CHAPITRE SECOND

Digression relative à la chaleur.

La chaleur est une des grandes manifestations de Faction moléculaire; elle appartient selon nous aux variations de distance dans Tintervalle chimique, elle modifie les actions mutuelles des molécules dans les intervalles gazeux et solides, et nous croyons devoir entrer dans quelques développements relativement à ces influences, afin de faire apprécier dans quelles li-

mites les conséquences de notre formule d'attraction sont applicables.

En parlant des actions mutuelles de deux points matériels placés à un intenralle gazeux , nous avons remarqué que pour une certaine distance cette action mutuelle est nulle ; mais alors nous avons eu . soin de déclarer qu'entre ces deux molécules il peut exister des actions qui se détruisent; il faut en effet savoir distinguer la formule d'une loi de la loi ellemême; la loi est l'œuvre du Créateur; la formule au contraire est l'œuvre de l'esprit humain ; la loi est invariable, la formule se modifie et se perfectionne avec les progrès de la science, elle n'embrasse jamais la vérité tout entière, mais elle en approche d'autant plus que les observations et les expériences qui lui servent de bases sont plus directes, plus précises et plus étendues. C'est ainsi que notre formule d'attraction peut convenir à l'intervalle planétaire et à l'intervalle gazeux, sans être applicable à l'intervalle solide, à l'intervalle chimique et aux interfalles dont nous ne soupçonnons pas encore l'existence.

Lorsque notre formule nous dit que, pour une certaine distance^ les deux molécules exercent l'une sur l'autre une action mutuelle nulle, cela veut dire qu'il n*y a pas alors d'action mutuelle, en regardant ces deux molécules comme deux points mathématiques soumis à notre loi d'attraction, c'est-à-dire en faisant abstraction des manifestations de l'action moléculaire dans l'intervalle chimique ; c'est ainsi que procède le mathématicien; c'est par des abstractions faites à propos et dont il aspire sans cesse à diminuer le nombre qu'il agrandit peu à peu la sphère des sciences exactes et

qa'il marche d*un pas lent mais assuré vers la découverte de la vérilé. Désireux de sortir des chemins tracés, il tente aussi bien souvent des excursions dans les régions qui ne sont pas encore de son domaine, le passé lui ayant appris que ces tentatives répétées le conduiront tôt ou tard k de nouvelles conquêtes.

Essayons alors d'aborder le grand problème de la chaleur, et, pour faire connaître de suite le point de vue où nous nous plaçons, énonçons immédiatement le fait élémentaire qui nous sert de point de départ.

Considérons deux molécules de même nature ou de nature différente, par exemple, une molécule d'oxygène et une molécule de carbone; concevons que par une certaine cause elles se rapprochent Tune de Tautre; lorsque la distance qui les sépare sera assez petite pour devenir un intervalle chimique, il y aura production de chaleur; ce fait est bien connu, car c*est Texpérience qu*on réalise tous les jours dans nos foyers; Toxygènede Tair se rapproche du carbone ou charbon placé dans le foyer; le chimiste dit alors quMI y a combinaison, et à notre point de vue il y a dans ce phénomène des molécules d*oxygène et de carbone qui passent des intervalles gazeux et solide à Tintervalle chimique.

Nous {goûterons que si la distance de Toxygène et du carbone va en diminuant dans Tiniervalle chimique, il y a élévation de température de chacune des deux molécules qui s'écartent.

Cependant est-ce bien réellement à la variation de distance moléculaire dans rintervalle chimique que Ton doit attribuer la variation de la température ? Nous ne pouvons rien affirmer à ce si^et; nous dirons seu-

lemenl que dans Tétat actoel de la sdence on ne peut aller plus loin, car Tintervalle chimique est le dernier intervalle moléculaire connu.

