CHANGEMENTS D*KTAT DES CORPS

WDt à maintenir un corps à l'état liquide à une température bien inférieure à celle de son point habituel de solidification. Si, par exemple, on garantit Veau contre tout ébranlement, on peut la refroidir jusqu'à — 20" sans qu'elle se congèle ; mais alors la plus légère agitation suÂSt pour la Caire passer en masse à Tétat solide. Ce phénomène, qu'on désigne sous le nom de surftusion^ ne constitue pas une exception à la loi de fixité du point de congélation; car, au moment où l'eau se transforme en glace, la température remonte subitement à QT,

SS9. Iiflieiice de la presiioii sir 1m points de ftsiOB et d'ébnllitioii. — Les points de fusion et d'ébuUition s'élèvent tous les deux quand la pression augmente, et le point d'êbullition beaucoup plus que le point de fusion. Cependant le lait n'est pas absolument général pour la fusion, ainsi qu'on le verra tout à l'heure.

L'influence de la pression sur rébullition est si grande que les fluctuations «irdinaires de la hauteur barométrique suffisent pour la mettre en évidence. Ainsi, l'eau ne bout à la température de 100" que sous la pression normale de 760. Si le baromètre tombe à 730, TébuUition se produit déjà à 99^; si, au contraire, la pression s'élève à 770, le point d'êbullition de l'eau est environ k 100",5. Dans le vide, sous une pression de 4"" de mercure, l'eau bout à une température voisine de 0".

l'our retanlci' rébullition par l*acci*ois8ement de la pression, il suffit de ckaufTer le liquide CD vai^ clos ; la vapeur qui prend naissance, ne pouvant s'échapper, exerce une pression qui croit avec la température, et le liquide ne peut jamais bouillii*. On se sert, dans ce but, «le la marmite de Pa/}m. Cet appareil cons^istc en un vase métallique à parois très épaisses, ftnué par un couvercle qu*on maintient solidement fixé au moyen d*une vis, dont Técrou ftit partie d*une sorte d'étrier qui prend son point d'appui sur le rebord de la marmite. Le couvercle est muni d*une soupape pressée plus ou moins fortement par des poids. Si Ton •cbaufic de Teau dans ce vase, la tempâratui*e du liquide s'élève de plus en plus jusqu'à ce que la soupape soit élevée par la force élastique de la vapeur produite. Au moment où la "V^pair s*échappe, la température redescend à 10 J" pour rem )ntcr de nouveau quand la Mpape se referme, et ainsi de suite. — On emploie la marmite de Papin pour extraire des «obstances organiques, telles que les os, certains principes qui ne se dissoudraient que difficOemeotàla température de 100".

Les corps gras, facilement fusibles, sont très propres à montrer l'influence de la pression sur la température à laquelle a lieu la fusion. C'est ainsi que If. bunsen a constaté que le blanc de baleine (sperma ceti) fondu se «olidifle à WJ sous la pression d'une atmosphère, et seulement à 50^,0 «0U8 une pression de 156 atmosphères. La glace fait exception à cette règle. Comme elle occupe un volume plus grand que l'eau à la même température, il en résulte que son point de fusion s'abaisse, au lieu de monter, quand la pression augmente. En soumettant des morceaux de glace à l'action d'une presse* on peut leur faire prendre toutes les formes imaginables, parce qu'une partie de la glace fond quand la pression augmente et se congèle de nouveau, sitôt que la pression cesse. Telle est aussi la raison pour laquelle, €0 comprimant de la neige à û"", on la transforme en un bloc de glace.

Comme le point de fusion et le point d'êbullition dépendent de la pression, on peut, au moyen de l'action combinée de la chaleur et de la pression, produire sur certaines substances des changements ^l'état, qu'il serait très diCfl -

cile el munie impossible d'obtenir par la seule addition de la chaleur ou par la réfrigératioD seule.

