le poids. Supposons le poids de l'eau égal à trois livres, et celui du fer à une livre, par exemple. Au moyen d'un thermomètre plongé dans l'eau, j'observe de combien l'immersion du fer a élevé la température de cette eau ; supposons que ce soit de 10' à 400, ce qui donne 30» d'élévation. Cela posé, je dis : la capacité du fer rapportée à celle de l'eau étant environ ^, il s'ensuit que la quantité de chaleur qui fait varier une livre d'eau d'un degré, fera dans une livre de fer un changement de 10 degrés. Or, la quantité de chaleur abandonnée par notre livre de fer incandescent a élevé de 30** chacune de nos trois livres

GHALEUB SPÉCIFIQUE. 361

^'eauy et aurait conséquemment ëleyé de 90^ une seule liTre. Donc cette quantité de chaleur a dû faire baisser le fer de 90 dizaines de degrés, c'est-à-dire de 900 degrés ; donc, puisqu'il est encore à 40», sa température à l'état incandescent était de

281. Problème. -» « On demande d'expliquer la difiérehce de » capacité des corps pour le calorique. »

Solution. — Cette différence tient à la différence de masse des atomes des corps.

En effets on sait qu'un même choc d'une balle de plomb, par exemple, n'imprime pas à divers corps la même vitesse, et que la perte de vitesse éprouvée par cette balle sur un corps n'est pas la même que celle éprouvée sur un autre corps ; tout cela dépend des masses de ces corps.

Ainsi, d'après ce que nous avons vu dans les principes de mécanique, les vitesses communiquées à ces divers corps par le même choc ou la même impulsion seront en raison inverse de leurs masses, p. 31 , Coroll. iir, 1. 1'^.

Ainsi, pour arriver à produire le même accroissement de vitesse dans tous ces corps, il faudra que la balle de plomb frappe plus fort les plus massifs, et moins fort ceux qui ont moins de masse ; autrement, il faudra qu'elle soit animée d'une plus grande vitesse en arrivant sur les premiers qu'en arrivant sur les autres.

Maintenant, au lieu de balles de plomb, supposons les molécules de l'éther, et au lieu de ces divers corps frappés par la balle, supposons des atomes de diverses substances pondérables.

On voit que la même impulsion exercée par les molécules d'éther en vibration ne produira pas la même rapidité d'agitation sur ces divers atomes, et que pour augmenter en eux de la même quantité cette rapidité de leur agitation, il faudra que l'éther , vienne frapper plus fortement les uns que les autres ; ou, pour parler plus exactement, s'agiter contre les uns avec une plus grande vitesse que contre les autres.

Or, ce degré d'agitation de l'éther est précisément l'intensité de la chaleur rayonnante, tandis que l'accroissement de vitesse que peuvent recevoir les atomes d'un corps n'est que l'élévation de la température de ce corps.

Donc, pour une même quantité de chaleur envoyée sur divers atomes, leur élévation de température sera différente, ce qui constitue justement la différence de capacité des corps pour la chaleur.

Ma TRiiTi PB POT «QUB*

M* III. — Phénomènes de température preduits par le chûngem»n$ d^état des corps ou par celui des distances de leurs moUeules.

282. Proposition, — « Pendant tout le temps que dure le pas- » sage d'un corps de l'état solide à l'état liquide, ou de l'état >• liquide à l'état gazeux, il est impossible d'élever sa tempé- • rature. >»

Démonstration. — Mous n'avons ici qu'à répéter à peu près ce que nous avons dit à l'article du thermomètre^ n° 61 , t. P', et dans le changement <Fétat des corps, n* 171 , t. I^'.

Le corps que nous prendrons pour exemple est l'eau à l'état de glace : ce que nous dirons sur cet exemple pourra s'appliquer à tout autre.

Ainsi, supposons un vase contenant un morceau de glace ou de la glace pilée.

