THERMOMÈTRE A HYDROGÈNE

HO. Préparation du gaz. — L'hydrogène a été préparé par l'électrolyse d'une solution à 45 pour 100 d'acide orthophosphorique dans de Teau distillée. Le voltamètre {Jlg» 3^) était constitué par un tube enUdc 2*^" de diamètre, dont les branches étaient fermées par des bouchons de verre rodés, qui livraient passage aux électrodes de platine.

Le gaz dégagé s'échappait par un tube latéral soudé au bouchon; rhjdrogène était recueilli dans une grande bouteille contenant de l'eau distillée privée d'air. Une seconde bouteille, reliée à la première par un tuvau de caoutchouc, recevait Teau remplacée par l'hydrogène.

Le courant employé était d'environ i^^PjS. Le gaz passait dans un tube rempli de cuivre divisé, chauffé au rouge sombre, afin

CHAP. V. — SUR l'échelle therhométrique normale. 255 de détruire l'h^drogèoe phosphore qui aurait pu se former. Les flacons contenant de l'acide sulfurique avaient été remplacés par

UQ tube en U rempli d'acide phosphorique.

111. Exposé des mesures. — Les mesures clTectuées sur l'hydrogène se divisent en deux groupes. Dans les expériences du premier groupe (du 2a janvier au a4 mars 1887), qui comprennent trente déterminations indépendantes de la pression initiale, cinq déterminations du point 100 et les séries de comparaisons à douze températures comprises entre — 25" et 4- 35", on a réduit l'espace nuisible à la température moyenne de 5", Dans le deuxième groupe (du 20 avril au 38 mai), constitué par seize déterminations de la pression initiale, deux déterminations du point 100 et par les comparaisons elTectnées à neuf températures comprises entre 20" et 78", l'espace nuisible a été réduit à la température de 1 5°.

La pression initiale montra deux diminutions brusques, correspondant à deux déterminations du point 100; les déterminations antérieures à la première diminution ne furent pas prises en considération.

On a admis, du 26 au 3 1 janvier,

Hg = ggB^gCG,

256 THERMOMÉTRIE DE PRÉCISION.

et, du 2 février au 24 mars,

Ho =998"", 939;

entre ces dates, la pression ne montra aucune variation systématique.

Pour le second groupe, la pression demeura parfaitement constante. La valeur moyenne de la pression initiale est

no = 998'»»,967.

Les sept déterminations du point 100 ont donné, pour la dilatation moyenne de Thydrogène entre o® et 100**,

Résultats des comparaisons. — En formant les moyennes des différences Th — t^ trouvées par les quatre séries d'observations effectuées à une même température, on obtient le résumé suivant :

— i9>oi8

i5,ioo

, io3

Constantes de la formule, — La courbe continue passant le

CHAP. V. SUR L^ÉCHELLE THERMOMÉTRIQUE l^ORMÀLE. 267

plus près possible des points dont Tabscisse est ty et Tordonnée Tu — tt, coupe Taxe des ordonnées très près de l'origine ; la condition de concordance à o^ est donc satisfaisante.

En calculant comme précédemment, on trouve, pour les constantes de la formule représentant la quantité Th — t^ en fonction des thermomètres à mercure et à hydrogène,

avec les erreurs résiduelles suivantes :

Obs.— Cale.

Obs — Cale

-i-o,oo32

-+-o,oo36

— o,ooo5

-hO,0024

-+-o,oo59

-t-o,ooi3

L'erreur probable d'une observation est =fc 0,0020 degré, et celle de la fonction atteint ±0,00 16 degré à — a5° et à + 80°.

Les valeurs de la fonction ï,| — ly pour tous les degrés sont données dans la Table X.

SYNTHÈSE ET DÉVELOPPEIVIENTS.

112. Comparaison des résultats relatifs aux thermomètres à azote, à acide carbonique et à hydrogène. — Les recherches dont nous venons de donner un résumé montrent que, entre o** et 100**, les thermomètres en verre dur donnent des indications plus élevées que les échelles fournies par la variation de tension de l'azote, de l'acide carbonique et de Thydrogène. Le contraire a lieu au-dessous de o** et sans doute au-dessus de 100".

L'écart maximum, entre o® et 100°, est

De 0,049 degré vers 35* pour l'acide carbonique. 0,097 " ^ 4o° * l'azote.

0,107 " ^ 4^^ " l'hydrogène.

