VALEURS DE C

De Qo à 160O 1,0109

De Qo à 200O 1,0160

De 0» à 230O 1,0«04

25i CHALEniS SrKCIFlQlES.

Cesrésiiltals sont donnés par la formule C = / + 0,00002t2 -4-0,00000021', en divisant C par t. On voit que l'augmentation de capacité de l'eau estpea prononcée jusqu'à 200° ; elle est k peine sensible au-dessous de iOO°,ccqtt est très favorable A la mesure des capacités par la méthode des mélanges.

894. Capacité des sels hydratés. — La quantité de chaleuf nécessaire pour élever de 1 "" la température d'un mélange de plusieurs corps, est égak à la somme des quantités qu'absorbe chaque corps ; de manière que, si l'd appelle wi, m', m'... les masses de plusieurs corps, et c, c', c'.,, leurs chaleurs spécifiques, celle du mélange sera ; — — — r— ^', c'est-à-dire h

'^ ' ^ tn+m +m ...

moyenne. M. Person a reconnu que les sels hydratés sont dans ce cas; loir

. , , , , DK 4- mV , - . , -

capacité est représentée par — , , en désignant par m, m les proportions de sel et d'eau combinés, et en prenant pour c la chaleur spécifique è sel anhydre, et pour c' la chaleur spécifique de la glace. Il résulte de là ce fait remarquable, que Tcau combinée dans les sels est à l'état solide, ou du moins possède la même capacité qu'à l'état solide. — H résulte aussi des recherches de M. Person, que vice versa, la capacité d'un sel dissous dans l'eau est celle qu'il possède à l'état liquide; car ce n'est que dans celte supposition que la loi se vérifie avec quelque approximation*.

II. Lois des chaleurs spéciflques des atomes. 895. LOI DES CHALEURS SPéCinQUES DES ATOMES SIMPLES. — Dulong et Petit,

ayant mesuré, par la méthode du refroidissement, la chaleur spécifique de treize corps simples, ont découvert, en 1819, la loi suivante, une des plus belles de la physique : les atomes de tous les corps simples possèdent la même capacité pour la chaleur'^. Voici comment ils y sont arrives: désignons par C la clialeur spécifique d'un corps et par n le nombre d'atomes contenus dans l'unité de masse, c— C l n sera la chaleur spécifique d'un atome, et p = \ i n sera le poids d'un atome (880). Si nous multiplions C parp, nous trouvons Cxp=f' La chaleur spécifique d'un atome est donc égale au produit de la chaleur spécifique de la substance, par son poids atomique. Or les poids atomiques relatifs étant déterminés par les lois de la chimie, le produit C X p a été trouvé à peu près constant, et égal à 0,37 environ. Les diiïérences ne doivent pas être attribuées seulement aux incertitudes de la méthode d'observation employée, mais encore à l'influence de l'état du corps sur sa chaleur spécifique (891).

La loi de Dulong et Petit peut aussi s'énoncer ainsi : les chaleurs spéci^^ des corps simples sont en raison inverse de leurs poids atomiques,

* Annales de chimie el de physique, 3^ série, t. XXXIU, p. 437. 2 Annales de chimie et de physique, t^ série, t. X, p. 395.

LOIS DES ATOMES

l y a certains corps simples dont le poids atomique n'a pu être déterminé le manière certaine au moyen des données de la chimie. Quand il en est », rhésitation porte sur des nombres qui sont des multiples très simples les des autres. La loi de Dulong et Petit indique alors quel est le nombre qu*il vient d^adopter.

9M. Expériences de ■. Re^nanit. — Depuis la découverte de la loi des acités des atomes, les progrès de la chimie ont conduit à changer le poids mique de quelques substances pour lesquelles la loi se trouve dès lors en aut si Ton se sert des capacités trouvées par Dulong et Petit. Des expériences ivelles étaient donc nécessaires ; elles ont été faites par M. Regnault, et ont ifinné la loi, tout en montrant l'inexactitude de quelques-unes des capacités iptées par Dulong et Petit, inexactitude qui provenait des incertitudes de la ihode du refroidissement.

1 Regnault a adopté la méthode des mélanges qu'il a considérablement fectionnée*. La fig. 660 représente l'ensemble de l'appareil qu'il a employé.

Fig. CCO.