Lorsqu'un morceau de glace reçoit de la chaleur d'une source quelconque, telle qu'un brasier ardent sur lequel on peutsuppQser placé le vase qui contient cette glace, la chaleur pénètre U glace, s'accumule dans son intérieur; et si l'on met un thermomètre dans la glace, on verra sa température s'élever jusqu'au moment où la fusion commence.

A partir de ce moment, la température ne s'élève plus, quoique la glace reçoive toujours de la chaleur de la part de la source.

La température s'arrête à 0^ jusqu'à ce que toute la glace soit fondue.

D'où il suit que toute la chaleur reçue par la glace depuis le commencement de la fusion jusqu'à la fin, est entièrement absorbée f son effet pour l'augmentation de température est anéanti, et sous ce point de vue la chaleur se cache, pour ainsi dire, dans le corps, ou, comme on dit, elle devient latente.

La vaporisation nous offre un phénomène pareil à celui de la fusion.

En effet, si, lorsque toute la glace est fondue, on continue à chauffer, la température de l'eau s'élèvera sans cesse jusqu'au moment de l'ébullition. A partir de ce moment, la température s'arrêtera à 100® jusqu'à ce que toute l'eau se soit évaporée.

Comme nous l'avons dit, n» 171, t. I«», l'emploi du thcnno-

inètre pour vëri&er le foit qui nou9 occupe n'est guère plu» poe«* $ible. quand il s'agit de suliataBces qui ne se fondent qu'à une très-haute température ; mais oxx se sert alor^ du pyromètre de Wedgwood, ou de celui de M, Pouillet.

CçroUaire, — Une conclusion qui dérive imviédiateiÂeAt d« la proposition^ et qui n'en est même qu'un autre énoncé, e'e$| que tout corps qui p^sse de l'eut solide à Tétai liquide » ou de celui-ci à rétat de gaz, absprbe de la chaleur, quftnd per t'actioa du feu ce corps bout ou se fond.

Définition. '^ On appelle chaieur UOênU celle qui en pénétrant un corps n'en ëlèTepasla température.

' t88. Propèsiuon. — • « Un corps qui se fond au-dessous de la M température de la fusion absorbe de la chaleur aussi bien que n celui qui se fond à cette température. »

La meilleure raison qu'on ait d'admettre cette proposition est qu'il paraît évident que la fusion d'un corps doit tendre à produire les mêmes effets dans toutes les circonstances ; qu'ainsi, si la glace, par exemple, en se fondant dans la circonstance où la température est au-dessus de 0^, absorbe de la chaleur, comme nous l'avons démontré, elle devra en absorber quand quelque cause l'obligera à se fondre dans une circonstance où la température serait au-dessous de 0<*.

Pour prouver cette proposition par l'expérience, il faudrait avoir quelque moyen physique de fondre un corps sans réchauffer ; mais on n'a pour cela que des moyens chimiques.

Ainsi, on peut faire fondre une substance sans le secours du feu, quand on possède quelque autre substance qui^ en agissant sur elle, puisse la fondre.

Dans la nécessité de recourir à une pareille action pour prouver la proposition dont il s'agit ici, on choint celle qui change le moins la nature des deux corps qu'on fait agir ainsi chimiquement l'un sur l'autre ; ces deux corps sont l'eau et le sel ordinaire.

Ainsi, en mêlant du sel ordinaire avec de la neige ou de la glace pilée dans un vase, il les fera fondre entièrement.

Or, en prenant une livre de neige à 0® et y mêlant une livre de sel pareillement à zéro pour la faire fondre, cette fusion absorbe tant de chaleur, qu'un thermomètre placé dans le mélangé descend à âO<* au-dessous de zéro. C'est de ce procédé que se servent les limonadiers pour faire des glaces en été. Ces mélanges sont connus sous le nom de mélanges frigorifiques ou mêlâmes ré-

364 TEAITÉ DE PHYSIQUE.

frigérants. Le plus paissant de tous est celui que M. Thilorier fait de Téther sulfurique avec Tacide carbonique liquide dont nous avons parlé au n^ 7 A, t. 1*% ou, mieux encore, avec l'acide carbonicpie solide que nous donnerons le moyen de £adre au n* soivaint. Par ce mélange, on produit un abaissement de température de 80<*.

