DE LA CHALEUR

KIPUCATIOH DtTAILLtl DC LA COnSTRVCTIOK DU THIimOliÈTM.

S5. Quand on t eol dWiier un corps solide en phuieurs parties, on ëpronve de k résistance ; cette résistance, variable ponr chaque corps, et produite psr la cohésion , serait sans doute beaucoup phis grande si les moldcules étaient sollicitées par cette sente force ; mais la chaleur , répandue dans fhilÀiear de tons les corps , tend sans cesse à écarter les parties qai les constituent , et balance ainsi pins on moins les effets de Tattraction moléculaire. A Is cause inconnue des phénomènes de la chaleur on a donné long-temps le nom de feu ou de matière de 11 chaleur. Lors de la réformation du langage eliiniique , on Ta appelée calorique : Texistence du caioriqne comme matière particulière est bien incertaine.

Des physiciens d*un mérite éminent ont même tdmis que la chaleur n^est que TeiTet d^un mouvemeot intérieur qni détermine le rapproohement ou réetrtement des molécules selon les circonstances. [Toyct TMorsf dM omUtfioiw.)

Noos adopterons le mot commun de chaleur , dé- ■omination qui a TaTantage de ne supposer ni Tane ni Fantre hypothèse. La chaleur pénètre tous les eoips et en augmenté en général le Tolume h merare qu'elle s*y accumule. Introduite dans les corps, die s^en édiappe continuellement sous forme de rayons. Si deux corps sont en présence fuu de Tautre , il s'établît entre eux des échanges de chaleur qui amènent bientôt l'égalité on Téquilibre de températnre. La Umpkratmrê d*nn corps dépend de la tendance de la chaleur contenue dans ce corps à s n échapper , et la température est plus ou moins ^ierée , selon que oette tendance est plus ou moins

87. On a iaaaginé des instramens appdés Iftsr- ■sai^lrvs, à l'aide desquels on peut mesurer la teaipératnra des ootps. L'invention du thermomètre date de la fin du seiiième siècle; les physiciens ne isat pas dVccord sur Tautenr de cette invention : in ans pensent que c'est Cralilée , d'antres préten- ^tqne c'est Drebbel de Iford-Hollande. Ifewton, dès UOl , avait senti la nécessité d'un intervalle constant j il prit l'eao bouillante et la glace fon*

dante pour las deux points extrêmes de son thermomètre; n fit usage d'huile de lin. Il parait qu'Ammontons, vers la même époque, prenait aussi le point de l'eau bo«illante pour terme fixe.

Héaumur donna son thermomètre en 1730. Il se servit d'nn alcool qu^on pouvait se procurer au même degré de pureté dans tous les temps et dans tous les pays , et qui depuis la congélation de l'eau jusqu'au point oà il était le plus échauffé sans bouillir , se dilatait de 80/1000 de son Tolnme h xéro. De plus , chaque degré de son échelle était la millième partie de la capacité de la boule et du tube jusqu'à séro. Réaumur employait pour la graduation de son thermomètre le procédé qu'on emploie encore aujourd'hui pour diviser les tubes destinés à la mesnre des gas, et qui consiste à les remplir successivement avec des quantités égales de mercure. n a bien connu les conditions auxquelles doit satisfaire un bon thermomètre; mais la congélation artificielle de l'eau , et h plus haute température que pouvait atteindre son alcool sans bouillir , ne sont pas aussi fixes qu'il le pensait. Deluc a beaucoup contribué h faire substituer le mercure à Talcool et à prendre la glace fondante et l'eau bouillante pour las deux points fixes.

88. Il oos allons indiquer actuellement la const^uc* tiondu thermomètre telle qu'on Fexécute aujourd'hui. Il faut d'abord faire choix d'un tube dont le diamètre intérieur soit le même dans tonte sa longueur ; à cet effet on fait couler une petite colonne de mercure dans le tube ; si ce métal occupe le même intervalle , dans un point quelconque , le tube sera parfaitement cylindrique. Hais il est asseï rare de trouver des tubes qui représentent cette égalité dans une longueur même d'un demi-pied. Il est donc utile de pouvoir diviser un tube quelconque en parties d^égale qapacité ; où y parvient en introduisant dans ee tube une colonne de mercure mh qui en remplit plus que la moitié ; on la fixe d'abfifrd à une extrémité. Si Ton porte ensuite en n l'extrémité qui était en 6 (/i^. 87 ), celle qui était en m va se retrouver un peu au delà du milieu en a. O est évident que les deux portions ma et n ft

TlffiiaOlltT&S.

