PIÈCES THERMOMÉTRIQUES DE WEDGWOOD

Une chaleur rouge, rouge clair, blanche, sont des expressions indéterminées; car, quoique ces différents états soient parfaitement distincts, ils laissent trop de latitude entre eux. Le degré de lumière du feu augmente avec sa force, et passe par une infinité de gradations que les mots ne peuvent point rendre , et que l'œil ne distingue pas clairement.

M. Wedgwood avait observé que des mélanges d'oxides de fer et d'argile prenaient au feu une variété de couleurs distinctes qui promettaient de mesurer utilement les divers degrés de chaleur.

Il faut avouer, cependant , que pour des usages généraux un thermomètre construit sur ce principe est sujet à bien des inconvéniens. Lss idées de couleurs se communiquent très-difficilement par des mots; de plus , tous les yeux ne sont pas aptes à distinguer aisément ces couleurs , quand surtout les nuances sont assez rapprochées ; puis on se garantit difficilement de l'effet des vapeurs qui altèrent sensiblement ces couleurs.

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Mais, en considérant avec attention ce sujet, on découvrit, dans les corps argileux, une autre propriété, propriété que partagent, clans des degrés différens, toutes les espèces d'argile qu'on a pu examiner jusqu'ici , et qui est même un de leur caractère distinctif. C'est la diminution de volume qu'elles éprouvent au feu. On s'aperçut bientôt, dans le cours des expériences , que cette propriété donnerait une mesure plus exacte et plus étendue des différens degrés de chaleur que les teintes qu'on employait d'abord.

Le retrait que prend l'argile commence un peu audessous du degré de la chaleur rouge , et procède assez régulièrement, à mesure que la chaleur augmente, jusqu'à ce que l'argile se vitrifie, c'est-à-dire jusqu'à la plus haute température que puissent supporter les creusets et les autres vaisseaux de la même substance. La contraction totale qu'éprouvent les meilleures argiles, dans les feux les plus violens, s'élève à plus d'un quart dans toutes les dimensions.

Wedgwood se servit d'abord de petits cylindres d'argile blanche de Cornouailles , qu'il délayait dans l'eau, puis passait dans un tamis fin. Il la laissait ensuite sécher, et la renfermait dans des boîtes.

L'argile, conservée ainsi, garde toutes ses qualités aussi bien que dans son état naturel; ce qui n'a point lieu pour les argiles exposées aux actions combinées de l'air et de l'humidité , les interstices au tamis doivent être moindres de — - — de pouce.

L'argile sèche était ensuite mêlée avec les deux cinquièmes de son poids d'eau , et formée en petits blocs dans des moules de inétal de -^ de pouce de largeur, avec des côtés à peu près parallèles, d'un pouce environ de longueur, la profondeur était de -~ de pouce;

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afin que l'argile se détachât facilement du moule, on en huilait l'intérieur et on réchauffait.

Ces pièces, une fois desséchées , étaient placées dans un autre moule de fer, composé seulement d'un fond et de deux cotés séparés de -^- de pouce l'un de l'autre : c'est la largeur donnée aux petits cylindres.

Pour mesurer le retrait qu'ils éprouvent par faction du feu, on les place dans une autre jauge formée d'une plaque en cuivre ou en laiton, sur laquelle sont soudées deux règles de même métal, parfaitement droites, et longues de vingt-quatre pouces, sous-divisées en pouces et en dixièmes de pouce. Ces règles forment un canal convergent de ^ de pouce à une extrémité , et de -^ à l'autre : supposons maintenant que la pièce d'argile ait diminué au feu d'un cinquième de son volume, elle montera jusqu'à la moitié de la longueur de la jauge; si elle diminuait des deux cinquièmes de son volume, elle monterait jusqu'à l'extrémité supérieure; les degrés intermédiaires de contraction lui permettraient de glisser jusqu'à des hauteurs intermédiaires; le degré auquel elle s'arrêterait donnerait la mesure de sa contraction et par conséquent le degré de chaleur auquel elle a été exposée.