En fidsant fondre une once de nitrate d'ammoniaque à 10* dans une once d'eau pareillement à 10°, on obtient un froid de 15®. Il y a encore beaucoup d'autres mélanges de la sorte.

Mais» je le répète, ces expériences sont loin de prouver notre proposition d'ime manière incontestable, surtout quand on les rapproche du grand nombre d'expériences analogues qui parussent, au premier abord, les contredire, comme on peut le voir dans les livres de chimie.

284. Proposition. — « Un liquide qui se transforme en vapeur M au-dessous de la température de l'ébuUition absorbe de la cha- » leur, aussi bien que celui qui boyt. »

En effet, quand on considère le phénomène de l'évaporation d'un liquide en contact avec l'air libre, il faut distinguer le cas où Tair est agité, du cas où l'air est tranquille. Si l'air est tranquille, il se formera sur le liquide une vapeur plus ou moins dense suivant la température, et qui s'élèvera très-lentement : l'évaporation sera donc alors très-lente.

Mais si l'air est agité^ la vapeur formée sur le liquide sera tout de suite enlevée par cet air : cette vapeur sera aussitôt remplacée par une seconde que l'air emportera également, ainsi de suite.

En sorte que plus le mouvement de l'air sera rapide, plus il s'évaporera de liquide à chaque instant , et même si la vitesse de l'air pouvait égaler celle avec laquelle s'élèvent les molécules d'un liquide qui s'évapore dans un espace vide illimité^ on voit que la quantité de liquide évaporée à chaque instant dans 1 air serait la même que si l'évaporation se faisait dans le vide illimité.

Or, on sait que dans le cas où l'évaporation est accélérée par le mouvement de l'air, il se produit du froid, car l'on sent un froid assez vif, lorsqu'ayant la main mouillée on l'expose à uu vent très-rapide. Donc l'évaporation des liquides absorbe de la chaleur.

Dans le cas où l'air est tranquille, la vapeur absorbe bien encore de la chaleur; mais l'évaporation étant plus lente, le froid est moins sensible, à moins que le liquide ne soit très - evaporable. Ainsi une goutte d'étlier, de carbone de soufre, etc., y^^'

GHALtUlt LATENTE. 366

sée sur la main, y produit du froid, quoique l'air soit, tranquille.

En faisant ainsi évaporer un liquide-dans l'air, la production du froid est influencée par des causes étrangères à Tévaporation. Ces causes sont : le rayonnement des corps environnants sur le liquide qui s'évapore, et le renouvellement de l'air sur ce même liquide. Ces deux causes empêchent le froid d'être ce qu'il devrait être en apportant sans cesse de nouvelles quantités de chaleur sur le liquide qui produit ce froid.

Analysons donc ces différentes causes qui influent sur la production du froid ; et supposons d'abord un liquide évaporable dans un espace complètement vide et indéfini. La vaporisation dans cet espace étant beaucoup plus rapide que dans l'air, l'abaissement de température y sera lui-même plus rapide ; et il est facile de voir que le froid produit ira sans cesse en augmentant, sans avoir d'autres limites vque celles de l'évaporation du liquide. Mais, si, en supposant toujours un espace indéfini vide d'air, nous avons maintenant égard aux corps environnants, alors ces corps enverront, par leurs rayonnements, de la chaleur sur le liquide évaporable ; ce qui détruira une partie du froid qui tend à se former. De plus, comme les rayonnements des corps sont d'autant plus abondants que la température du milieu est plus inférieure à la leur, on voit que la quantité de chaleur envoyée sur le liquide dont il s'agit deviendra toujours plus grande à mesure que le froid produit par ce liquide augmentera. Or, d'un autre côté, la cause du froid, c'est-à-dire l'évaporation, s'affaiblira toujours davantage à mesure que la température baissera, donc il arrivera nécessairement un moment où il y aura équilibre, c'est-a-dire où les effets de l'évaporation et du rayonnement des corps s'entre-détruiront ; ce sera alors le maximum de froid. Cependant ce maximum de froid qui aurait lieu dans un espace vide indéfini, eu égard aux corps environnants, serait encore incomparablement plus considérable que celui qui aurait lieu dans Tair, toutes choses égales d'ailleurs. Or, on peut rem-> plir la condition d'avoir un espace vide indéfini d'une manière fort simple, due à M. Leslie, et que nous allons faire connaître*

