ACIDE NITRIQUE

Ammoniaque ....

Protoxyde de fer . .

Oxyde d'argent . . .

268. Relation entre les équivalents calorifiques des différents éléments. Module des métalloïdes. — Les valeurs qu'on trouve pour les équivalents calorifiques des corps, en évaluant soit la chaleur dégagée par leur combinaison, soit la chaleur absorbée par leur décomposition, ne donnent pas une mesure parfaitement exacte de la chaleur de combinaison. En effet, nous avons déjà fait, remarquer que pendant la formation de l'açide iodhydrique il y a absorption et non dégagement de chaleur, parce que le changement d'état qui a lieu en même temps, produit un effet thermique inverse de celui qui résulte de l'affinité chimique. Des causes perturbatrices analogues interviennent dans la formation des

CHALEUR LATENTE ET CHALEUR SPÉCIFIQUE

autres composés. Si donc nous voulons mesurer la quantité de chaleur qui répond réellement à l'intensité de l'aflinitô des corps les uns pour les autres, nous devons nécessairement les faire réagir dans des conditions où leur état physique soit sensiblement le même. Gela n'est possible que pour les combinaisons solubles; après avoir dissous le corps, on le décompose et on mesure la chaleur absorbée. Il est évident que cette môme quantité de chaleur se fût dégagée, si le corps considéré avait pris naissance dans le sein de la solution,.

En opérant de cette manière, MM. Favre et Silbermann ont découvert que les métaux, en se combinant avec les divers métalloïdes, possèdent des équivalents calorifiques qui diffèrent les uns des autres d'une quantité constante pour chaque métalloïde. Si nous désignons les équivalents calorifiques du potassium, du sodium, du zinc par rapport à l'oxygène par Ck , Cna, Cz , les équivalents calorifiques de ces mêmes métaux par rapport au chlore, seront Ck + Mci , Cn» + Mci, Cz H- Mci; la quantité Mci est une constante qu'on détermine expérimentalement. De même les équivalents calorifiques de ces métaux par rapport au soufre seront Ck + Ms , Cnu + Ms , Cz + Ms etc., Ms désignant la constante relative au soufre. Cette constante , propre à chaque métalloïde , se nomme le module du métalloïde. Étant donné les équivalents calorifiques des métaux par rapport à l'oxygène, on peut ainsi calculer leurs équivalents par rapport aux autres métalloïdes, dont on connaît les modules.

D'après Favre et Silbermann, les modules des principaux métalloïdes, rapportés h l'oxygène, ont pour valeurs :

Chlore . . . -4- 20 834 Brome . . . -+- 9 273

Iode. ... — 4063 Soufre . .' . — 25 219

Voici, d'autre part, les équivalents calorifiques relativement à l'oxygène, de quelques métaux considérés h l'état de solutions :

Potassium. . . 76 638 I Zinc 35 751

Sodium. . . . 75510 | Fer 32 554

Argent 2,808

A l'aide de ces nombres et des modules, on peut calculer les équivalents calorifiques des chlorures, des sulfures etc. de ces métaux; mais il est bien entendu que ces équivalents représentent la chaleur mise en liberté, quand les corps qui se combinent sont en solution.

Dans le chap. V, où il sera traité de l'origine de la chaleur, nous aurons à revenir sur la chaleur dégagée par l'oxydation des corps, attendu que, sous le nom de chaleur de combustion, elle constitue la principale source de chaleur.

263. Des méthodes calorimétriques. - La mesure de la chaleur spécifique , de la chaleur latente et de la chaleur de combinaison exige l'emploi de procédés d'une grande précision, car tout corps qu'on chauffe ou qu'on refroidit, tend à se mettre en équilibre de température avec le milieu ambiant. Les méthodes suivies dans ce genre de recherches sont appelées méthodes calorimétriques, et les instruments employés portent le nom de caiorimèlres. Nous allons exposer les méthodes calorimétriques les plus usitées.

CHALEUR

I. Méthode des mélanges. — Un vase contenant de l'eau est soigneusement isolé au moyen de corps mauvais conducteurs de la chaleur, c'est le calorimètre; un thermomètre très-sensible plonge dans l'eau en donne la température. Le corps dont on veut mesurer la chaleur spécifique est placé dans une capsule que l'on porte dans une enceinte chauffée. Quand la température du corps est devenue stationnaire , on la détermine , puis on introduit rapidement le corps dans le calorimètre, et l'on agite l'eau afin que l'équilibre de température s'établisse promptement.

