OBJET DE LA PHYSIQUE

O«liflcations chimiques. — Les corps peuvent subir des Oeiits qui altèrent leurs propriétés d'une façon permanente : S cas d'une pierre calcaire qui se transforme en chaux par la l^kkD ou du plomb fondu qui se change en une poussière jaune I de plomb quand on le chauffe au contact de l'air. Ces phéno- •onl dits chimiques.

Modlflcations physiques. — Il y a d'autres phénomènes

"Uniques qui se manifestent dans les corps, sans amener de

talion permanente dons leur nature; citons le changement

l^"^ l'eau que l'action d'un foyer de chaleur transforme en

'On encore le changement d'un bikton de verre qu'on clcctrise

' frottement. Ces modifications laissent intacte la nature du

lit avec la cause qui les a produites. C'est à l'étude de

tiens passagères et des lois qui les régissent que se

la physique proprement dite.

ktlon; expérimentation. — Deux méthodes conduisent à la Bce des phénomènes physiques : l'observation et l'expériaon.

httrvution précède l'expérimentation ; c'est l'examen attentif et lit d'un phénomène et de ses diverses phases, tel qu'il se produit ii.iture,

,ciimenlalion s'applique à provoquer la reproduction d'un Dintoe spécial pour l'observer à loisir, et à varier les conditions

i l.dllij lit l*H^M(Jl!E

dans lesquelles il s'accomplit pour reconnaître sa cause et l'influence des diverses circonstances qui l'accompagnent.

65. BRANCHES DE LA PU YSIQUE. — Certains phénomènes physiques se présentent comme indépendants ; d'autres se rapportent manifestement à une cause commune ou à un même agent physique. On a cherché à réduire le plus possible les agents physiques et toutes les fois qu'un fait nouveau est observé, on s'efforce de l'expliquer, c'est-à-dire de le rattacher à d'autres faits niieupc connus. En procédant ainsi, on est parvenu à classer les phénomènes physiques en un petit nombre de groupes qui constituent les branches de la physique : phénomènes calorifiques, phénomènes sonores, phénomènes optiques, phénomènes électriques et magnétiques. Quelquesuns de ces groupes se rapportent directement à un sens spécial.

66. Lois physiques. — Dans chacun de ces groupes, ayant reconnu par l'observation et par l'expérimentation des effets communs à certains corps dans des conditions déterminées on a formulé des énoncés qui constituent des lois physiques. Ex. : tous tes corps .sont pesants; tous les corps s'électrisenl par le frottement. Une loi physique peut résumer une élude complète d'un phénomène et être exprimée par une relation algébrique, par exemple : à une température donnée, la densité d'un gaz est proportionnelle à la pression qu'il supporte.

67. Théories physiques. Hypothèses. — Pour plusieurs groupes on a réussi à établir entre les différents phénomènes d'un même groupe un lien qui permet de les déduire d'un fait fondamental: c'est ainsi que les phénomènes sonores ont été reconnus dépendre de mouvements vibratoires faciles à percevoir, qui se propagent dans un milieu élastique. L'étude de ces mouvements vibratoires sert de base à la théorie des phénomènes sonores.

La comparaison des phénomènes lumineux et des phénomènes sonores conduit à admettre que la lumière se propage comme le son et doit aussi être attribuée à un mouvement vibratoire. Le milieu élastique nécessaire ë la propagation paraissait manquer dans le cas de la lumière puisque la lumière se propage dans le vide. On a pourtant constitué une théorie optique, analogue à la théorie acoustique en faisant Vhypolhése d'un milieu spécial appelé ètlier qui remplirait l'espace et serait susceptible d'entrer en vibration. L'hypothèse du mouvement vibratoire lumineux a permis d'expliquer simplement les

. COCnS DE PHYSIQUE 3

phénomènes lumineux connus et d'en découvrir de nouveaux. Certains phénomènes électriques s'expliquent aussi par analogie avec les phénomènes lumineux par l'hypothèse d'un mouvement vibratoire électrique. Ce mouvement vibratoire électrique se propage par le même milieu que le mouvement vibratoire lumineux.

68. Divisions de la physique. — D'après le groupement des phénomènes physiques, nous diviserons l'étude de la physique en six parties : 1» Propriétés générales des corps; 2° Pesanteur; 3" Chaleur; i' Acoustique ; h' Optique ; 6» Électricité et magnétisme.

■ROntlÉTÉS GÉNÉRALES DES CORPS

69. Étendue. — La matière est étendue; on entend par là qu'un corps occupe une certaine partie de l'espace. Le volume d'un corps est la portion de l'espace qu'il occupe.

70. Divisibilité. — Un corps peut être divisé en fragments; ceux-ci sont à leur tour susceptibles d'un nouveau fractionnement. L« divisibilité peut être poussée fort loin : l'or se réduit en feuilles très minces; quelques milligrammes de fuchsine colorent en rouge plusieurs litres d'eau ; la divisibilité des substances odorantes est exln-memenl grande. On admet toutefois en chimie que la divisibilité est limitée et qu'un corps se compose do parties élémentaires insécables appelées atomes.

71. Compresslbilité. Intervalles moléculaires. — Un corps parait formé d'une agrégation de particules extrêmement petites ou molécules offrant les mêmes propriétés que le corps lui-même (une molécule est un édiGce décomposable en atomes). Il convient d'admettre que les molécules ne se touchent pas. En effet, tous les corps diminuent de volume quand on les comprime ou quand on abaisse leur température, et si l'on admet que deux molécules ne peuvent occuper en même temps la même place dans l'espace, cette diminution de volume ne se conçoit que par la variation de grandeur d'inler- KtUe* intermoléculaircs invisibles au microscope. Ces intervalles ne doivent pas être confondus avec les lacunes des substances poreuses telles que les pores des pierres iiltrantes, les stomates des feuilles, etc.