On prend un large vase contenant une certaine quantité d'acide sulfurique concentré ; on place par-dessus une soucoupe élevée sur trois pieds assez longs ; on remplit cette soucoupe d'eau, et l'on recouvre le tout avec une cloche de verre ; enfin on fait le vide au moyen de la machine pneumatique. Gela posé, examinons ce qui va se passer daps cçtte enceinte vide : l'eau se

366 TliAtTÉ DE raYSIQim.

▼ftporisera au premier instant arec toute la titesse dont elle est susceptible, mais au même instant la vapeur formée sera absorba par l'acide snlfurique concetitf é, qui est très-ayide d'eau. Il en sera de même pour le deuxième instant, pour le troisième, et ainsi de suite. Nous aurons de cette manière un vide continuel dans notre enceinte, du moins à cela près de la vapeur sulfuri> que, qui est tout à fait négligeable, puisque cet acide be bout qu'à 300^ quand il est concentré, et à 290* quand il contient 0,01 d'eau. Aussi en peu de temps l'eau de la soucoupe, qui ne s'est pas encore vaporisée, se trouve entièrement congelée. Dans les premiers instants, on peut faire abstraction de l'influence du rayonnement des corps environnants sur le froid produit par Tévaporation, à cause de la grande vitesse dont la vapeur est alors animée, et que l'on a évaluée à environ 1800 pieds par seconde. Mais comme cette vitesse diminue à mesure que le froid augmente, et que d'un autre côté le rayonnement devient en même temps de plus en plus abondant, on voit, d'après ce que nous avons *dit plus haut, qu'à la fin il s'établit nécessairetnent un équilibre entre le rayonnement et l'évaporation ; ce qui donnera le maximum de froid qu'on puisse produire avec le liquide que l'on considère. Il serait difficile d'évaluer à priori le maximum de froid qu'on peut produire avec différents liquides qu'on peut soumettre à cette expérience; mais il n'est pas moindre que 40®, puisqu'il suffit pour congeler le mercure. Cette expérience de M. Leslie , que nous venons de décrire, a été faite vers 1811.

Wollaston Ta un peu modifiée en substituant un mélange frigorifique à l'acide sulfurique. Ainsi l'espace VacB {fig. 395) ayant été complètement purgé d'air par l'ébullition de Teau B,et ensuite fermé à la lampe, Wollaston plongea la boule B' dans un mélange frigorifique, et laissa l'autre boule,'qui contenait l'eau, à une température ordinaire. Alors la vapeur émise par cette eau se trouva continuellement condensée à mesure qu'elle arriva dans la boule B', et il se produisit ainsi une évaporation continuelle comme dans l'expérience de Leslie ; en sorte que bientôt l'eau B se trouva toute congelée.

Enfin, l'expérience la plus remarquable qu'on puisse faire pour prouver notre proposition est celle de la solidification de l'acide carbonique, que l'on doit à M. Thilorier.