•ont égales ea oftpactté , et qn^on tronven le véritable milieu du tube , si TondiTife la portion aJb en deux parties d*égale capacité; mais cet intervalle est asses petit pour qu^on admette , sans erreur sensible , Tégalité du diamètre dans sa longueur. Il suffira donc de prendre le milieu de la ligne a & ; la section qui partage la partie ein du tube donné en deux portions égales , tombera sur le point ainsi déterminé. On pourra en agir de même à Tégard de chaque moitié , et ainsi de suite ; de sorte que le tube entier sera exactement divisé en parties d'égale capacité. Ce procédé ingénieux a été proposé par H. Gay-Lussac.

He sera-t-il permis de rapporter on procédé que J^ai souvent employé? Ce procédé consistée introduire dans le tube qu'on veut graduer une colonne de mercure égale à peu près au dixième de sa longueur. Soit «a h {fig. 88] cette colonne. On marque avec un diamant les points a et*^ ; on porte ensuite rextrémité a en 6 et l'extrémité ï en d. U est visible que les deux parties oè et hd sont égales en capacité; il en sera de même de toutes les autres parties ainsi obtenues. Le reste s'achève comme précédemment. Ce procédé n'est pas plus exact que celui de M. Gay-Lussac ; mais il est peut-être d^une exécution plus facile. Des thermomètres que j'ai ainsi construits ont été d'accord entre eux.

On soude à une des extrémités du tube gradué une boule ou un cylindre it; et à Tautre , un tube plus large et plus long AB (/î^. 91 ]. On chauffe d'abord le tube dans toute sa longueur, afin de le sécher : on verse ensuite du mercure bien sec par le grand tube ; Tair se contracte par le refroidissement, et le mercure tombe dans le réservoir; l'on porte ensuite le mercure à l'ébuUition, jusqu'à ce qu'on ait chassé complètement l'air et l'humidité qui restent adhérens aux parois intérieures du tube. Un fourneau ordinaire , dont les parois sont percées de trous, convient le mieux pour cette opération. Quand il ne reste plus d'air dons le mercure, on laisse refroidir l'appareil; puis on ôte tout le mercure du réservoir supérieur ; on fait sortir une partie du mercure do la tige , on laisse un petit réservoir dans la partie supérieure qu'on ferme à la latnpe(/i9. ^^)* ^ réservoir est destiné à recevoir le mercure dans le cas où l'on porterait l'instrument à une température plus élevée que celle qu'admet U tige.

•Si la colonne de mercure se divisait par suite de l'introduction d'une bulle d^air , on ferait tourner le thermomètre avec force, en l'attachant par la partie supérieure à une ficelle , et bientôt l'air rentrerait dans le petit réservoir J7. Il reste à {vendre les points fixes.

Le séro s'obtient de la manière suivante : On plonge dans la neige ou dans la glace piiée toute la partie du thermomètre qui contient du mercure ; le lieu de l'observation doit avoir une température supérieure à léro , afin de commencer la fusion de la neige ou de la glace , et de donner conséquem-

ment une température constante 4 le mercure d'un thermomètre à réservoir ordinaiÀ cesse de descendre au bout d'une demi-heure ; on note le point où il s'arrête.

Le second point fixe est celui de l'eau bouUiante; un thermomètre qu'on plonge dans cette demièro se maintient aii même point pendant tout le temps de l'ébullition. Ce fait est aussi, général que celui de la fusion ; mais il est bon d'indiquer plusieurs précautions propres à assurer l'exacte détermination de ce point. L'eau doit être parfaitement pore ; de plus , il faut que le vase dans lequel on opère soit en métal^ s'il était en verre ou en porcelaine , la température de l'eau bouillante pourrait éprouver des variations d'un à deux degrés et plus. La couche en ébullition ne doit pas dépasser deux pouces, afin que la vapeur qui se forme dans le fond du vase n'ait qu'une faible colonne à soulever. On ne peut se dispenser de consulter la hauteur du baromètre , car l'eau n'entre en ébullition à 100° qu'autant que le mercure de cet instrument se tient à 0°> ,76. Quand il est au-dessous ou au-dessus de 0" ,76 , la température est inférieure ou supérieure à lOQo; mais, comme on connaît la variation de température correspondante à un changement donné dans la hauteur barométrique , ou peut toujours ramener , par le calcul , le point de Tean bouillante à la pression 0%76 (1).