La substance h étudier est mise, en fragments, dans une petite corbeille en ilelaiton P, au milieu de laquelle est ménagé un espace cylindrique, qni reçoit réservoir d'un thermomètre. Cette corbeille est suspendue par des fils de soie, lis une étuve composée de trois enveloppes en fer-blanc. L'espace P est npli d'air. L'espace VV est parcouru par un courant de vapeur d'eau, venant la chaudière C, et s' échappant ensuite par un tube qui la conduit dans le Tenlin s, où elle se condense. L'enveloppe extérieure relient autour des l'ois de la capacité VV, une couche d'air qui empêche le refroidissement, le calorimètre dans lequel se fait le mélange consi teen un vase cylindrique m laiton très mince, supporté par des fils de soie croisés, tendus sur un petit

' kMialu dt chimie ei de physique, 2« série, t. LXXiV, p. 49.

256 GHALEUKS SPÉCIFIQUES.

chariot qu*on fait glisser dans une rainure, quand on veut amener le vaseen)!, au-dessous de Tétuve. Une enveloppe coudée en fer-blanc. DD, remplie d'em que Ton renouvelle souvent, présene Tespace M du rayonnement de Téturee* de la chaudière C. En rr est une ouverture, fermée au moyen d'un double registre, par laquelle on peut faire tomber la corbeille dans le calorinètrea quand il est amené en M. Un thermomètre ^ dont le réservoir occape tooteb profondeur du calorimètre, en donne la température. Le thermomètre fixe T donne celle de Tair ambiant, pour les corrections.

Dans chaque expérience on <ittend que le thermomètre P ait pris une tenpirature fixe, ce qui exige environ deux heures ; on attend encore une heure ai moins, et Ton prend, de loin avec une lunette, la température des tiiermométresl et T. On amène alors le calorimètre en M, en levant Técran e; et, tirant le registre rr, on fait descendre la corbeille dans le calorimètre m, puis on le ramène devant la lunette. Un aide agite la corbeille dans l'eau, pendant qa'oi observe la marche du thermomètre /, qui atteint ordinairement son maxinron au bout de une à deux minutes.

On corrige le résultat observé, de l'effet produit par le milieu extérieur, eu suivant une méthode analogue à celle que nous avons exposée plus haut (887). Le calorimètre, d'abord à ] ou 2** au-dessous de la température ambiante, s« trouvait à la fin de l'expérience à 1 ou 2 degrés au-dessus. Si nous désirons par p le poids de l'eau du calorimètre, y compris l'équivalent du vase en eau; par P le poids du corps; par T, t, 0, les températures du corps, de l'eau, et du mélange ; par tt et c le poids et la chaleur spécifique de la corbeille, et eofifl par 0' la correction motivée par l'action du milieu ambiant, on aura, pour déterminer X,

(Px-t-TTc) (T — 0)=;;(Ô-hO' — /).

Dans les expériences de M. Regnault, ô' n'était que de 3 à 4 centièmes d^ degrés.

Quand la matière est pulvérulente, comme certains métaux, la plupart de» oxydes métalliques, on cherche à l'agréger par la compression aidée du chof? ou bien on l'humecte cl on la pétrit en forme de boulettes que Ton calfin^ Quand tes moyens ne réussissent pas, la substance est tassée dans de petits tubes de laiton très mince, de 00""° de hauteur et de 15""° de diamètre. On tient compte, dans le calcul, de la matière de ces tubes. Dans ce cas, le Ihermomètre t met 10 à 15 minutes pour arriver au maximum, à cause de la mauTais^ conductibilité de la substance ; ce qui rend les résultats moins sûrs. De pIu-S il y a une autre cause d'erreur : le maximum persiste pendant plusieurs miDOtes, ce qui prouve que le calorimètre perdant alors par rayonnement autant de chaleur qu'il en reçoit du corps, ce dernier n'a pas exactement la température de l'eau. M. Regnault a trouvé moyen de calculer approx imalivement l'excès d** température du corps sur l'eau ; cependant il est préférable de plonger le rorp» pulvérulent dans l'eau; quoiqu'il y ait de la chaleur dégagée par YeSeli^

LOIS DES ATOMES

l'imbibition, comme nous le verrons plus tard ; Terreur qui en provient étant toujours très petite.

Quand le corps est soluble dans Teau, on remplace ce liquide par l'essence de térébenthine, dont la capacité est déterminée à Tavance. Ce liquide est aussi préférable pour les substances dont on n*a que de petites quantités, parce que sa capacité 0,43 est beaucoup plus petite que celle de l'eau.

Pour soumettre h un contrôle décisif la méthode expérimentale qui précède. M. Regnault l'a appliquée à la mesure de la chaleur spécifique de l'eau ; il a trouvé, dans deux expériences faites sur ce liquide à 97°, les valeurs 1,00709, 1,00890; et comme nous savons que la chaleur spécifique de l'eau augmente avecla température, môme avant 100° (893) on voit que la méthode ne comporte que des erreurs très faibles.