Ainsi, supposons que, par le moyen que nous avons donné au B° 74, 1. 1«', on se soit procuré quelques litres d'acide carbonique liquide dans le cylindre en cuivre KH {fig. 410), que nous avons

éécrii iitt même imtoèro. Où tetmetn, U robinet G et on ôtera fe tube GFE ; on rein|>lacera cêlui-ci par une botte en cuin-e ^, ayant deuic ouvertures, l'une à Tendroit où elle s'applique sur le cylindre et par où Fàcide carbonique peut entrer, l'autre par où cet acide peut sortir. Gela feit, on ouvre le robinet G, et aus-^ sitôt l'acide carbonique se vaporise, «t la vapeur s'élance avec une impétuosité incroyable dans la boite, où une partie se solidifiepar le froid que produit cette évaporation, tandis qufe l'autre l'échappe à grand bruit par la seconde ouverture de la boite. Eli quelques instants la boîte est pleine ; on ferme alors le robinet G, on ouvre là boite, et l'on y voit l'acide carbonique sous forme de boule de neige d'une blancheur éclatante. On peut se ptà^ curer ainsi en peu de temps une très-grande quantité de cettt neige ; il n'y a qu'à 6tet celle qui t'emplit la botte, et recom^ lAeneer l'escpérience que nous venons de décrire autant de fok qu'on le désire.

2S5. Reniûrtfues, -— Oe qui précède (bttrnit plusieurs manièï^ ée congeler le metcure. La mwaière la plus efficace est d'emplt»yer le mélange d'acide carbonique et d'éther dont nous avons parlé au n^ %3. Ainsi, on verse dans tin vase plat peu conduoteùr du calorique, dans utie soucoupe en terre cuite, par exemple, une livre ou deux de mercure. On couvre celui-ci d'une couche d'acide carbonique solide, et l'on verse pardessus de l'éther. he froid produit est si grand, qu'en quelques minutes tout le mercure est gelé, au point de pouvoir être martelé comme du plomb. On fait ainsi des médailles de mercure qui peuvent durer plus d'une heure sans se fondre dans une atmosphère de quinte à vingt degrés.

Le second moyen de congeler le mercure ne peut réussir que snr une petite quantité de mercure. Ainsi, on prend un tube de ftetmomètre aVec sa petite boule, on remplit celle-ci de mercure, puis ou la recouvre d'une lame d'épongé, et on l'imbibe de tarbure de soufre ou d'acide sulfureux liquide. Ce liquide, en ^'évaporatit, produit en quelques instants assez de froid pour cofigeler le mercure; mais à peine a-t-on cassé la boule du tube pour examiner la petite sphère de mercure qu'elle contient, que celle-ci commence à se fondre.

BanS les pays chauds, on se sert d'un moyen fondé sur les principes précédents pour se procurer de l'eau fraîche. On a des Vases connus sous le nom à^alcarazaz : ce sont des vases sphé- ^ ^ues de sept à huit pouces de diamètre, en terre cuite, non

^laillée et très- spongieuse. On suspend ces vases remplis d'eaU

3M TRAITÉ DE PfiTSlQUE.

dans des endroits où il règoe quelque courant d*«ir. Alors cette eau, s'infiltrant au travers des parois du yase, que l'on £ût à dessein le plus minces possible, entretient une couche d'humidité sur tout l'extérieur du vase, laquelle, subissant une évaporation continuelle, finit par abaisser de plusieurs degrés la tem« pérature du reste de l'eau.

C'est encore par les principes précédents que l'on peut expli'quer jusqu'à un certain point la constance invariable de la température naturelle de chaque espèce d'animal. Ainsi, en quelque temps et sous quelque climat que l'on mesure la température naturelle du corps de l'homme, on la trouve toujours de 37**. On conçoit, en partie du moins, la cause de ce phénomène singuUer, en observant que la transpiration, dont l'effet propre, Gomn(te celui de toute évaporation, est d'abaisser la température du corps, est d'autant plus active que la chaleur de l'atmosphère est plus considérable; de sorte que ces deux causes, la chaleur qui tend à élever la température d'un animal, et la transpiration qui tend à l'abaisser, augmentant toujours ensemble, et diminuant aussi ensemble, il en résulte une espèce d'équiUbre qui laisse cette température perpétuellement au même point.

