III. Action de la chaleur sur les phénomènes capillaires

««8. L'étude de l'influence de la chaleur sur les phénomènes capillaires a une grande importance, à cause des modifications que cet agent apporte à l'une des forces moléculaires. Laplace et Poisson, en partant de certaines considérations théoriques, admettaient que la courbure du ménisque qui termine la colonne dans un môme tube mouillé restait la môme à toutes les températures, et que la hauteur d'un liquide variait en raison inverse de sa densité, qui dépend, comme on sait, de la température. M. Emmett a cru, au contraire, pouvoir conclure de ses expériences, que la densité du liquide était sans influence, et que les résultats restaient les mômes quand il échauffait seulement la partie supérieure de la colonne. M. Frankenheim et M. Sondhauss ont fait de nombreuses expériences sur ce sujet. Pour obtenir une température uniforme dans toutes les parties du liquide, ils ont employé, entre autres, la méthode des vases communiquants (204); le double tube était plongé dans un bassin dont Je niveau dépassait celui du liquide dans les deux branches. M. f rankenberg a appliqué cette méthode au mercure ; il a constaté que la dépression augmente avec la température.

M. Brûnner, en suivant la méthode directe, a i^econnu, sur l'eau, Téther et Ihuile d'olive, que le^ hauteurs dans les tubes mouillés diminuent bien plus '^pidement que ne l'indiquent les variations dedensité. Ainsi, à 100°, la hauteur ^e l'eau dans un tube del"" de rayon est de 12"", 47, tandis que la loi théorique ^onne 14,69. De plus, quoique l'eau augmente de densité, comme nous le verrons, quand on l'échauffé de 0° à 4°, la hauteur diminue entre ces deux 'incites. Simon avait cru pouvoir conclure de ses expériences, que la hauteur varie en raison inverse de la température, et il a constaté que le résultat ^^'pend surtout de la température du sommet de la colonne.

es9. Expériences de M. vi^oif. — On doit à M. Wolf un travail remarquable, auquel sont empruntés les détails qui précédent ^ 11 a d*abord reconnu que la chaleur exerce une influence sensible dans toutes les parties de la colonne soulevée * ayant enveloppé le tube capillaire, de deux manchons, roo placé à la hauteur du ménisque, l'autre au-dessous, il a vu la colonne s'élerer un peu quand il faisait passer un courant d'eau chaude dans le manchon inférieur seul (ce qui était dû vraisemblablement à la diminution de densité de la partie échauffée) ; s'abaisser rapidement quand le manchon supérieur recevait aussi de Teau chaude; et s'abaisser encore plus quand le manchon inférieur reccTail ensuite de l'eau froide. Il est donc essentiel que la colonne soulevée possède la même température dans toute sa hauteur.

La fig, 175 représente l'appareil au moyen duquel M. Wolf a rempli celle condition. Le liquide est contenu dans un vase en laiton à double enveloppe, V,

dans lequel plonge le tube capillaire t.

-fh^

Ce tube est entouré d'un manchoD rectangulaire m, muni de deux glaces parallèles, à travers lesquelles on peut observer le ménisque soulevé. Le manchon est porté par un anneau dans lequel il peut tourner sur lui-môme. On 3^1 sur les vis calantes de l'appareil, de manière à mettre les glaces parallèles bien verticales ; et l'on s'assure qu'un trait iriarqué sur le tube t , et visé au cathétomètre, conserve sa même position quand le manchon est plein d'eau el quand il est vide. L'appareil étant ainsi bien réglé, on fait circuler dans l'enveloppe du vase V, un courant d'eau, qui passe ensuite dans le manchon m par le tube c , et en sort par le tube c'. De cette manière toutes les parties de l'appareil sont à une même température, indiquée par deux thermomètres ; l'un, 0, est plongé dans le manchon, et l'autre dans l'enveloppe du vase V. On vise ensuite au cathétomètre la partie inférieure du ménisque soulevé dans le tube capillaire , puis l'extrémité d'une tige verticale r dont la longueur est connue, et dont la partie inférieure affleure la surface du liquide dans le vase V. On fait en sorte que le ménisque se trovre toujours au trait marqué sur le tube (200), et l'on fait deux obsen-ations : Tune après avoir soulevé le liquide, en aspirant par un tube a qui surmonte une petite cloche n, l'autre après l'avoir refoulé. Le tube a, mis en communication me la machine pneumatique, sert en outre à faire passer un courant d'eau à travers

Fig. 175,

> Annales de chimie et de physique, 3^ série, t. XLIX, p. 230.

le tube, pour le bien nettoyer. Enfin, le vase V est recouvert de lames de verre pour s'opposer à l'évaporation du liquide.

Les premières observations ont été faites sur l'eau, avec un tube de O^^jSSlG de diamètre, et poursuivies pendant toute une année, à la température ambiante, qui varia de 0°, 35 à 25°. La courbe qui représente les hauteurs se confond avec une ligne droite, de 0° à 8° ; et avec une autre ligne droite, de 13° à 25°. Dans ces deux intervalles les hauteurs peuvent se calculer au moyen des deux formules linéaires.

