DE INACTION DD CALORIQUE SUR LES CORPS

qui fait que la partie supérieure d’une salle de spectacle en est le point le plus échauffé.

Quelle que soit au fond la conductibilité des gaz pour le calorique, il est certain qu’une petite lame d’air, dont les particules ne peuvent pas se mouvoir librement , devient un puissant obstacle au passage du calorique, tandis qu’au contraire une masse de gaz enfermée dans une enveloppe éprouve presque instantanément les effets d’une chaleur communiquée ; c’est ce qu’on peut remarquer sur les aérostats momentanément frappés des rayons du soleil, et particulièrement dans l’usage des thermomètres à air.

268. Changement de volume des corps par le calorique. — C’est un fait extrêmement facile h constater, par les expériences les plus vulgaires , que les corps augmentent de volume quand ils s’échauffent , et diminuent de volume quand ils se refroidissent. Mais, pour analyser avec soin ces sortes de phénomènes , il est indispensable de posséder un moyen exact de comparer les échauffemens et les refroidissemens , ou ce que l’on nomme généralement la température des corps. L’instrument qui a été imaginé à cet effet porte le nom de thermomètre ; il est fondé lui-même sur les dilatations qu’éprouvent certains liquides, comme le mercure. On s’en sert en le mettant en contact avec les corps qu’on examine , et par conséquent il exprime les effets de chaleur que ces corps sont capables de produire sur lui; la dilatation de son liquide est appréciée par les degrés d’une échelle , et le nombre de ces degrés est ordinairement ce que l’on entend par température des corps : c’est ainsi que i’on dit qu’un corps est à o°, io°, 20°, etc., de température. Nous expliquerons en détail la nature et les propriétés de cet instrument , en parlant de la mesure du calorique ; mais ces notions générales étaient indispensables h l’intelligence des lois qui président aux change-

SANS CHANGEMENT d’ÉTAT. 27

mens de volume des corps : nous devons même ajouter que les indications du thermomètre dépendant évidemment du passage du calorique de l’intérieur du corps examiné au thermomètre lui-même , et réciproquement , on peut considérer le calorique, dont les variations soqt indiquées par le thermomètre , comme étant dans les cprps à l’état de liberté.

Les différens corps de la nature sont très différemment ddatés ou condensés par les mêmes changemens dans leur température. Nous devons nous occuper successivement des changemens de volume des gaz , deji liquides et des solides.

269. Changement de volume des gaz . — On a cru pendant long-temps que les gaz se dilataient tous diversement par des changemens semblables de température; mais, lorsqu’on est parvenu à les obtenir dans un grand état de pureté et cte sécheresse, on n’a pas fardé à reconnaître que leur dilatation était parfaitement égale pour un même nombre de degrés du thermomètre. MM. Dalton et Gay- Lussac sont arrivés séparément, et paijdes voies différentes., à ce même résultat. Nous allons décrire la méthode de M. Gay-Lussac , qiai comporte une grande exactitude.

Un vase À B G D ( fig . 118) est rempli d’un liquide que l’on peut élever et maintenir à différentes températures ; dans ce liquide se trouve plongé un thermomètre a b , qui donne avec exactitude la température de ce liquide au niveau de la boule a dans le moment des observations; on prend, d’une' autre part , une petite houle de verre c, souillée à l’extrémité d’un tube cd , parfaitement cylindrique, ou gradué par la méthode que nous indiquerons en parlant du thermomètre. On mesure avec une grande précision la capacité de la boule et du tube en pesant le mercure qu’ils peuvent contenir, et l’on trace sur le tube des

û8 DE l’action du calorique sur les corps,

divisions qui représentent de très petites fractions du volume total, par exemple des millièmes.

L’instrument ainsi préparé, on dessèche fort exactement l’intérieur de la boule et du tube, en les faisant communiquer avec un vase contenant du chlorure de calcium ; on fait passer ensuite dans l’intérieur le gaz qu’on veut examiner, après l’avoir préalablement parfaitement desséché. Pour y parvenir, on fait d’abord le vide dans l’appareil; on le remplit de gaz, on le vide une seconde fois, et on le remplit encore , de manière à s’assurer qu’il ne reste pas de quantité notable d’air atmosphérique. Le tube étant rempli de gaz,^n y introduit une petite bulle de mercure, qui s’arrête en un point m quelconque de sa longueur ; lorsque le tube esi. ainsi disposé, on le fait passer dans un bouchon, qui s’ajuste exactement à une ouverture latérale pratiquée dans la paroi BD. Maintenant, le liquide étant dans la caisse à o°, !a bulle de mercure s’arrêtera dans un point ?n, déterminé par le volume qu’occupe le gaz à cette température sous la pression barométrique alors existante; et, si l'on porte la température du liquide à io° par exemple, le volume de gaz augmentera et la bulle de mercure se portera en m'; si on élève encore la température jusqu’à 20°, la bulle de mercure se portera en m". Des effets inverses auront lieu si on .abaisse la température après l’avoir élevée. On voit donc que l’on obtient, par ce moyen , la mesure exacte du volume des gaz à des températures diverses , et par conséquent les changemens de volume qui résultent des changemens de température. Nous avons supposé queia pression barométrique restait la même pendant toute la durée des expériences : s’il en était autrement, il faudrait rectifier les résultats des expériences d’après les différences de pression.

