SOLIDIFICATION

350. La solidification est le phénomène inverse de la fusion. C'esf

BjU jutssnijc Je t'élal liquide A l'cl;it solide par refroidissement. Les

uquidcs se solidilient quand on les refroidil suffisamment; l'eau se

«lidiBe à 0", le mercure à — 40°, l'alcool à une température exlré-

I moment basse.

351. Lois de la solidlflcatlon. — En laissant de côté les wbslances telles que le verre qui passent par un étal pâteux, les lois d( U solidiiication sont les suivantes :

I* La température de solidification tfan corps est fixe, elle est la tnime yue la température de fusion. La glace fond à 0«, l'eau se congèle aussi à 0°.

î* Pendant toute la durée de la solidification, la température reste invtri*ble, si intense que soit le refroidissement, et elle ne contiuue k t'tbaisser qu'après la solidification complète.

352. Chaleur de solidification. — En se solidifiant, un liquide il^gige de la chaleur. La chaleur de solidification est la chaleur •p'il faut enlever à l'unité de masse d'un corps amené au point de wlidificalion pour le faire passer de l'état liquide à l'état solide sans 'Wïlion de température. La chaleur de solidification est égale à la chaleur de fusion (346).

353. Changement de volume au moment de la solidiflcatloa. — La plupart des substances diminuent de volume en se •olidiOaiit et par suite augmentent de densité. Les fragments solidi- "^ s'enfoncent dans le liquide.

Comme nous l'avons déjà indiqué à propos de la fusion, l'eau, le

kismmh, l'argent, la foute de fer font exception et augmentent de

nlumc en se solidifiant. C'est à celte particularité que la fonte doit

lll'*tre précieuse pour le moulage, son expansion lui fait remplir

\ Cuelement les détails du moule.

La glace, en vertu de sa plus faible densité 0,93, (lotte au-dessus l'eau au lieu de tomber au fond. L'accroissement de volume de l'eau qui se solidifie explique la rupture des tuyaux de conduite qu'on M iaiMéa remplis d'eau et dont le contenu vient à geler en entier. La

figure 247 montre un tube d'acier rempli d'eau et hermétiquemeni clos, fendu par la congélation de son contenu.

Fig. 247.

354. Surfusion. — Tandis qu'un corps solide ne peut pas( porté au-dessus de son point de fusion sans fondre, un corps pev rester liquide à une lompérature très inférieure à son point de fusioi On peut ainsi refroidir de l'eau jusqu'à — 12" sans qu'elle se solidifi* si on la soustrait à toute agitation, si elle est purgée d'air p{ ébullition et si on la couvre d'une couche d'huile pour la préserver d contact de l'air.

Le soufre fond et se solidifie à 111", cependant des globules à soufre fondu peuvent rester liquides jusqu'à la température ordinaii si on les refroidit lentement et sans agitation dans une dissolution i chlorure de zinc assez concentrée pour avoir la même densité qo^U soufre. ^1

Le phosphore blanc fond à 'i-i°2. Fondu dans un tube au-desso^ d'une petite couche d'eau, il peut être refroidi jusqu'à 20" sans ca d'être liquide.

Les liquides maintenus à l'état liquide au-dessous de leur poil solidification sont dits en surfusion.

355. Solidification d'un liquide surfondu. — On produit infaiblement la solidification d'un liquide surfondu en amenant au conk^ du liquide une parcelle de la même substance à l'état xoliJe. phosphore surfondu se solidifie au contact d'une parcelle de ph^ phore blanc, un fragment de phosphore rouge est sans action. L? action mécanique suflîsamment énergique, choc, agitation, prodfl solidification instantanée d'un liquide surfondu.

Quand un liquide en surfusion vient à se solidifier, la solidifie a lieu brusquement et avec dégagement de chaleur : la tempéra®! remonte jusqu'à un point qui ne peut être supérieur au point à fusion, mais qui peut lui être inférieur. Si la solidification n'est pa complète, la température remonte jusqu'au point de fusion. ^|

En raison des phénomènes de surfusion, on peut dire que la terapératun de solidification normale ou la température de fusion est la temper

CHALEUR

rimttni & laquelle un corps [)eut exister à l'état solide. Au-dessus il est iiide. Au-dessous il peut être solide ou liquide. Toutefois, si peu ^se au-dessous de la température de fusion, une parcelle de solide ««wjuc la solidification immédiate du liquide. C'est sur cette [iropriété m l'appuie pour déterminer exactement le point de fusion d'une subs- [ Usce. Apr^ l'avoir fait fondre en la chaufTant un peu au-dessus du point de fcuon, on la laisse se refroidir très lentement et à mesure que le thermo- «AïK (Ictcend, on essaie de solidifler la masse en y projetant une parcelle ihiiolidr. Lit !>olidiGcation n'a pas lieu, tant que la température n'est pas un Uni Niil pvu iiifcric'ure à la température de fusion.

356. Dissolution dans les liquides. — Ln dissolution d'un «rp» solide dans un liquide est une liijtu'facUon qui a lieu à toute imptriUure. Tous les corps ne sont pas solubles, et un corps n'est bibitudiement soluble quo dans certains liquides. C'est ainsi que le iucrc&e dissout dans l'eau et est insoluble dans l'alcool ; la graisse, inwJuble dans l'eau, se dissout dans la benzine. La masse de la iulière dissoute par l'unité de masse du liquide croit le plus souvent w« la lemporaturc.