Supposons par exemple que nous ne soupçonnions pas Texistence de Tintervalle chimique et que Tintervalle gazeux soit le dernier intervalle moléculaire connu. Comme il y a élévation et abaissement de température dans la compression ou la dilatation d'un gaz, ne sera-t-on pas conduit à penser que la variation de température est due à la variation de la distance moléculaire dans rintervalle gazeux ? C'est même ce que Ton pense généralement aujourd'hui ; mats à notre point de vue, si la diminution ou l'augmentation de la distance des molécules dans l'intervalle gazeux pn^ duit une élévation ou un abaissement de température, cela tient à ce que les variations de la distance moléculaire dans rintervalle gazeux déterminent des variations correspondantes de distances moléculaires dans l'intervalle chimique. Si on pouvait faire varier la distance moléculaire dans l'intervalle chimique, en laissant constante la distance moléculaire dans l'intervalle gazeux, on observerait des variations de température correspondantes aux variations de la distance moléculaire dans l'intervalle chimique et, si on pouvait faire varier la distance moléculaire dans l'intervalle gazeux, en laissant constante la distance moléculaire dans l'intervalle chimique, il n'y aurait pas de variations dans la température. Telle est du moins notre croyance ou, si Ion veut, notre hjrpothèse.

Nous allons chercher à montrer jusqu'à quel point il nous est permis de penser ainsi, et pour y parvenir nous allons entrer dans quelques explications relative* ment à l'état moléculaire de la matière.

Eiiste-t-il des corps véritablement simples, c*e8t-àdire, composés de molécules indécomposables partons les procédés passés et à venir ? Nous croyons qu'il est impossible de répondre d'une manière absolue à cette questipu ; mais nous pensons que tous les corps connus sont composés de molécules renfermant plusieurs molécules élémentaires placées à des distances appartenant à rintervalle chimique.

Une intéressante et grave discussion scientiflque vient d'avoir lieu à ce si^et à l'Académie des sciences entre MM. Dumas et Despretz dans les séances du 14 et du 21 février de cette année. M. Despretz prétend qu'il y a des corps véritablement simples, c'est-à-dire, composés de molécules véritablement unes et indivisibles et ces corps sont d'après lui les métalloïdes et les métaux.

H. Dumas soutient au contraire que ces derniers corps ne sont pas les derniers éléments de la mati^.

Il croit avoir suffisamment établi dans son examen critique du travail de M. Despretz :

l^ Que les corps appelés simples sont ceux qui, ayant résisté jusqu'à présent à toutes les forces connues, sont considérés comme étant les éléments pratiques de la chimie ;

2* Que rien ne prouve que ce sont là les éléments vrais, les derniers éléments des corps.

3* Qu'il n'y a aucun moyen de le prouver.

A cette troisième conclusion nous tgouterons une remarque qui est probablement dans la pensée de M. Dumas: c'est que dans l'avenir on trouvera le moyen de prouver que les métalloïdes et les métaux ne sont pas des corps simples.

Le point de vue où nous nous sommes placés et non

pas rautorité d*an nom illustre nous oblige de nous ranger du côté de M. Dumas. Nous avions les mêmes pensées avant cette discussion scientiflque, mais nous n*en sommes pas moins heureux de pouvoir constater qu*au milieu de nos travaux et de nos recherches nous sommes d'accord sur ce point important de la science moléculaire avec un des premiers savants de notre époque.

Loin de nous cependant la pensée de regarder comme inutiles les recherches de H. Despretz; c'est du choc des idées que jaillit la lumière, et en demandant aux expériences les plus minutieuses et les plus précises sur la constitution intime des corps tous les arguments favorables à ses opinions, nous croyons qu'il a rendu un véritable service à la science.

Ainsi, selon nous, il n'existe pas de corps véritablement simples ; les molécules des corps que la science appelle simples et composés sont composées de molécules élémentaires placées à un intervalle chimique. Concevons alors plusieurs molécules de ce genre à l'état gazeux et placées régulièrement sur une circonférence; l'expérience nous apprend que si on comprime le cercle, la température de chaque molécule s'élève, et que si on le dilate, la température de chaque molécule s'abaisse.

Pour rendre plus simplement compte de nos idées, nous supposons que la distance de deux molécules gazeuses consécutives soit celle qui correspond au cas où chaque molécule n'est ni attirée ni repoussée vers le centre ; en d'autres termes le cercle n*a pour cette distance des molécules aucune tendance à se dilater ni à se contracter; nous supposerons ensuite que la

distance de deux molécules consécutives soit égale à un millimètre ; elle peut être plus grande ou plus petite, mais nous lui attribuons cette valeur pour formuler plus facilement notre raisonnement ; nous supposerons enfin que chaque molécule gazeuse soit composée de deux molécules élémentaires placées sur la même circonférence et ayant entre elles un intervalle chimique égal à un millième de millimètre; ces deux molécules élémentaires agissent sur les molécules élémentaires des autres molécules gazeuses de la même manière que les molécules gazeuses agissent les unes sur les autres, c*est-à-dire, suivant la loi représentée par notre formule; c'est ainsi que dans la gravitation planétaire deux molécules prises dans deux sphères extérieures agissent Tune sur Tautre suivant la même loi que les deux sphères.