Pour faire cette expérience commodément on construit un vase en fer blanc ou mieux en cuivre (Jig. 84) ; la partie, inférieure il ^, qui sert de réservoir à ce vase, est percée et renfermée dans on autre vase C D^ d'un diamètre un peu plus grand. De cette manière on connaît le niveau de l'eau ; et ce liquide , se trouvant en commonicatioa disecte avec l'atmosphère , ne peut jamais prendre que la température de son ébullition à Tair libre.' A cette première partie est adapté un tuyau HK , formé de plusieurs pièces emboîtées les unes dans les autres , et qu'on sépare à volonté ; le thermomètre est introduit.par l'ouverture 0. La disposition seule de ce petit appareil montre que le réservoir et la colonne de mercure sont entièrement plongés dans la vapeur , dont l'excès s'échaiipe par les ouvertures latérales m et-n. On fait monter ou descendre le tube, de manière que le point où s'arrête le mercure ne dépasse que d'une petite quantité le bouchon dans lequel est retenu le thermomètre.

U est rare que les deux points £xos correspondent à des divisions entières ; il est encore plus rare que l'intervalle entre ces deux points soit égal à 100 divisions ; en sorte qu'on est obligé de faire une table pour chaque thermomètre ainsi construit; supposons, par exemple, que le mercure s'nrréle à 7,6 divisions dans la glace et à 147,8 dans l'eau bonilknte sous la pression 0^1,76. L'intervalle 147,8—7,6 correspondra à 100 degrés. Gonséquem-

(i) D'après le révérend P. Wollatton, a^mir ^ presiioA correspondent à un degré oeatigrada.

THBRMOHÈTRS A AIR.

■MBi chaque dt^ion de eet in ti r u nieii i sandre (^,71. Si la pression avait été au-desscms on an-desns de<>B,76y l'intenraUe entre la glace et Teau booilUnie aurait été pins'pvnd on plus petit qne 100* , par exemple peur mie pression 0» ,76 , FintfTTstte serait de W^j^S, car un abaissement de 10"^ dans la pression correspond h nn abaissement de0*,37 dans la teropératurede rébniiition ( p. 46 ) . Cest 99»^63 qu'on ëiTiserait par 147 ,8 •— 7,6 pour avoir la Taleur d^nne divisioa en degrés.

89. Pour les thermomètres destinés anx orts ou an usages ordinaires, on se borne à partager, sans graduation préalahle, en cent parties d*él^le longueur Tintervalle compris entre les deux points fixes. On trace la divuion sur nne bande de papier, on l'introduit dans nn tube plus large, qu'on sonde au tube thermométrique.

Les degrés sont pris positÎTement an-dessus de téro et n^ti^emcnt au-dessous.

90. le thermomètre dont nous Tenons de donner la constmclion avec détail est connu sous le nom de theriBomètre centigrade. Si l'intervalle compris entre la glace et l'eau bouillante est divisé en 80 parties , on aura le thermomètre de Réaumur. Ces deux thermomètres sont généralement employés en France , en Espagne et en Italie.

Le thermomètre en usage en Angleterre et en .Allemagne a une division différente. Farenheit la proposa en nZ4, Il a pour termes fixes la chaleur ileVeau bouillante et lefroid produitparun mélange à parties égales de sel marin et de neige. L'intervalle compris entre ces dei^x points est divisé en 212 degrés j le 32« degré correspond k la glace fondante.

