CHAPITRE lY

GALORIMÉTRIE.

493. Quantités de chaleur. — Dans les Chapitres qui précèdent, nous nous sommes occupé des lois qui régissent les phénomènes (dilatations, changements d'état) produits par la chaleur, sans nous préoccuper de déterminer en quelle quantité il fallait faire intervenir l'agent calorifique pour produire ces phénomènes. C'est de la mesure de ces quantités que nous allons nous occuper actuellement.*

Les méthodes de inesure, dont nous allons rappeler les principes, ont d'ailleurs été imaginées avant que l'on eût des notions un peu précises sur la nature de la chaleur; toutefois ces méthodes sont encore exactes et le seront même le jour où l'on connaîtra dans tous ses éléments la nature du mouvement caractéristique de la chaleur. Cela tient à ce que les méthodes que nous allons passer en revue mesurent la quantité de chaleur nécessaire à la production d'un phénomène A par la quantité de chaleur correspondante et nécessaire pour provoquer un phénomène B qui est la conséquence du premier. En d'autres termes, un phénomène oalorifiquc B étant la conséquence unique d'un autre phénomène

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A, la quantité de chaleur absorbée ou dégagée par le premier™ mesure celle qui est dégagée ou absorbée par le second et peut étreï mesurée par celle-ci, w On voit que, grâce à cette manière de faire, les mesures sontC indépendantes de toute hypothèse et que les résultats auxquels on arrive conserveront toute leur valeur le jour où la nature de la chaleur sera connue, puisqu'on se borne, en somme, à établir des relations d'équivalence entre les divers phénomènes auxquels la chaleur donne naissance.

On prend d'ailleurs pour unité de quantité de chaleur celle q> correspond à la production d'un phénomène, dont le choix q% arbitraire, mais dont les circonstances de production peuvent être rigoureusement spécifiées.

494. Unité de quantité de chaleur ou calorie. — Ont prend pour unité la quantité de chaleur qu'il faut communiquer à 1 kilogr. d'eau à 0" pour le faire passer à !<>, ou qu'il faut sous- , traire à 1 kilogr. d'eau à 1° pour abaisser sa température à 0". l C'est là la calorie-kilogramme-degré

On emploie souvent une autre unité, 1000 fois plus petite que J la précédente et définie par la variation de température de 0° à l"?! ou de 1° à 0° d'un gramme d'eau distillée. C'est la calorie-gramme- À degré. il

495. Chaleur spécifique. Chaleurs latentes de fusion et . de vaporisation. — On appelle chaleur spécifique moyenne d'un corps solide, liquide ou gazeux, entre les températures t et t\

le quotient ^r— du nombre q de calories absorbées ou dégagées

par 1 kilogr. de ce çorps pendant la variation — f de la température.

La valeur de ce quotient est, en général, presque constante, lorsqu'on la considère entre des limites de température qui ne sont pas très étendues. On peut alors dire que la chaleur spécifique d'un corps est la quantité de chaleur nécessaire pour faire varier de 1° la température d'un kilogramme de ce corps.

La chaleur latente de fusion d'un corps est le nombre de calories absorbées ou dégagées par un kilogramme de ce corps pour passer de l'état solide à l'état liquide, ou inversement de l'état liquide à l'état solide, sans changement de température.

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GALORIMÉTRIE,

On appelle de môme chaleur latente de vaporisation à la température t le nombre de calories absorbées ou dégagées par un kilogramme de liquide qui passe à l'état de vapeur, ou par un kilogr. de vapeur qui passe à l'état liquide, sans changement de température.

Enfin on a donné le nom de chaleur totale de vaporisation, à une température quelconque t, au nombre total de calories nécessaires pour amener un kilogramme de liquide de la température 0° à la température t, puis pour faire passer le liquide à Fétat de yapeur à cette même température. Si donc on appelle c la chaleur spécifique moyenne du liquide entre 0 et f et X la chaleur latente de vaporisation à t, la chaleur totale Q de vaporisation à la tem- )érature t sera donnée par l'expression :

Q = X-{-ct

496. Méthodes calorimétriques. — Les chaleurs spécifiques peuvent être déterminées par plusieurs méthodes dont nous liions rappeler le principe.

Méthode du puits de glace. — Un poids p du corps, dont on sreut déterminer la chaleur spécifique c, est porté à une tempéraure f, puis introduit dans une cavité creusée dans un bloc de jlace à 0° et préalablement séchée. Après un temps suffisant, la empérature du corps s'est abaissée à 0*^ et la chaleur perdue a jrovoqué la fusion d'un poids n de glace que l'on détermine en -ecueillant et pesant l'eau provenant de la fusion.

La quantité de chaleur perdue par le corps, proportionnelle au )oids p de ce corps et à l'abaissement de température, est mesurée par pet. D'autre part, si A représente la chaleur latente de usion de la glace, la chaleur gagnée par celle-ci, proportionlelle au poids d'eau recueillie, sera égale à ttA, puisque l'eau, eh ontact avec la glace, est restée à la température 0". On aura donc 'égalité :

pCt=iTrl,

'où l'on tirera c, si X a été préalablement déterminée par un proiédé approprié.

Méthode des mélanges. — Un poids p du corps à la température t est plongé dans un poids n d'eau à la température t', et on note la température finale G. Les quantités de chaleur, perdue

CHALEUR

par le corps, pc (î— 6), et gagnée par l'eau, 7r{e — t'), sont égales, et l'on a :

pc (i — e) =7r (e— f')»

égalité d'où l'on tire la valeur de c.

En réalité, l'équation qui traduit l'égalité de température de la, fin de l'expérience est moins simple que celle que nous venoDsii d'écrire ; il faut tenir compte, en effet, de la chaleur perdue par lej récipient, de poids p' et de la chaleur spécifique c', qui contient le corps, ainsi que des quantités de chaleur gagnées par le vase qui renferme l'eau, par le thermomètre et par l'agitateur qui y sont plongés. En représentant par M le poids, réduit en eau, des diverses parties du calorimètre, c'est-à-dire la somme des produits du poids de chacune de ces parties par la chaleur spécifique correspondante, l'équation exacte sera donc ;

pc (î — e) +p'c' [t — d] =M (9 —

d'où l'on tirera c, si les autres quantités sont connues.

Il importe de remarquer que cette dernière équation ne tieûi pas encore compte de toutes les circonstances calorifiques du phè nomène, car le calorimètre gagne ou perd de la chaleur par] rayonnement et par conductibilité, suivant que sa température est inférieure ou supérieure à celle de l'enceinte. Nous renvoycasl aux ouvrages de Physique générale pour ce qui concerne la| description des dispositions expérimentales et de la méthode suivre à l'effet de réduire au minimum l'action de ces causes et' de tenir compte des effets de celles qui ne peuvent être éliminées.

La méthode des mélanges est également applicable à la déter mination des chaleurs latentes de fusion et de vaporisation, ainsi qu'à la mesure des quantités dé chaleur absorbées par la dissO' lution ou mises en jeu par les actions chimiques et en" particulier par les combustions.

Méthode du refroidissement. — Lorsqu'un système de corps est placé dans une enceinte dont la température est inférieure à . celle du système, celui-ci se refroidit par conductibilité et par • rayonnement. La vitesse du refroidissement dépend d'ailleurs de l'excès de la température du système de corps sur celle de l'enceinte, de la chaleur spécifique des corps en présence, de leur i pouvoir émissif, etc.