SANS CHANGEMENT d’ÉTAT.

A l’aide de cette méthode expérimentale rigoureuse on a reconnu les lois suivantes :

i° Tous les gaz, quelle que soit leur différence de poids spécifique , se dilatent d’une même quantité pour un même nombre de degrés thermométrrques de température , et se condensent de la même quantité pour un même nombre de degrés d’abaissement.

2° Les gaz se dilatent ou se condensent uniformément d’une égale quantité pour des nombres égaux de degrés tbermométriques : ainsi l’accroissement de volume de o° à io° est exactement le même que celui qui survient de ï 0° à 20°.

5° La quantité absolue du changement de volume des gaz est de 0,00075 du volume primitif p@ur un degré du thermomètre, ou de 0,575 pour ?oo° : ainsi, un volume d’air, exprimé par 100000, en s’échauffant de i°, devient 100075, et en s’échauffant de joo° devient 1 57500. On voit donc que l’augmentation de volume de o° à 100° est un peu plus d’un tiers du volume primitif.

11 est très probable que les vapeurs suivent la même loi de dilatation et de condensation que les gaz, lorsqu’elles sont isolées des liquides qui les produisent , et tant que la température est suffisante pour maintenir leur existence; du moins la chose est-elle démontrée pour des températures peu élevées, quoiqu’elle reste douteuse pour les hautes températures.

270. Changement de volume des lic/uides. Les corps liquides changent de volume par les additions ou soustractions du calorique, aussi bien que les fluides aériformes ; mais ce phénomène est accompagné de circonstances fort différentes , et d’abord il est beaucoup moins prononcé. Ainsi l’alcool, par exemple, augmente seulement de | de

3o DE L5ACTION DD CALORIQUE SUR LES CORPS,

son volume en passant de o° à îoo°, tandis que la dilatation des gaz es* de plus d’un tiers» Ensuite , chaque liquide a son mode et sa loi de dilatation,* en sorte qu’il peut y avoir de très grandes différences dans les changemens de volume de différens liquides pour un même nombre de degrés thermométriques. C’est ainsi que l’alcool se dilatant de - , le mercure ne se dilate que de —■ environ. La dernière différence remarquable entre les fluides élastiques et les liquides , c’est que ceux-ci ne se dilatent point uniformément pour un même nombre de degrés aux diverses températures, et que la quantité relative de leur dilatation s’accroît à mesure qu’ils approchent du terme de leur ébullition ou de leur réduction en vapeur sous la pression atmosphérique.^

Il a été extrêmement difficile de mesurer avec exactitude la dilatation des liquides, attendu qu’il est nécessaire de les enfermer dans des vases à parois solides, dont la substance est elle-même susceptible de changemens de volume par les effets du calorique. Un grand nombre de physiciens se sont occupés de cet objet; les expériences les plus exactes ont été faites par MM. Petit et Dulong sur le mercure , par une méthode fondée sur cette loi d’hydrostatique, que les hauteurs de deux colonnes liquides qui se font équilibre sont en raison inverse de leur densité. Ces physiciens observaient avec des lunettes armées de micromètres les niveaux exacts de deux colonnes de mercure communiquant ensemble par le bas, et dont l’une était maintenue à o° par de la glace fondante , tandis que Pautre était échauffée à divers degrés par un bain d’huile.

Nous donnons ici une table des dilatations d’un grand

nombre de liquides , d’après les recherches de divers physiciens.

SANS CHANGEMENT d’ÉTAT.

Mercure. Dalton . . .

, — Lord Charles Cavendish .

— Deluc . . .

— Général Roy . . . .

— Shuckburg .

Lavoisier et Laplace .

— Haellstroem . .

— Dulong et Petit. .* .

— Id. 100° centigr. à 200° .

— Dulong et Petit. 200° centigr. à 300° . .

Id. dans le verre de 0° cent, à 100°. .

— Id. dans le verre de 100° cent, à 200°

— Id. dans le verre de 200e cent, à 300°.

Eau. Kirwan à partir de + 4° centigr., son maximum de densité .

Acide muriatique (poids spécifique 1,137). Daltôn.

— nitrique (poids spécifique, 1,40). Id.

— sulfurique (poids spécifique, 1,85). Id.

Alcool . Id.

Eau . Id.

Eau saturée de sel commun . Id.

Éther sulfurique . id.

Huiles fixes . id.

Huile de térébenthine . Id:

Eau saturée de sel commun. Robison .

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