Le sera de ce thermomètre présente quelque incertitude , car nous verrons à l'article des froids artificiels, qu'il faut la réunion d'un grand nombre de circonstances pour qu'un mélange réfrigérant produise le même degré de froid dans deux opérations différentes. On suit d'ailleurs aujourd'hui en Allemagne, pour le thermomètre de Farenheit, la marche que nous venons de tracer ; on note 32 le point de la glace fondante, et 212 le point de l'eau iMoillante.

Le thermomètre employé dans le nord, par exemple en Russie, ne diffère que par sa division du ther- Bwniètre centigrade. Cet instrument est à mercure } la température de Teau bouillante est marquée 160 ; celle de la glace est marquée xéro. La divison proposée par Dclisle , en 1733 , a été •baadonnée.

n est souvent utile de traduira dans le langage de notre thermomètre les résultats d'observations laites avec les autres instrumens. Rien n'est plus simple que cette transformation; car 80 degrés de léaomnr, 180 de Farenheit, 160 de Delisle , correspondant à 100 degrés du thermomètre centigrade , il suffira donc d'une proportion pour l'opérer. VeutH>n, par exemple, réduire 06 degrés

de Réaumur en degrés . centignidas, on aura 8#:100::ll6:xr=66X lOO/SO = 81o , 26.

Il faut avoir l'attention de retrancher préalaUeraent 88 du nombre de degrés Farenheit, puisque le sdro centigrade eorrespond au 82e degré Farenheit, Ex. : pour savoir à quel degré centigrade correspond le 116» degré de Far. , on fera la proportion 180: 116— 32: : 100 : «=46o, 11.

n n'y aurait pas de soustraction à faire si l'en demandait simplement combien tel nombre de degrés Farenheit , par ex. 17 , valent de degrés centi^ grades ; on ferait la proportion 180 : 17 : : 100 : «.

Les plus simples notions de calcul suffisent pour résoudre les différons cas particuliers qui peuvent se présenter.

01. U nous paraît tout-à-fait superflu d'avoir recours ou calcul pour démontrer que deux thermomètres construits sur la même échelle et avec des masses inégales de mercure , doivent s'accorder ; car la dilatation pour chaque degré étant la centième partie de la dilatation de xéro à Teau bouillante, les deux thermomètres plongés dans la même source de chalenr marqueront nécessairement U même nombre de degrés.

02. H. Bellani en Italie , H. Flaugerguea eu France , ont successivement constaté que le léro du thermomètre varie avec le temps , ce qui tient à ce que la boule du thermomètre ayant été fortement chauffée au moment du travail , puis aaisie au contact de l'air , a repris peu à peu le voImom qu'elle doit avoir.

Une observotion qne j'ai faite récemment montre qu'il faut toujours , quand il s'agit d'expériences exactes , Térifier le xéro du thermomètre , puisqu'il monte quand ces instrumens sont tenus pendant un certain temps à une basse température , et baisse quand jfs sont tenns à une température élevée. Ce n'est qu'au bout d'un certain temps qu'il reprend sa position primitive. Cette remarque s'applique à des thermomètres anciens comme à des thermomè* très nouveaux.

Thermomètre à air.

03. Ce thermomètre sert rarement dans les expériences. On peut le construire en remplissant un tube d'air sec , et en séparant le fluide de l'air ext^ rieur par unepetite colonne de mercure (/!^. 93 lis) ; on le gradue comme le thermomètre à mercure. La nécessité de tenir compte de la variation de la pression atmosphérique , et de donner ft cet instrument une grande longueur , fait qu'on ne l'emploie que dans quelques cas particuliers. Pur exemple , il est très utile, à cause de sa grande sensibilité, pour reconnaître si la température d'une chambre reste constante ou éprouve de légères variations. Pour ce dernier usage , on peut se borner à en comparer la marche à celle d'un bon thermomètre à mercuce dans l'intervalle de quelques de^frcs. Fpjfea la

PtOPUÉTi» GtNiRALES Dl LA OUdJtm RATORNARTS.

fin des dilaAâtioiu pMr la théorie oonpUte eu thermomètro et Im diivnoi pyiooièlref doitMt aw teapératarat élevéet. VoffêM enoora les addilioiifl pour lea calevU à FaMe deaqvelt on éCaUitk eom^ pannon du thcnnonélre à air «reo le tfienBOBi^ tre à neronre. Cette oompaïaîaoo ait ndoeaaaire , à eanae de la Tariation dn eoeUMast de la dilaiation de ce métal.