286. Proposition, — « Tout corps qui passe de l'état gazeux à » l'état liquide, et de celui-ci à l'état solide, émet de la chaleur » rayonnante. »

Et en effet, il est naturel de penser que si un phénomène produit un certain résultat, le phénomène inverse produira un résultat tout contraire. Aussi admet-on qu'un corps, dans le passage indiqué d'un état à un autre, émet justement la quantité de chaleur égale à celle qu'il absorbe en passant au contraire de cet autre état au premier.

Au reste, l'expérience prouve la vérité de notre proposition, soit pour la solidification des liquides, soit pour la condensation des vapeurs.

D'abord, pour la solidification des liquides, on peut citer les observations de Farenheit. D'après ses observations, l'eau peut arriver jusqu'à lO** à Vl"" au-dessous de zéro sans se geler. Il suf* fit pour cela qu'elle soit dans un lieu tout à fait à l'abri des moindres mouvements et ébranlements. Dans cette parfaite tranquillité les molécules d'eau sont dans une sorte d'équilibre entre leurs attractions mutuelles ; ces attractions tirent chaque molécule également dans tous les sens à la îoxs, de sorte que celle-ci ne peut se porter d'un côté plutôt que d'un autre. M^is r-* équilibre est tout à fait un équilibre instable que le moindre ^

CflALEUR lATBMTE. 369

lit ébranlement peut complètement détruire. Aussi le plus léger choc imprimé au yase qui contient l'eau peut déterminer celleci à se congeler, et aussitôt que cette congélation a lieu, le thernoLomètre, qu'on avait préalablement placé dans le liquide, remonte de plusieurs degrés, et quelquefois même jusqu'à zéro. On lit dans le traité de chimie de Berzelius, t. 3, p. 157 et 177, que Greigthon a observé les mêmes phénomènes sur le bismuth et rétain fondu.

L'expérience de Farenheit réussit mieux quand on soustrait la surface de l'eau à la pression atmosphérique. Il suffit pour cela de mettre le yase qui contient ce liquide sous la cloche d'une machine pneumatique. On parvient au même résultat en introduisant l'eau dans un tube CA: (fig. 395 bis) qu'on effile en pointe, comme le montre la figure. On en chasse l'air, au moins en partie, en faisant bouillir l'eau AB, et aussitôt après on ferme la pointe du tube, en dirigeant dessus un trait de flamme.

L'expérience réussit mieux sur certaines dissolutions salines au lieu d'eau pure. Quand ou a quelques-unes de ces dissolutions dans un tube CA {^g. 395 bis) fermé, et où l'espace BG est bien privé d'air, en cassant l'extrémité G, on voit toute la dissolution BA se prendre en masse, et en même temps elle s'échauffe assez pour qu'on la sente à la main. Mais c'est surtout la solidification de l'eau par la chaux qu'on peut apporter ici pour exemple ; car on sait qu'en jetant de l'eau sur la chaux vive, elle est absorbée et solidifiée aussitôt, et que la température s'élève beaucoup.

Quant à la condensation des vapeurs, la chaleur qu'elle émet est rendue évidente par l'expérience suivante :

On place un matras £ (fig. 394) sur le feu : bientôt l'eau qu'il contient bout, s* élève en vapeur, et passe par le tube GBA jusqu'au fond de l'eau contenue dans le vase BA.

Or, au fur et à mesure que la vapeur arrive dans l'eau froide en A, elle se condense, et après qu'il s'en est condensé ainsi une quantité qui est à peine une partie sensible, au premier coup d'oeil, de la quantité d'eau froide contenue en RA, cette eau froide se met à bouillir.

Donc la petite quantité de vapeur qui s'est condensée dans le vase RA y a émis uue énorme quantité de chaleur.