Soient p le poids du corps, T la température à laquelle il a été porté, q le poids cle l'eau contenue dans le vase et t la température initiale de l'eau. Désignons par 0 la température finale commune à l'eau et au corps. L'eau s'est donc échauffée d'un nombre de degrés représenté par (0 — f), tandis que le corps s'est refroidi de (T — 6) degrés. Par conséquent, la quantité de chaleur gagnée par l'eau a pour mesure q (0 — t) calories, puisque nous avons adopté pour calorie la quantité de chaleur qui élève de 1° la température du kilogramme d'eau. D'autre part, le corps en expérience a cédé une quantité de chaleur représentée par cp (T — 0), si nous désignons par c la chaleur spécifique du corps. Or il est évident que la chaleur perdue par le corps est égale à celle que gagne l'eau ; nous pouvons donc poser :

cp (T - 6) = q (8 - t)

d'où l'on tire :

formule qui sert à calculer la chaleur spécifique du corps.

La même méthode peut être employée pour déterminer non-seulement la chaleur spécifique des solides, mais encore la chaleur latente et la chaleur spécifique des gaz et des vapeurs. Seulement, dans ce dernier cas, il faut donner au calorimètre une disposition différente. M. Régna ult a procédé de la manière suivante : le gaz traversait d'abord un long serpentin plongé dans un bain d'huile et prenait ainsi une température déterminée ; du serpentin, le gaz passait clans un calorimètre rempli d'eau à une température connue. Dans l'intérieur du calorimètre étaient disposées des cloisons en spirale qui forçaient le gaz à parcourir un long trajet avant de sortir; cette disposition avait pour but de laisser au gaz le temps de se mettre en équilibre de température avec l'eau. C'est sur le même principe que repose le procédé employé par Dulong et plus tard par MM. Favre et Silbermann, pour déterminer la chaleur de combustion des corps.

On a aussi recours à la méthode des mélanges pour déterminer la chaleur latente de fusion et la chaleur latente de vaporisation. A cet effet, s'il s'agit de- la chaleur latente cle fusion, on fait fondre le corps en le plongeant dans un liquide dont la température est supérieure au point de fusion de ce corps; s'il s'agit de la chaleur latente de vaporisation, on réduit le corps en vapeur que l'on condense ensuite dans tin liquide dont la température est suffisamment hasse. Dans les deux cas, on mesure la température finale du mélange. Les ap-

PROPAGATION DE LA CHALEUR

pareils à employer et les précautions à prendre sont tout à l'ait les mômes ici que dans la détermination des chaleurs spécifiques.

Prenons, par exemple, la mesure de la chaleur latente de fusion de la glace. Le calorimètre renferme une quantité d'eau q à la température t. On y introduit un poids p de glace à 0°, et quand toute la .glace est "fondue, on mesure la température finale 0 du mélange. Appelons x. la chaleur latente de fusion de la - lace, c'est-à-dire la quantité de chaleur nécessaire pour fondre l'unité de poids de ce corps , sans en élever la température, p/. sera ^a quantité de chaleur nécessaire pour opérer la fusion d'un poids p de glace; et comme, en outre, la température a monté de 0° à 0°, la chaleur totale gagnée par la glace est p~i + pb. Cette quantité doit être égale à la chaleur q (t — 0) perdue par l'eau; nous aurons donc :

p-l + pd = q (t — 0)

d'où l'on lire :

II. Méthode de la fusion de la glace. — Cette méthode, employée autrefois par Lavoisier et Laplace pour la détermination des chaleurs spécifiques et de la chaleur de combinaison, n'a plus aujourd'hui qu'un intérêt historique, attendu qu'elle offre peu de précision, par suite de la grande quantité de chaleur consommée pour fondre la glace. En conséquence, nous ne nous y arrêterons pas.

III. Méthode du refroidissement. — Cette méthode suivie par M. Regnault pour déterminer la chaleur spécifique des corps , repose sur une loi que nous démontrerons dans le chapitre suivant (cf. § 278) , loi en vertu de laquelle la vitesse avec laquelle se refroidissent deux corps de même surface et chauffés à la même température, est inversement proportionnelle au produit de leurs masses par leurs chaleurs spécifiques. On peut donc calculer le rapport entre les chaleurs spécifiques de différents corps, en mesurant le temps qu'il leur faut pour se refroidir d'un même nombre de degrés, quand , après les avoir échauffés à la même température , on les porte dans une enceinte à température constante.