DuThêfwumàêndifflnmHêL

04. n est det circonstances oà le themonétre , sons la forme que nons venons de loi donner, ne peut pas servir. Par exemple, quond il s^agit de mesurer la chaleur réunie par la réflexion au foyer d*un miroir, les indications du thermomètre ordinaire, sensible aux Tariations du milieu environnant, seraient inexactes. H. LesHe a imaginé un instrument qu*il nomme thermomètre éiffireniiel, et dont la marche est indépendante de la température du mifien dans lequel il est plongé ; le tube de cet instnraient a la forme d'un U (fig. 96) , dont chaque branche est terminée par une boule, l'aulenr donne à Tnne de ces boules le nom de houiê fûeaUf parce qu^eUe occupe le foyer du miroir réflecteur. Cette bonle étont chauffée , Tair de son intérieur se dilate, et chasse vers Tantre boule •ne eolomie d'acide sulfurique coloré. On gradue ce tbennoraètre en établissant une certaine différence , comme , par exemple , dix degrés centigra- ' des , entre les températures des deux boules ; pour cela on enveloppe chaque boule d*un entonnoir en cnir, et l'on porte la boule focale k 10» au-dessus de Tautre bonle. On divise le chemin parcouru par chaque extrémité de la colonne liquide en dix parties on degrés. Le léro de l'échelle correspdkid aux deux extrémités de la colonne , qnand les boules ont la même température. On conçoit la possibilité de donner plus ou moins de sensibilité à cet instrument.

Le thermoscope de H. de ftumford (fig. 86) n'est que le thermomètre différentiel sons de plus grandes dimensions. Nous ferons connaître bientôt des expériences dans lesquelles de pareils instrumens ont été employés.

F&ifêM les phénomènes thermo-électriques , pour plusieurs nouveaux instrumens qui peuvent remplacer avec avantage le thermomètre différentiel.

TkêrmemètrêâM

lêiàt

•5. On connaît plusieurs instrumens de ce genre ; eéàm de Rotherford est représenté dans la fy. 78 Mt; il se compose de deux thermomètres recourbés. Le liquide dn premier a& a est dn mercore , oelnidn second ê fg est de l'alcool coloré |»ar do carmin. Les tubes h e tifg sont horizontaux quand nnstrumeitt est en expérience. L'index du thermomètre

k maximnmeai ma petit cylindre avacâtr d. U peut oo«ler dans le lobe vide sans trop de fre Hw m U Cet index est poussé par la ookône mcrcunsUe qvand la tea^pératnre s'élève , el sefte «n repos quand elle s'abaisse : ainsi la position de l'inéa marque la température la pl«s haoto à laqneUs rinstmment soit arrivé. L'index da thetnoartlre s minimum est on petit cylindre en émail , qniosvle librement dans le tube , et qui n'est pas povssépsr le liquide quand il ae dilate. Le soaunet de la colonne liquide l'entraîne quand elle se contracte. Cet index marque doue la température minimoB. Quand on veut mettre l'instrument en expérience , on le relève, et l'on mène chaque index à Teitrémité de k colonne liquide oorrespondante. Le petit cylindre d'émail entM dans le liquide , oelui de fer reste au dehors.

Six et Bellani ont donné successivement an thermomètre à maximum et i minimum une forme différente. On voit ce nouvel instrument dans h fig, 19.

Le réservoir À et une partie du tube jusqu'eo h sont remplis d'alcool. Le tube Jb m A est plein de mercure. La boule B est en partie remplie d'air et en partie d'alcool. Le liquide descend jusqu'en k. Quand la température s'élève l'tlcool de ^ se diitte, et pousse la colonne de mercure vers la boule B, l'air de celle-ci se laissant comprimer. Quand ae contraire la température s'abaisse , l'alcool de iie contracte, l'air de B par son élasticité pousse la colonne vers h. Ainsi la branche du côté Â marquera les températures maximum , la branche du c6té B les températures minimum. On gradue ces différens instrumens en les comparant avec na thermomètre à mercure. Par exemple en les ploogeant successivement dans de l'eau à et à S0«. Oa prolonge l'échelle par le moyen dVin compas. L'index d ainsi que l'index d' est un cylindre de fer , enveloppé de verre. L'enveloppe de veire est étranglée, puis aplatie h son extrémité. Un cheveu /■ forme une boucle élastique qui retient rindex quand celui-ci n'est pas poussé par le mercure. Quand on veut mettre l'appareil en expérience , on amène chaque index à la surface de la colonne de mercure , par le moyen d'un aimant. La figura nons dispense d'autres explications.