THERMOMÉTRIE DE PRÉCISION.

Rapportés à la plus basse des trois échelles, celle de l'hydrogène, les résultats sont les suivants :

Erreur

Tb-

Ta«

-Th-

probable.

Tco» — Th •

probable.

o,oo3

— lO

o,oi5

OjOCO

OjOo3

o,oi3

-+- lO

o,oj9

o,oo5

o,oo3

-f-ioo

Les valeurs négatives de T^, — Tu entre ^5° et 100" sont dues sans doute à des erreurs d'expérience parfaitement admissibles, si Ton remarque qu'il a été fait une seule comparaison dans cet intervalle. Une erreur de o"°,oi environ dans la mesure de la tension d'un des gaz à 100** suffirait aussi pour l'expliquer. Dans le cas de comparaisons directes entre les thermomètres à azote et à hydrogène, il y aurait probablement eu lieu d'appliquer à la formule théorique la correction indiquée à la page 209.

113. Échelle normale. — Â la suite des expériences de M. Ghappuis, le Comité international des Poids et Mesures dis-

CHAP. V. SUR l'échelle THERMOMÉTRIQUE NORMALE. sSq

cula la question de l'adoption d'une échelle thermométrique normale. Comme il a été dit plus haut, l'acide carbonique était en quelque sorte exclu d'avance.

Le thermomètre à azote avait surtout une importance historique, ses indications étant certainement très voisines de celles du thermomètre à air par rapport auquel de nombreuses constantes ont été déterminées ('). Cependant, il y a fort peu de déterminations anciennes, pour ne pas dire aucune, dans lesquelles la précision atteigne les plus fortes divergences entre les thermomètres à azote et à hydrogène.

D'autre part, il est certain que, de tous les gaz, l'hydrogène est celui qui s'approche le plus de l'état parfait que suppose la définition de la température par la dilatation d'un gaz. Tous les calculs faits jusqu'ici attribuent au thermomètre à air une légère avance sur l'échelle absolue entre o^ et ioo°; le thermomètre à hydrogène, très peu en relard sur ce dernier, est donc, selon toute probabilité, plus voisin de l'échelle absolue. Enfin l'hydrogène reste gazeux bien au-dessous des températures où l'oxygène et l'azote se liquéfient.

Guidé par ces considérations, le Comité international des Poids et Mesures prit, dans sa séance du i5 octobre 1887, la résolution suivante :

Le Comité international des Poids et Mesures adopte, comme ÉCHELLE THERMOMÉTRiQVE NORMALE />owr le Service international des Poids et Mesures, l'échelle centigrade du thermomètre a HYDROGENE ayant four points fixcs la température de la glace fondante (0°) et celle de la vapeur d^eau distillée en ébullition (loo**) sous la pression atmosphérique normale; V hydrogène étant pris sous la pression manométrique initiale de i^ de mercure, c^est-à-dire à -y^ = i,3i58 de la pression atmosphérique normale.

(*) Il est presque certain que les indications du thermomètre à air s'écartent légèrement de celles du thermomètre à azote dans le sens de celles du thermomètre à acide carbonique, car l'oxygène est un gaz moins parfait que l'azote. La plus forte divergence entre o» et 100* ne dépasse sans doute pas quelques millièmes de degré.

THERMOMÉTRIE DE PRÉCISION.

Le diagramme suivant {^fig- 38) représente la marche de divers thermomètres par rapport à Péchelle normale.

Fig. 38.

114. Écarts entre l'échelle normale et l'échelle absolue ou thermodynamique. — Les différences trouvées directement entre les divers thermomètres à gaz (p. 258) sont incomparablement plus sûres que toutes les données déduites des calculs théoriques mentionnés précédemment. Par rapport à ces dernières, nous pouvons les considérer comme absolument exactes. En supposant, de plus, que les thermomètres à air et à azote concordent, nous pouvons calculer les divergences probables entre l'échelle normale et l'échelle absolue.

En combinant les nombres consignés dans les Tableaux du n** 95 avec les nombres du n" 112, on trouve les résultats qui suivent:

CHAP. V. — SUR l'échelle THERMOMÉTRIQUE NORMALE. 26 1

EXCÈS DU THERMOMÈTRE A HYDROGÈNE SUR l'eCHELLB ABSOLVE.

a. D'après le thermomètre à air.

d'après jochmann.

D* APRÈS WEIN8TEIN.

d'après