Eq effet, l'augmenlation de la pression agit, en général, dans le mme sent que rabaissement de la température, et inversement, la diminution de li pression équivaut à une élévation de température; il s'ensuit que le ttài. développé sous une grande pression, produit l'effet d'un froid beaucoup plu intense, et qu'au contraire, en diminuant la pression en même temps qa'ni accroît la température, on obtient ce que donnerait une température plui élevée. Tel est le principe qui a été utilisé pour liquéfier les gaz. On pent obtenir l'acide carbonique à l'état liquide, en le soumettant ù une compresiiot énergique dans un vase qu'on entoure de glace, ou mieux d'un mélan^ réfrigérant.

|2S0'. Importuca dnpolnU de fuion et d'ébollltlOB. — Cas points, fixes pour a» même substance quand la pression reste la même, et variables d'un corpsi un autre, constituent une propriété spécifique au même titre que la deosilc, la dilatation, elc; aussi, peut-on, parleur détermination, s'assurerdel'étil de pureté d'un corps. Dans la plupart des cas, on peut employer, pow atteindre ce but, les appareils très simples suivants :

I. Point de fcsios. — Dans un tube ( (flg. 339), fermé à'unbout, od introduit un fragment du corps assez gros pour qu'il soit arrêté au niveau d'nii étranglement existant à la partie inférieure; ce tube est introduit en roeoie

temps qu'un thennomètre T dans an petit ballon & lai^e guuloi et plein d'eau, <« d'Iiuile, ou de toal autre liquide transparent. En augnientut progi'essivement h température du biii liquide, il arrive dp moment oii le corys.

entrant en fusiun, liasse à travers l'étranglement ; la trapérature indiquée àoe moment par le th«^ momêtre fait connaître le point de fusion di corps.

II. Point d'kbcui- TioN. — Dans un tiie recourbé k deux !«»• cfaesinégalea(fig3M1, et dont la plus petite est fermée, on introduit successivement le ïifùie dont on clierclie le point d'ébullilinn et du mercure; on fait en sorte q>* le liquide occupe une i)etite portion seulement o c de la petite branche d'oà l'air doit être complètement chassé, et que le niveau du mercnre *«1

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Ds élevé dans la branche ouverte ab que dans Tautre, comme cela est que sur la droite de la figure 340. Le tube ainsi préparé est introduit avec jiermomètre t dans un petit ballon plein d'un liquide transparent dont le it d'ébullition doit être supérieur à celui du liquide à étudier. Si Ton chauffe s le ballon, on voit se former en c des vapeurs dont la force élastique descendre le niveau du mercure dans la branche c 6; au moment où les X niveaux n n sont sur le même plan horizontal, la tension des vapeurs dées est égale à la pression atmosphérique, à la condition de négliger la nne de liquide qui existe encore dans le tube cb; la température mar- 5 par le thermomètre <au moment où se produit l'égalité du niveau du cure donne le point d'ébullition du liquide (cf. § 252')|. (1. FulOB iu iUlages et 4et mèlaiiges. — Indépendamment de la pression, 8t encore d'autres causes qui influent sur la température à laquelle corps changent d*état. Ainsi, le point de fusion des alliages diffère,

seulement de ceux des métaux composants, mais encore de la moj'enne eurs points de fusion; en général, il est plus bas. Tandis que le plomb,

exemple, fond à 330" et l'étain à 230^, un alliage formé de parties les de ces deux métaux entre en fusion à 189»; si on augmente la portion de plomb, le point de fusion s'élève et ne devient égal à celui 'étain que quand la proportion de plomb est double. Un alliage composé î parties de bismuth, 1 partie de plomb et 1 d'étain (alliage de H. Rose) i déjà à 94**; la température de fusion du bismuth est d'environ 265**. kans les alliages, la force de cohésion qui unit entre elles les moles de chaque métal, parait être affaiblie, et on s'explique ainsi pouri les alliages sont en général plus fusibles que les métaux dont ils sont nés.

raprès les expériences de M. Heinlz, les mélanges d'acides gras offrent nème particularité que les alliages : le point de fusion du mélange est ^ ns élevé que celui de chacune des substances qui entrent dans sa comition. L'acide stéarique fond à 69'', l'acide palmitique à 62^ ; un mélange 30 parties d'acide stéarique, et de 70 d'acide palmitique est déjà fusible 5*.