Astres méthodes. — M. Regnault est revenu à plusieurs reprises sur la mesure des capacités des corps simples, toutes les fois qu'il pouvait se procurer

Fig. 601.

Fig. 662.

<les échantillons suffisamment purs. Dans certains cas, par exemple quand il loi fallait opérer aune basse température, il a fait usage de l'appareil (fig. 661), •pie nous décrivons en indiquant comment il a été employé pour mesurer la capacité du sodium au-dessous de0°. Le métal, coulé sous l'huile de naphte, en forme de cylindre creux, et enveloppé d'une feuille d'étain, était refroidi dans 00 cylindre en laiton AB, fixé obliquement dans une cuve oblongue CD, remplie hn mélange de glace pilé et de chlorure de calcium continuellement agité au œojen des pièces aa\ Le tube était fermé par des obturateurs A, B. Quand la température du sodium, donnée par le thermomètre (, était devenue constante, ce qui avait lieu vers — 30°. On laissait descendre le métal, qui était retenu par des fils de soie, dans un calorimètre c rempli d'huile de naphte. Ce liquido tot refroidi, et l'on déduisait de la température finale et des autres données 4e l'expérience, la capacité du sodium par rapport à l'huile de naphte. La capacité de ce liquide par rapport à l'eau était ensuite déterminée en y plongeant

* Annale» de chimie et de physique, 3^ série, t. XLVI, p. 269.

258 CHALEURS SPÉGinQUES.

une masse de plomb dont la capacité était connue, écrivant que la chaleur cédée à l'huile est égale à celle que perd le plomb, et tirant de l'équation la valenrde la capacité de l'huile. Il est facile de voir que cet appareil peut servir pour des températures élevées.

L.iqatde8. — Pour mesurer la capacité des liquides au moyen des deux appareils précédents, on les renferme dans de petits tubes de verre minces scellés à la lampe.

Dans ses expériences les plus récentes, M. Regnault aopérépar une méthode analogue à celle qui lui avait servi pour les capacités de l'eau, dans les hautes températures (893) au moyen de l'appareil (fig, 662), avec lequel on peol opérer k des températures très basses comme à des températures très élevées. Le liquide est renfermé dans un résci*voir cylindrique R plongé dans un bain continuellement agité, qui lui communique une température fixe. On ouvre le robinet r, et le liquide comprimé par de l'air qu'on a introduit par le tubei, est chassé dans un vase V plongé au milieu de l'eau du calorimètre ce. Le liquide arrive dans le vase V sans changer sensiblement de température, à causedn renflement m qui enveloppe le tube r. On observe la température finale da thermomètre t et l'on achève l'opération comme à l'ordinaire.

89V. Résultats. — Le tableau suivant contient les principaux résultats obtenus par M. Regnault avec les corps simples. Nous avons remplacé les nombres qu'il avait d'abord publiés pour quelques corps, par ceux qu'il a obtenus plus récemment en opérant sur des échantillons plus purs.

La chaleur spécifique du potassium a été prise en le refroidissant dans l'acide carbonique solide et cherchant l'abaissement de température qu'il faisait éprouver à de l'huile de naphte renfermée dans un petit calorimètre ^ Pour le mercure solide, ce métal était renfermé dans une ampoule de verre, terminée par une longue tige de verre elfilée, par laquelle on pouvait la transporter et 1 agiter dans le calorimètre. Le mercure était congelé dans l'acide carbonique solide, a — 77"*, 75, puis transporté dans le calorimètre, qu'il refroidissait. La chaleur abandonnée au mercure par le calorimètre, se compose : 1® de celle qui est nécessaire pour échauffer le mercure solide depuis — 77°, 75 jusqu'à — 40°, qui est son point de fusion ; 2<» de la chaleur que le mercure absorbe pour passer de l'état solide à l'état liquide; 3° de la chaleur absorbée parle mercure liquide pour passer de — 40° à la température finale du calorimètre; -i" de la chaleur que prend l'ampoule de verre pour passer de — 77^,75 à cette température finale. La chaleur nécessaire pour la fusion étant supposée connue, ainsi que la chaleur spécifique du mercure liquide, on calculait facilement la chaleur absorbée par le mercure solide pour passer de — 77°,'î5 à —40°.

Le brome a été étudié, par un moyen analogue, à l'état liquide et à l'état solide; c'est à l'état solide qu'il satisfait à la loi.

J Annales de chimie et de physique, 3^ série, l. XXVI, p. 261.

LOIS DES ATOMES