Cette argile desséchée à la chaleur de l'été, ou dans une chamhre modérément chaude , ou à une température un peu plus élevée devant un foyer, n'a donné aucune différence quant à son degré de sécheresse. Elle perd environ un centième de son poids à la chaleur de l'eau bouillante , à peu près les deux centièmes à la température du plomb fondu, et un dixième de sou poids environ à la chaleur rouge, en tout les ~.

Dans tous les cas , il sera utile de les faire cuire dans un four jusqu'au rouge naissant : par ce moyen

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elles prendront assez de dureté pour qu'elles puissent être exposées tout à coup à une très -haute chaleur sans éprouver de gerçures; d'ailleurs elles s'empaquettent et se transportent plus facilement. Il n'est pas besoin, cependant, de donner une attention particulière au degré de chaleur nécessaire à cette cuisson ; la seule attention à avoir est qu'il n'excède point la plus basse température qu'on puisse avoir à mesurer dans la pratique; car une pièce qui a été exposée à un degré de chaleur inférieur, peut tout aussi bien servir à mesurer de plus hautes températures que celle qui n'aurait point du tout été exposée au feu.

A propos de cette préparation, il n'est peut-être point inutile de prévenir l'opérateur d'une circonstance de peu d'importance , il est vrai , mais qui pourrait le surprendre d'abord.

Si la chaleur n'est point pour toutes parfaitement égales, il trouvera que quelques-unes ont commencé à se fendiller, que d'autres ont augmenté de volume; car elles renflent toujours un peu en approchant de la chaleur rouge. C'est dans cet instant qu'elles dégagent le plus d'air, et il faut peut-être attribuer leur extension à la grande élasticité que ce gaz acquiert à cette température , et qui divise les molécules de l'argile avant de se faire jour. Chaque division de l'échelle, bien que d'un dixième de pouce, correspond à la 600e partie de la largeur de la pièce : on pourrait augmenter la précision de l'instrument, soit en faisant les divisions plus petites, soit en donnant plus de longueur à l'échelle. Mais cette amélioration, si c'en est une , n'est nullement nécessaire , et l'on a quelque raison de croire que les avantages qu'elle procurerait seraient plus que compensés par les inconvéniens.

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Si une échelle de deux pieds de longueur paraissait peu commode, on la diviserait en deux parties d'un pied chacune, en fixant sur le même plateau trois règles de cuivre : la première et la seconde à un pouce de distance par un bout, et quatre dixièmes de pouce a l'autre; la seconde et la troisième a quatre dixièmes de pouce de distance à un bout , et trois dixièmes à l'autre bout. De sorte que ce premier système donnerait les indications jusqu'au 120e, et le second jusqu'au 240e degré.

Ce thermomètre, comme tous les autres, ne peut exprimer que le degré de chaleur qu'il reçoit; l'opérateur doit donc avoir le soin d'exposer les pièces ou petits cylindres à une température égale à celle du corps. Dans les fours, dans les réverbères, sous des moufles où la chaleur est. passablement constante et uniforme, les moyens à employer pour parvenir à ce résultat sont si évidens, qu'il est inutile de nous y arrêter; mais sur un feu nu où la chaleur est, pour ainsi dire, flottante et inégale dans divers lieux, suivant l'arrangement et l'état du combustible, il y a quelques précautions à prendre, que nous allons indiquer.

On peut d'abord mettre la pièce thermométrique dans le creuset avec la matière dont on recherche la température; mais si cette matière est de nature à fondre et à s'attacher, on placera préalablement le petit cylindre dans une petite enveloppe d'argile à creuset. A moins qu'on n'emploie des creusets excessivement petits, cet arrangement est toujours possible, et cela d'autant plus que rien n'empêche qu'on diminue les dimensions de la petite pièce , pourvu qu'on lui conserve ses cinq dixièmes de pouce de largeur.

Pour les creusets de la plus petite dimension , on pourra se contenter de placer la pièce avec son en-

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veloppe tout juste à côté du creuset, comme si elle était une addition a son volume. Si l'on demandait pourquoi on n'en use pas toujours ainsi, on répondrait qu'avec les grands creusets l'enveloppe s'échauffe à l'extérieur beaucoup plus vite que la matière qu'ils contiennent; tandis que les petits creusets et l'enveloppe ayant à peu près le même volume, on n'a point à redouter des erreurs aussi considérables.