Sl\ CoagèlatiiMi des solutions islises. — L'eau tenant des se!s en dissolution lente des phénomènes du même genre : le point de solidification est issé. C'est pour cela que Teau de mer se congèle à une température plus se que l'eau douce. Quand on ajoute deux parties de chlorure de sodium 30 parties d'eau, cette dernière ne passe à l'état solide qu'à la tempéra- 8 de — 1**, 2 ; si la proportion de sel s'élève à 12 %, la congélation n'a \ qu'à — 7*,2.

Sl^. tbiIUtioii des tolstions salines — La présence d'un sel dans l'eau inle aussi l'ébullition, bien que l'eau seuh» se vaporise. *our les solutions de sel marin, le point d'ébullition s'élève presque prolionnellement à la quantité de sel dissous : ainsi 7,7 % de chlorure de ium font monter le point d'ébullition de 1* ; avec 39,7 parties de sel, fcvation est de 8**. Nous ne pouvons guère attribuer ces écarts du point buUilion des solutions salines qu'aux effets de la cohésion ; il semble que molécules du sel, en raison de l'attraction qu'elles exercent sur les molé- ^ de l'eauy empêchent ces dernières de prendre la forme gazeuse.

251^. Influence de Tadhésion sar le point d'èMlitlon. — Cette manière de voir est étayée par ce fait que le contact du liquide avec un corps solide, c'esl-àdire un simple effet d*adhésion, suffit pour changer le point d ebullition;li température à laquelle bout un liquide varie un peu, en effet, suivant la nature du vase dans lequel on le cliauffe. Plus la force d*adhé$iou Au. liquide pour la substance du vase est considérable, plus le point d'dDoUition est élevé : Teau, par exemple, bout à une température un peu plus grande dans un vase de verre que dans un vase de fer; son point iVÂvir lition est ordinairement de 101'' dans le verre, et seulement de 100* dans le fer. Quand on laisse la surface intérieure d*un vase de verre es contact avec de l'acide sulfurique ou de la potasse caustique, la tenifêrature d'ébullition de Teau monte de 3 à 5 degrés, même après qu on i lavé soigneusement le vase. Si, au contraire, on jette des fragments de métal dans le liquide, le point d*ébullition s'abaisse aussitôt ; ainsi, pour faire bouillir de Teau à lOO» dans un vase de verre, il suffit d'y introduiiv des fragments de platine.

252. Vaporisation des liquides au-dessous du point d'ébullition : êrapMmtltn. taflnMi de la pression sur Tévaporation. — Ce n*est pas seulement à la température de l'ébullition que les liquides volatils passent à Tétat gazeux ; de knr surface se dégagent continuellement des vapeurs à des températures bia plus basses que celle de l'ébullition ; on dit alors qu'il y a évaporation, L'évaporation diffère de l'ébullition en ce que dans le premier cas la vapeur ne se forme qu'aux dépens de la couche la plus superficielle, tandis qse dans l'ébullition le changement d'état s'effectue simultanément dans tootr la masse liquide ou plutôt contre les parois du vase sous forme de balki de vapeur qui montent rapidement à la surface et se dégagent tumultueasèment.

L'évaporation se produit à toutes les températures compatibles avec rétat liquide, mais elle est d'autant plus lente que la température est plm basse. Nous avons vu, § 250, que la diminution de la pression fait descendre le point d'ébullition, et que dans le vide les liquides peuvent bouiltr à des tenjpératures extrêmement basses ; de là nous devons conclure qtt'«i général, les liquides ont toujours une tendance à se vaporiser, et qu'iU K ^ sont maintenus à l'état liquide que grâce à la pression extérieure, ai'kd comme on l'a vu dans le para<:^raphe précédent, k la fois par la cuhésio&f( par l'adhérence aux corps solides.