73. Élasticité. — En même temps que les corps sont compresfnlU«s, ils sont iUuliquet, c'est-à-dire que, s'ils ont subi une déforma-

tion par l'effet d'une action mécanique, ils tendent à reprendre leur forme initiale aussitôt que la force étrangère cesse d'agir.

Nous avons utilisé plus haut l'élasticité dans l'emploi des dynamomètres (13).

ÉTATS DBS CORPS

73. Un même corps, tout en conservant sa nature chimique, peut se présenter sous trois états physiques différents : état solide, état liquide, état gazeux. L'eau nous en donne un exemple : elle existe à l'état de vapeur dans l'air atmosphérique, elle devient liquide en se condensant, puis elle passe à l'état solide sous forme de glace. Tous les corps se comportent de même.

74. État solide. — Les solides ont une forme et un volante déterminés, ils opposent une résistance à un changement de forme ou de volume. Les particules sont liées les unes aux autres par des forces

attractives dites forces de cohésion.

Ces forces sont considérables, car il faut exercer une traction de près de 100 kilogrammes dans le sens de la longueur pour rompre une tige d'acier de 1 millimètre carré de section. La distance à laquelle ces forces s'exercent est extrêmement petite. Il ne sufRt pas en effet de placer l'une sur l'autre deux surfaces de verre bien polies ab, cd,

jjgt£f^^^ ^^j^^^ pour qu'elles adhèrent ; toutefois, si on

les fait glisser l'une contre l'autre avec pression, elles s'attachent et ne peuvent ensuite être séparées qu'avec effort. Ces glaces, une fois unies, ne se séparent pas même dans le vide, ce qui montre que leur adhérence ne provient pas de la pression atmosphérique (fig. 35).

Un solide soumis à une traction ou à une compression n'éprouve qu'un changement de volume extrêmement faible ; en outre, si l'écart moléculaire dépasse une certaine limite, le solide ne reprend pas son volume primitif; on dit que la limite d'élasticité a été dépassée^'\

Fig. 35.

(1) Les corpa appelés vulgairement élastiques, tels que le caoutcliouc, sont ceux auxquels on peut faire subir une déformation notable sans dépasser leur limite d'élasticité.

nOPmÉTÉS GÉNÉBALES DES CORPS 7

75. État liquide. — Les liquides ont un volume déterminé, comme les solides, mais ils n'ont pas de forme propre et se moulent sar les vases qui les reçoivent; ils se terminent par une surface tihre. Bien que les molécules liquides puissent glisser facilement les ânes sur les autres, elles offrent encore entre elles une certaine ooh^ion qui les empêche de se disperser'".

I.es liquides sont plus compressibles que les solides, mais ils le sont encore très peu. ^

Ils sont parfaitcmenl éla^ti(/ues, sans présenter de limite d'élasticité; eu effet, quelle que soil l'inlensilé de la force qui les comprime, ils reprennent toujours leur volume initial quand la force a cessé son action, et cette élasticité ne diminue pas par l'usagi^, comme cela a lieu pour les solides.

76. État gazeux. — Les gaz n'ont ni forme m lulume déterminés, leurs molécules paraissent indépendantes; ils sont beaucoup plut compressibles que les liquides et leur ilAsticité est parfaite comme celle des liquides. On démontre celte compressibilité et cette élasdcilé en engageant un piston en cuir graissé dans un tube épais en verre fermé à l'une de ses extrémités (fig. 36). Quand on enfonce vivement le piston, l'air qui remplit le tube est fortement comprimé; réduit au quart et même au dixième de son volume, U reprend son volume primitif et chasse le piston dès qu'on cesse la pression ''^^

Les gaz n'ont pas de surface libre; ils se distinguent des liquides par leur ezpansibillté qui leur permet d'occuper tout le volume

Kig. 3li.

qai leur est offert. Un gaz peut être assimilé à un ressort constamment

il) $i l'oD plonge une ligo de verro dan> UD liquide qui la mouille, par cxt'iiiple dans r«sn «t <|U'oii U retire ensuite, uuo goutte liquide rette tuspcodue à l'extrémitc iutC— rÎKurr de la li|f(o. Le liquide qui touche imniiidiatctuent le verre est retenu pur uoe adhénom du liquide an lolide, mais le rente do lu goulle est KUspcndu par la cuhésion du liipiide *ar lui-ménio.

L« forma spb^roidalo dei gouHoa do pluie eit encore une preuve de U cobétion des Uqnlde*.

fS) Cet ap}iarvil a revu le nom du briqvtl u air à cause de la chaleur (484) quo 4«'g«ig« U compression brnaquu de l'uir qu'il rcnfonne.

COUUS DE PHYSIQUE

tendu qui fait effort pour se détendre; ses molécules se repoussent et exercent contre les parois du vase qui les renferme une pression on force élastiqae. On met en évidence cette force élastique en plaçant sous la cloche d'une machine pneumatique une vessie munie d'un robinet ; dégonflée quand le robinet était ouvert, puis fermée,

Fig. 37.

Fig. 38.

elle ne renferme que très peu d'air; la force élastique de l'air qu'elle contient fait équilibre à la force élastique de l'air de la cloche (fig. 3-7). Si l'on diminue progressivement la pression de l'air de la cloche en faisant le vide, la vessie se gonfle par l'expansibilité du gaz qu'elle contient (fig. 38j, Quand on fait rentrer l'air dans la cloche, la vessie s'affaisse de nouveau.

77. États intermëdi&lres. — Entre ces trois états bien définis, on observe des états intermédiaires. Les corps mous se placent entre les liquides et les solides, ils ont l'apparence des solides, mais des forces très faibles déterminent en eux des déformations notables et permanentes.