Ce passage à l'état liquide donne lieu à une absorjttion de chaleur. Si la dissolution est accompagnée d'un cfTul chimique, deux actions inmtraires interviennent : Vdction chimique qui est le plus souvent lïoetourco de chaleur, et la tiqué faction qui absorbe do la chaleur; KTiotisseraenl de tenipërature résultant sera parfois insensible, il pourra inêtne y avoir élévation de température. Mais s'il n'y a pas «aclion chimique, ou si lu chaleur dégagée par l'action chimique est 'ofèricure à la chaleur absorbée par la dis:sulutiun, celle-ci ne pouvant t-tre empruntée qu'au mélange, la température s'abaisse : on * In méluDge réfrigérant.

^357. Mélanges réfrigérants. — Un mélange réfrigérant con- •^i' au moins un corps solide, pour qu'il y ait un refroidissement dû '* dissolution. Un mélange d'eau et à.' azotate d' ammoniaque à poids *P"'X produit un abaissement de température d'environ 10". ^«nu-lange fréquemment employé est formé de 3 parties de (jlace Lpilie «i 1 partie de tel marin; il permet d'oblenir — 20". Avec ^■^ parties de chlorure de calcium en poudre et 3 parties de neige, on H PWl descendre à — 50', et congeler le mercure. Dans ces mélanges, n "»b»oqi(.ion de chaleur est due à la fusion du sol et surtout ji la •wiJiudc lu glace , la présence du sel active par une action chiniique lafusiou de la glace, tilfrng encore un mélange d'acide chiorhydrique [2 parties) et de

CODBS DE PHTSIQBE

salfale de soude (3 parties). La présence de l'acide chlorliydriq accélère la dissolution du sulfate de soude. ■

358. Cristallisation. — Lorsque le retour à l'état solide d'ui solide liqucfu< a lieu assez lentement, les molécules se groupent ei formant des solides de forme géométrique régulière, à faces plane et appelés cristaux. La cristallisation, comme toute solidification, e« accompagnée d'un dégagement <le chaleur.

La cristallisation peut avoir lieu sans l'intervention d'un tlissolvaal 1° par fusiitn : ce procédé s'applique surtout à des corps dont le poij de fusion n'est pas très élevé, comme le soufre ; 2* par sublinutliom ce procédé s'applif(ue à des corps qui passent directement de l'étj gazeux à l'élal solide, comme l'anenic. Ces deux dernières méthojfl sont des méthodes de cristallisation par voie sèche. ■

La cristallisation après dissolution, méthode /}ar voie Aomt'</e, e la plus fréquemment employée.

A une température donnée, la masse solide que peut dissoudrfl^ liquide dépend de la nature du solide et du liquide. Une solulI< saturée, renfermant tout le solide que le liquide est capable * dissoudre, laisse déposer une partie du solide quand on diminue p« évaporation le poids du dissolvant (cristallisation du sel marin fi évaporation).

Pour un solide et un liquide donnés, la masse solide dissoute crc le plus souvent avec la température. Une solution saturée éta,: préparée à chaud, si on la laisse se refroidir, le liquide froid ne pe^ pas conserver dissous tout le solide qu'il contenait à chaud et e laisse déposer une partie {cristallisation du sulfate de cuivre fié refroidissement). ^H

359. Sursatoration. — Lorsqu'un liquide saturé d'un solic plus soluble il chaud qu'à froid ne laisse pas déposer en se refro' dissant une partie du solide dissous, ou dit que la solution et sursaturée.

La sursaturation est un phénomène analogue à la surfusion. ^ La sursaturation s'observe facilement avec le sulfate de soude.Du un tube fermé à l'une de ses extrémités et eflilé à l'autre, on introdu une solution concentrée de sulfate de soude (fîg. 248) et après avo porté le liquide à l'ébullition pour entraîner les cristaux de sulfate c soude qui provoqueraient la cristallisation, on ferme à la lamj l'extrémité etlilée C. Par le refroidissement, la solution ne laisse rit

CHALEUR

iposer, mais si l'on brise la pointe, la cristallisation commence par jorface et se propage jusqu'au fond du tube. Lorsque l'entrée de ll'air ne produit pas la cristallisation, on la détermine infailliblement |«n [trojetant dam le liquide sursaturé une parcelle d'un cristal de huiftie de noade autour de lliqaell» de nouveaux cris- |bai se forment en rayon- Dl. C'est par la chute de «tils cristaux de sulfate De soude flottant dans l'air pie l'on explique la cristal- UioD au contact de l'air.

solution se maintient irsâluree si elle est mise l'abri des poussières de lair; un courant d'air tajoisf sur du coton ne pro- Idttit pas la cristallisation.

[La sunaturation est facile rfc obtenir avec plusieurs '^ ^^ ^^.- - 1 «aïs de soude, acétate, hy- Fig. 24«.

Ipotolfite, etc.

Une dissolution d'azotate de chaax sursaturée l'i chaud ne cristallise

.pu quand on la laisse refroidir lentement. La sursaturation persiste

jun au contact de l'air, car l'azotate de chaux est un sel déliquescent

^ ne peut se rencontrer dans l'air à l'état de poussières solides. La

Wstallisaiion a lieu encore immédiatement au contact d'un petit

cfuial d'azotate de chaux.

I^ cristallisation d'une solution sursaturée produit un dégagement

Me de chaleur.