/i= i32°»'»,265736 — 0,260553^ ei h = i32»»,0785 — 0,245699^

On voit que h décroît plus vite, de 0 à 8°, que de 13° à 25°. Ce que Ton peut rapprocher de ce fait que Teau se dilate au lieu de se contracter, de 0° à 4° où se trouve son maximum de densité, et ce qui montre aussi que la densité n'a qu'une influence secondaire, puisque le liquide s'abaisse aussi bien pendant qu'elle augmente de 0° à 4°, que lorsqu'elle diminue de 4° à 8°. Tous les résultats peuvent être représentés par la formule parabolique

fc=132««,265736 — 0,2660448/ -f- 0,0005491 8 ^2.

Ces résultats sont généralement d'accord avec ceux qu'avait trouvés M. Brùnner. Ils donnent pour la hauteur à 0°, dans un tube de 2""" de diamètre, h = 15""53. Simon avait trouvé le nombre beaucoup trop fort 16™"»,! 8; ce qui tient aux incertitudes de sa méthode.

D'autres expériences faites sur l'eau, à des températures variant de 5° à 82°, dans un tube de 0°*">,3098 de diamètre, ont aussi conduit à la formule linéaire

qui montre que, à partir de ^° , le décroissement de lu hauteur est proportionnel à la température. Il faut remarquer que le rapport des coefficients n'est plus le même que dans la formule relative à l'autre tube, car ce rapport est ici 550,3, au lieu de 537. Le rapport des hauteurs dans les deux tubes varie donc avec la température.

830. Passage des aseensions aux dépressions. — On voit que les lois données par Laplace et par Simon ne sont pas exactes. Il résulte de ces lois que, quelle que fût la température, jamais la hauteur ne deviendrait nulle. Tandis que la loi représentée par la formule [1] montre qu'il doit exister une certaine température pour laquelle on a /i = 0, et au-delà de laquelle h deviendrait négatif, c'est-à-dire que l'ascension du liquide se changerait en dépression. La formule [1 ] donne ^ = 0 pour t = 550° , température impossible à réaliser. Des expériences faites sur Yéther par M. Brùnner l'ont conduit à une formule qui donne h = 0 quand on a ^= 191°. M. Wolf a donc expérimenté sur ce

nouveau liquide, après avoir constaté jusqu'à 100° qu'il obéit comme Tcau à la loi exprimée par la formule (IJ.

Le tube capillaire est maintenu verticalement dans un tube très fort, de i centimètre de diamètre intérieur contenant de Téther, et fermé à la lampe après que tout Tair en a été chassé. Ce tube est plongé dans de l'huile dont on élève la température. On voit alors Téther descendre dans le tube capillaire, atteindre le niveau extérieur vers 191°, puis s'abaisser au-dessous. En même temps, la surface concave du liquide dans le gros tube devient plane vers \9[\ puis convexe à une température plus élevée. Le sulfure de carbone, Thnilc de Naphte et l'alcool ont donné des résultats semblables.

Ces résultats se conçoivent facilement quand on se reporte au principe de Clairaut (Sli) et qu'on se rappelle que la chaleur augmente la force répulsife moléculaire (150) : à partir d'une température suffisamment élevée, rattractioo du liquide sur lui-même devient plus grande que le double de cdie du tube pour le liquide ; la surface intérieure du tube cesse d'être mouillée, et l'ascension se change en dépression.

Nous devons ajouter que M. Drillon ' a contesté le changement de l'ascension de la colonne en dépression. 11 attribue les dépressions observées à un faible excès de température du liquide extérieur, combiné avec l'extrême dilatation des liquides très chauds. Mais la forme du ménisque extérieur, qui de concave devient convexe, suffit pour montrer le changement d'action des parois do tube, qui doivent dès lors produire des dépressions dans les espaces capillaires.

lY. Endosmose. — Osmose.

«31. On a rattaché aux phénomènes capillaires, les effets qui se produisent quand deux liquides se mélangent h travers une cloison poreuse, quoiqu'il y ail de grandes différences entre les deux ordres de phénomènes. — Supposons deux liquides diffiérents convenablement choisis, et séparés l'un de l'autre par une membrane, une lame de bois ou d'argile poreuse ; une portion des deux liquides traverse la cloison ; mais l'un passe plus abondamment que l'autre, de manière que le niveau s'élève d'un côté de la cloison, et s'abaisse de l'autre. Dutrochet, qui a fait une étude spéciale de ce phénomène^, exprime ce résultat, en disant qu'il va endosmose^ du liquide qui passe le plus rapidement, à l'autre liquide; et qu'il y a exosmose, de ce dernier au premier.

Endosmomètre. — Pour montrer l'endosmose, Dutrochet a imaginé l'endosmomètre. R (fig. 170) est un résenoir fermé à sa partie inférieure par la lame poreuse, et surmonté d'un tube étroit /. Le résenoir étant rempli du liquide qui passe le plus rapidement à travers la lame, on le plonge dans l'autre

« AntMles de chimie et de physique, 3«^5t'rio, t. LVI, p. 221.

- AnnaUs de chimU et de physique, \^ série, t. XXXV, XXXXVII. XLIX, U et IX.