252*. InHuence de li cohésion et de Tadhèsion sur la formation des vapens- - On sait que la diffusion des gaz suit les mêmes lois que leur êcoulemttt dans le vide ; il en résulte que l'évaporation d'un liquide ne peut être em|*chée ni par la pression de l'atmosphère ni par celle d'un autre gaz, quelq« ^ forte qu'elle soit.

11 n'en est plus de même pour les molécules situées dans l'intérieur <1* 1* masse liquide ; le poids de l'atmosphère presse sur elles comme le ferait tt corps solide, car la couche superficielle du liquide remplit à l'éganl à» couches sous-jacenles l'office d'un piston. On comprend dès lors que I* vapeur ne puisse se former au sein de la masse liquide qu'à partir du momrDl où sa tension devient capable de soulever cette sorte de piston ; c'est ce qu w peut obtenir, soit eu diminuant la pression extérieure, soit en aj«»ntitit

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I la chaleur. La température de VébuUilion sera donc celle pour [quelle la vapeur possède une force élastique un peu supérieure à la 'ession extérieure, augmentée des forces de cohésion et d'adhésion laltoo). Ces deux dernières forces sont les seules que le liquide ait à lincre pour bouillir dans le vide.

UIK Kftard ds ribilUttoB. — [Les expériences de M. Dufour ont montré le itard de rêbullition de l'eau ordinaire ou distillée, comme un fait général, land OQ provoque rêbullition parla diminution de la pression, la tempeiture restant constante, et que le liquide a subi antérieurement plusieurs cbauSements, de manière à débarrasser les solides qu'il baigne de la nche d'air qui y est adhérente; les retards observés vont jusqu'à 20 et ême 30 degrés.

11. Dufour pense qu'ily a lieu de modifier de la manière suivante l'énoDcé I la loi de Dalton relative à la température de l'ébuUition :

c L'ébuUition d'un liquide k une pression déterminée peut se produire seulement à partir d'une température minimum qui est celle où la force élastique de sa vapeur fait équilibre à la pression extérieure. En d'autres ternes, rêbullition est possible à partir du point indiqué par la loi de

Dalton ; mais elle se produit en réalité à des températures variables, ^ales ou supérieures à ce point-là, suivant les conditions dans lesquelles le liquide est placé. »

Parmi les causes qui provoquent l'ébuUition à partir du minimum de mpérature où ce phénomène est possible, il faut placer en première ligne

contact des gaz. D'après M. Dufour, le contact des solides n'a d'influence le par la couche d'air qui y est adhérente.

On ne peut pas, pour ainsi dire, faire bouillir un liquide qui n'est point en ntact avec un corps solide ; c'est ce qu'on observe quand on maintient » globules liquides en suspension dans uif aulre liquide de même densilé.j

[ISS. ttit ipUrsEdal on caléhctioB dis Uqddu. — Un phénomène des plus anarquables se manifeste quand ~

1 introduit un liquide volatil dans B vase préalablement chauffé à ne température notablement susrieure au point d'ébullition du qoide. Ce dernier, au lieu de se lettre à bouillir, se rassemble en D globule limpide, aux bords rrondis et déchiquetés (fig. 341), ni tourne sans cesse sur luiïhae, et qui ne Suit par dispailtre qu'au bout d'un temps assez iDg. I^ liquide est, comme on dit,

fétat sphéroidal (Boutigny). ";"• '■' ' '■'•''•'•'' * '*"' ''"'-'""'"-

Ce phénomène, étudié pour la première fois par Leidenfrost, et depuis ir UD certain nombre de pliysiciens, au nombre desquels il convient de lier M. Itoutigny, s'explique par l'absence de conlact entre le liquide et la nrface chaude. L'expérience suivante est probante à cet égard: sur une laque de métal poli, suffisamment chauffée à l'aide d'une lampe à alcool