Le thermomètra à maximum proposé par I. Gay- Lussac diff^ère totalement des deux précédeos. Voy ex-en la description à l'article TV mp èr ai m r êêéet Mtra, Nous renvoyons aussi k cet article pour celai que nous avons proposé.

Propriétés généraloê de la CkêUw royemiMte.

96. 1» La chaleur émane de tous les corps , soai forme de rayons. On peut s'en assurer en pisçsiit autour d'un corps chaud, dans une position quelconque , un thermomètre sensible \ cet instrument manifeffte, par la dilatation du li4|nide qu'il reo-

vKcmÈJiê GisiRALBs ia la cHAixra.

r alu M pi Um de la dialear : 1' Hn attniNiéà la praptgatiMi pv le mttira «nvi-

dani le vide, et produit à dûtatiee égale le effet , qeriie <fe aeit U poeitie» ém thg iume è Ua .

DlMtTCBMnpwrqiieéBasrMr le fheiaMaiètre pboé atKdaMOs du eeipe sMlètreiait le plm , paroe (]tt*ii reoeTTait tout à la fois de la ohaleur do nyen. i do eorpa et dn coalact de Tair. La partie da tan ci ie i ait le oerps te dilaterait, et ombtcnitparsaldgéreté. .

t» La ehalear te réfléchit oemme la kiaûére , an binât Paa^le d'iaoideiiee éf^Êi à Tangle de réieiiaa. Pow aaettra cette propriété ea éndenee , on place deux miroirs sphériqoes coneavea eo Amm i'oa de Taotn , ai de aMnière ^'ik aieat lewr axe '

Four uaa p ieudr a faoil em ea i oette expérienoe , il suffit da savoir que le foyer d^an miroir spbériqae est sur le milieu du rayon. Ainsi na rayoa Inmiaeox mai' (fig. 06], tomlMut en m, parallèlement î Taxe dm deux nûreirs, se réfléchit et passe par te peint ^, milieu du rayon ^ C .* il en est de même de tout autre rayon panHèle à Taxe B B\ Si Ton oMsare les angles Fm £7 et m' m C, on les troure ptrfailemeat égaus. Maintenant, puisque Teffet d'en corps ehaud placé au foyer F du second miroir, se concentre presque eo totalité au foyer f du pemier , il faut que , dans sa réflexion , la ohaleur fsiM un angle égal à Tangle d'incidence. L'échauffement du cerps froid n'est pas dû à one transmismm directe ; car , plaeé dans un antre point /Tplus rapproché du corps ehaod , il est beaucoup moins échauffé. Cette expérience est très ancienne; Hariotte , dans son IVa&é de* Couleur», en fait déjà aieatioB, en 1717. Dufay , en ITafl , fit Yoir qu'on peot ainsi enflammer des corps combustibles à plus àt 60 pieds de distance; que la chaleur traverse ediaterralle dans un instant inappréciable.

Nous citerons une expérience de sir H. Davy , qui peut s'exécuter dans le vide. Elle consiste à réunir les deux extrémités d'une pile Toltalque (soy. la Pile) par on morceau de charbon c , placé ■a foyer d'un miroir m • Qif . 83). lientAt le charboa devient incandescent , et échauffie un thermomètre très sensible , dont le réservoir a occupe le foyer d'un second miroir m' n'. La position du corps chaud ne permet pas d'attribuer au mouvement de Tair l'dlet produit sur le themomètre , puisque ce inide devient plus léger en devenant plus ehaad , eiconséqnemment tend à s'élever. D'ailleurs il est facile de faire le vide dans le large tube qui renferme cet appareiL ( JSlÊmmu of Chêm* pkU, ,