287. Problème. — «On demande de déterminer exactement la » quantité de chaleur absorbée par un corps, en passant de l'é» » tat solide à l'é(at Uquide. n

I79 nkiTÈ n raf siQCJE.

Solution. -* Black, qui réaolut U pr^miw m yraUèiM^ ^ff^^*

çetle cbalear chaleur defluiditd,

Pfenoiu là gUce pour exemple; je dU qu'il est ftictle de me-» Mrer la quantité de chaleur que la glace rend latente en ae feii— dant« En effist, ai l'on mêle une livre de neige avec une livre d'eau chaude à 75<^9 toute la chaleur qui maintient la température de cette eau à 7fr» au-dcssua de séro passera dan« la neige povr la fondre complètement, et alors on aura en tout deux livrée d'eau à 0».

D0UC1 une livre de neige en se fondant rend latente toute la chaleur nécessaire pour élever la température d'une liwe d'eao

de 75».

BUck chercha encore la chaleur de fluidité de quelque autre substance ; ainsi il trouva que 1 kilogramme de blanc de baleine, ^ se congelant, pourrait fondre. 1 kil. 1 de glace.

Jkil.de cire Ikil. 3 id,

l kil. d'étain 3 kii. 7 id.

288. Problème. — - « On demande de déterminer la chaleur » absorbée par un liquide, en passant à l'état de vapeur. »

Soluiion. — Cette chaleur «'appelle chaleur d'élasticité.

Prenons l'eau pour exemple. Pour déterminer la chaleur lafente que l'eau absorbe en se taporisant, on fait bouillir de l'eau dans une cornue de verre EB^ dont le col GB est enveloppé de liège ou de substances qui ne soient point couductrices de la chaleur^ et on a soin que ce col CB soit incliné, afin qu'il ne puisse pas tomber de vapeurs condensées dans l'éprouvette mD. Cette éprouvette est pleine d'eau distillée, qu'on a préalablement pesée avec soin^ et dont on a mesuré la température en commençant l'expéirience; on fait passer dans cette eau de la vapeur de EB jusqu'à ce que sa température se soit élevée d'une certaine quantité. Le mieux est de prendre l'eau mB à un certain nombre da degrés au-deasous du milieu ambiant, et de n'élever sa température que d'un pareil nombre de degrés a»-dessus de celle de ce mihctt ambiant, par le moyen de la vapeur, afin qu'on puisse faire abstraction du rayoukement qui existe entre le milieu ambiant et l'éprouvette //«D/i, lequel rayonnemenc tend à rendfre leurs loi^ratucea égales, celle du milieu restant la même. Quand les choses sont em cal état, on repèseseigiieusement Tépreuvetle pour voir de combien son poids s'est augmenté, ou, ce qui revient au mêuie, combien l'eau qu'elle contient a reçu de vapeurs. On trouve de cette manière que 5 gramnaes de vapeurs à 100** en

yîMtlit éùm MO gmnnifes à^emx à lô* datiiieiit 395 gtàmnies d'eau à 30°$ or, en suppoiant que Teau, eu passant de 0^ à 100*, 8108 changer d'état liquide, conserve la même ca'pacité, on voit que 5 grammes d'eau liquide à 100* mêlés avec 300 gramme^ d'saù à 10* eussent donné 305 grammes seulement ft

donc les 5 grammes de vapeurs à 100*, en se condensant, OAt dégagé une quantité de chaleur latente capable de porter 300 grantmes d'eau de 10* à 20<>— 11*,47=:S*,53, ou, ce qui revient au mémei 5 grammes d'eau de 10* à

U s'ensuivrait donc par là que la chaleur latmte qu'une massé d'eau à 100* demande pour se changer en vapeur à 100*, serait capable d'élever la température d'une pareille masse d'eau qui resterait liquide, de 520*,303— 10*=:51O%303. Ces nombres aotit ceux d'une expérience de M. Gay-^Lussac ; mais ce savant a obtenu d'autres nombres par d'autres expériences; et, en prenant la moyenne entre tous ces résultats, on en conclut qu une masse d'eau, en passant à l'état de vapeur, absorbe une quantité de chaleur capable d'élever la température d'une pareille masse d'eau liquide de 0* à ô50*.