Ces pièces thermométriques jouissent de propriétés qu'on ne pourrait s'attendre à trouver réunies dans la même substance, et qui la rendent très-propre à l'usage qu'on en fait.

i° Cuite à un degré de chaleur modérée, bien que comme les autres argiles elle soit poreuse et s'imbibe d'eau, cependant son volume n'augmente point, même lorsqu'elle est saturée de liquide.

i° A un feu très-violent , elle se fond en une substance demi-vitreuse : cependant, à des températures encore plus élevées, elle se contracte régulièrement jusqu'aux plus hautes températures qu'on ait pu produire.

3° Elle supporte les passages subits de la chaleur au froid. On peut la jeter tout d'un coup dans le feu , et lorsqu'elle a absorbé une grande quantité de calorique, on peut la plonger tout aussi subitement dans l'eau froide, sans avoir à craindre de l'altérer.

4° Même saturée d'eau dans son état poreux, on n'a point à craindre qu'elle éclate en l'exposant subitement à une chaleur blanche.

5° Un refroidissement brusque, qui altère le volume et la con texture des autres corps, ne l'affecte en rien, du moins en ce qui tient aux usages thermométriques; en trois minutes, au plus, elle est complètement pénétrée par la chaleur qui agit sur elle , et arrive en un temps aussi court à la contraction que peut produire le de-

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gré de chaleur, qu'il a fallu plusieurs jours pour communiquer aux substances qu'on examine. Les températures les plus élevées se communiquent à cette argile avec bien plus de vitesse que les températures basses , sans doute parce qu'alors leur texture est plus serrée, plus compacte.

L'échelle commence à la chaleur rouge, visible dans le jour, et le plus grand degré de chaleur qu'on ait atteint clans les expériences, est 160 degrés. Cette température fut produite dans un fourneau à air de huit pouces en carré.

C'est à M. Alchorne qu'on doit la plupart des expériences sur la fusion des métaux. Il opéra sur les échantillons de métaux purs, déposés à la Tour; il paraît que le cuivre de Suède fond à 27 degwedtUwoPoydTè,re

l'argent à 28

l'or à 32

le laiton à 21

Cependant , dans les fonderies de cuivre, les ouvriers portent le feu jusqu'à i^o degrés et même audelà. On n'a point encore pu expliquer pourquoi une si énorme différence entre la température du fourneau et la fusion existe : le fer commence à entrer en fusion à la surface entre 90 et e)5 degrés, et la plus grande chaleur qu'on ait pu produire dans une forge ordinaire est de 125 degrés.

La fonte entre en fusion à i3o degrés dans un creuset séparé ou dans une fonderie ; mais on ne put parvenir à ce résultat dans une forge ordinaire, qui n'offre que 5 degrés de différence. La chaleur à laquelle le fer commence à couler pour la fonte est 1 5o degrés.

On avait cru généralement que la fonte exigerait moins de chaleur que le fer forgé pour entrer en

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fusion; au contraire, la fonte exige 35 ou 4o degrés de plus que le commencement de fusion du fer forgé.

Nous trouvons donc que la chaleur à laquelle le cuivre entre en fusion , et qui est de 27 degrés, est une chaleur blanche; le commencement de fusion du fer, qui a lieu à 90 degrés, est encore une chaleur blanche ; c'est encore à une chaleur blanche que la fonte entre en fusion, le pyromèlre marquant d'ailleurs i3o degrés; et de chaleur blanche en chaleur blanche, on monte ainsi de 27 degrés jusqu'à 160 degrés. Ces indications doivent donc être rejetées du langage de la pratique.

Un creuset de Hesse se vitrifie presque, dans une fonderie de fer, à 1 5o degrés; et des clous de fer doux se fondirent en une masse, au fond d'un creuset de Hesse, à 1 54 degrés. La partie du creuset, placée au-dessus de cette masse, était un peu endommagée.

La chaleur nécessaire pour produire la parfaite vitrification des matières dans la fabrication du verre, est de 1 14 degrés pour le flint-glass; de 124 degrés pour le verre à glace; on a trouvé une autre fois 70 degrés pour la première espèce de verre, inégalité de chaleur produisant le même effet qui, sans doute, est restée inconnue aux ouvriers qui travaillent cette substance. Après la vitrification complète, on laisse la chaleur diminuer jusqu'à 28 ou 29 degrés, et cette température est suffisante pour maintenir les matières en fusion.

On augmente ensuite la température pour travailler le verre : c'est ce qu'on appelle chaleur du travail; elle est pour le verre à glace de 57 degrés. La faïence cuit à 4<> ou 41 degrés; la faïence colorée, à 86 degrés; les pots de grès, à 102. A celte température, ils commencent à prendre l'aspect de la porcelaine; 1 . 21

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ce qui arrive aussi pour les pièces thermométriques, à une chaleur de i 10 degrés.

Ces degrés de température ont été déterminés en chauffant les pièces thermométriques avec les substances elles-mêmes.

Ce thermomètre peut encore servir à mesurer la chaleur à laquelle on a cuit diverses substances chez les nations étrangères, dans des temps fort éloignés. Car l'argile et les compositions dans lesquelles elle entre en grande partie, ne diminuent point de volume, lorsqu'elles repassent par les degrés de chaleur auxquels elles ont été soumises, et se contractant au contraire pour des degrés supérieurs, si l'on en place un fragment dans la jauge, et qu'on le chauffe ensuite avec une pièce thermométrique jusqu'à ce qu'il perde de sou volume, le degré auquel ce phénomène commence à se manifester, est à peu près celui auquel la substance a été cuite.

On a examiné de cette manière quelques vases romains et étrusques. Aucun d'eux ne paraît avoir supporté plus de 32 degrés, ni moins de 20 degrés; car leurs fragmens commencent à se contracter à peu près dans ces limites.

Un de ces fragmens d'un vase étrusque entra complètement en fusion à 33 degrés. Quelques autres morceaux de faïence romaine supportèrent une chaleur de 36 degrés. La porcelaine de Worcester se vitrifie à 94; celle de Chelsea, à io5; celle de Derby, à 112 degrés, et celle de Bow, à liai; tandis que celle de Bristol ne donne aucune apparence de vitrification, à 1 35 degrés. La porcelaine ordinaire de la Chine ne se vitrifie parfaitement à aucun feu. Elle s'amollit à environ 120 degrés; à 1 56 elle commence à couler. La porcelaine connue à la Chine sous le

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nom de pierre de nankin, ne s'amollit nullement à cette haute température; ses parties intérieures n'acquièrent même point la contexture de la porcelaine : elles s'imbibent encore d'eau et happent à la langue. La porcelaine de Dresde est plus réfractaire que la porcelaine commune de la Chine, mais non autant que la pierre de nankin.

La faïence colorée supporte la même chaleur que la porcelaine de Dresde, et le corps en est aussi peu affecté.

M. Pott regarde comme un chef-d'œuvre de l'art, de former un mélange de craie et d'argile. Il ne dit point en quelle proportion; mais, d'après ses tables, on peut croire que c'est par parties égales de l'une et de l'autre substance. Ce mélange se vitrifie parfaitetement à \i3 degrés de ce thermomètre.

M. Foumey a fait remarquer, dans le Journal des Mines , que les pyromètres employés d'abord par Wedgwood, ne donnaient point les mêmes indications que ceux qu'il construisit ensuite, et que ce qui prouvait encore mieux que les mélanges naturels d'alumine ne possédaient aucune qualité constante, c'est que ceux qui avaient pu construire des pyromètres après lui, non-seulement ne s'étaient point accordés avec l'inventeur, mais même que les divers instrumens construits par la même personne ne s'accordaient point entre eux. Cette observation ne nous paraît point suffisante pour exclure cet instrument de nos laboratoires. Quelque imparfait qu'il soit, il faut bien, ce nous semble, s'en contenter, tant que rien de plus parfait ne le remplace. Du reste, signaler des imperfections est une chose toujours utile; car on appelle ainsi l'attention sur les moyens d'y remédier.

C'est ainsi que dernièrement nous avons vu M. Si-