Jusqu'ici nous avons montré comment un corps quelconque absorbe de la chaleur en changeant d'état ; nous allons faire voh*, maintenant, qu'il su£Git que les distances des molécules d'ùft corps s'éloignent pour qu'il absorbe de la chaleur.

289. Proposition. — « Il suffît qu'un corps se dilate pour qttHl » absorbe de la chaleur latente* »

£n eftet, concevons une cloche en verre percée à son sommet, et un thermomètre à air pareil à celui décrit n* 18, t. 1, et doùî la largeur du tube remplisse le trou pratiqué au sommet de là cloche, si exactement qu'il ne laisse aucune issue à l'air.

Gela posé, faites passer par le trou de la cloche le tube du thermomètre à air, de manière que la boule du thermomètre soit dans l'intérieur de la cloche ; ensuite placez la cloche, ainsi munie d'un.thermomètre,sur la table d'une machine pneumatique; si vous faites jouer la machine, vous raréfierez l'air de la cloché, et aussitôt l'index du thermomètre à air descendra.

Supposonsi par exemple, que ce thermomètre deaceade de 15" à 9*, c'est-à-dire qu'il s'abaisse de 6"*; on voit que Tair, dans sa raréifaction, a rendu latente toute la chaleur qui élevait sa température de G*" au-dessus de 9".

Il suit donc de là qu'un corps, en se raréfiant, ou, ce qui revient au même, en se dilatant, absorbe toujours une certaine quantité de chaleur.

Quant aux solides et aux liquides, cette proposition pourrait se déduire, non pas sans difficulté, de ce que les capacités de ces corps pour la chaleur et leur dilatation augmentent avec la température.

En e£fet, on peut concevoir que, puisque la capacité des corps pour la chaleur augmente, c'est-à-dire puisqu'il faut plus de chaleur pour élever d'un degré la température d'un corps à 300*, par exemple^ qu'à 100% c'est qu'à 300* une partie de la chaleur introduite dans le corps devient latente. Or, à 300^, il y a un pen plus de dilatation pour une élévalion de température d'un degré qu'à 100*, d*où il paraît naturel de conclure que les corps en se dilatant absorbent ou, autrement dit, rendent latente une certaine quantité de chaleur.

290. Proposition, — « Lorsqu'un corps se contracte, une par- » tie de sa chaleur latente devient sensible, et sa température w s'élève. »

Cette proposition résulte en quelque sorte de la précédente.

£n effet, comme nous l'avons déjà dit, il est naturel de penser que si un phénomène produit certain résultat, le phénomène inverse produira un résultat tout contraire.

Ainsi, on admet qu'il suffit de prouver par l'expérience l'effet de l'un des deux phénomènes dont il s'agit ici, la compression et la dilaution, pour être certain de celui de l'autre.

Au reste, l'expérience prouve notre proposition.

Ainsi, pour les gaz, on prend un tube en verre mn {fig» ^) fermé à une des extrémités n, d'une longueur d'environ un pied, et de la largeur d'un canon de fusil; ensuite on a une tige en cuivre d'un peu plus d'un pied^ et terminée par un piston AB, c'est-à-dire par une espèce de bouchon fait en cuir. Ce bouchon doit remplir exactement le tube, et n'y entrer qu'avec peine.

Enfin, on attache de l'amadou à la partie inférieure de ce piston, et on l'enfonce rapidement et avec force dans le tube en verre. Par cette opération on comprime l'air renfermé entre le piston et l'extrémité -fermée du tube, et il se produit tant de chaleur, que Taïuadou s'enflamme.