Sur notre circonférence chaque molécule gazeuse est placée entre deux molécules qui la repoussent, et c*est rattraction de toutes les autres qui la maintient QU équilibre en détruisant cette répulsion ; les deux molécules élémentaires appartenant à une molécule gazeuse ne sont ni Tune ni Tautre au milieu de la dislance des deux molécules gazeuses entre lesquelles elle se trouve ; cependant, en vertu des actions moléculaires dans Tintervalie gazeux, chacune de ces deux molécules élémentaires devrait, dans le cas de Téquilibre, être au milieu de Tintervalle chimique qui les sépare ; mais les actions moléculaires dans Tinlervalle chimique s*opposenl à ce rapprochement et maintiennent ces deux molécules élémentaires en équilibre.

Concevons que par un moyen quelconque on comprime régulièrement toutes les molécules gazeuses ,

de manière à les forcer à se placer régulièrement sur une circonférence d*un rayon plus petit que celui de la circonférence où elles étaient toul-àrbeure; d*aprèsceque nous avons vu dans le chapitre précédent, chaque molécule gazeuse tend alors à s'écarter du centre ; la distance de deux molécules gazeuses consécutives devient plus petite qu'un millimètre. Les deux molécules élémentaires qui composent chaque molécule gazeuse se trouvant poussées avec plus d'énergie vers le milieu de Tintervalle chimique qui les sépare, se rapprocheront de ce milieu jusqu'à ce que l'action moléculaire dans l'intervalle chimique ait augmenté de tout ce qui est nécessaire pour s'opposer à ce rapprochement ; alors la distance des molécules élémentaires de chaque molécule gazeuse devient inférieure à un millième de millimètre; l'expérience nous apprend que dans ce cas il y a élévation de température, et c'est à la diminution de la distance moléculaire dans l'intervalle chimique que nous attribuons cette élévation.

Si, au lieu de comprimer la circonférence, on la dilate, on arrivera de même à indiquer comment on peut attribuer l'abaissement de température de chaque molécule gazeuse à l'augmentation de la distance moléculaire dans l'intervalle chimique.

Il est important de remarquer ici que chaque molécule soit élémentaire, soit gazeuse, ne parvient pas du premier coup à la position qui convient à son équilibre; elle y parvient après une série d'oscillations qui dans l'intervalle chimique doivent produire selon nous des oscillations correspondantes dans la température.

Eq résumé, la théorie précédente s'appuie sur deux principes.

Le premier, c'est que toutes les molécules des corps que la chimie appelle simples et composés, sont composées de molécules élémentaires placées à des distances appartenant h rintervalle chimique, et l'expérience nous a appris que cela est vrai pour Tacide carbonique, l'oxidede carbone, le cyanogène, Thydrogènc carboné, le protoxide d'azote, et nous ne citons ici que des gaz, parce que nous nous occupons particulièrement de l'état moléculaire dans l'intervalle gazeux.

Le second principe, c'est que les variations de la distance moléculaire dans l'intervalle chimique déterminent des variations correspondantes dans la température des molécules des corps, et nous avons donné pour exemple l'élévation de température produite par le rapprochement de deux molécules, l'une d'oxygène et l'autre de carbone.

En général , toutes les fois que l'on produit des variations de distance moléculaire dans l'intervalle chimique, par la compression, la dilatation, le frottement, les actions chimiques, il en résulte une variation correspondante dans la température de chaque molécule.

Tous les corps connus soumis aux actions précédentes produisent une élévation ou un abaissement de température; il en résulte à notre point de vue que tous les corps dont on a étudié les propriétés sont composés de m(»lécules renfermant elles-mêmes des molécules élémentaires placées à un intervalle chimique.

L'oxygène, que le chimiste appelle un corps simple.

06 peut pas être à notre point de vue composé de molécules véritablement simples, puisqu'il produit par la compression une élévation de température et ce que je viens de dire de Toxygène est applicable à tous les corps simples connus, lorsqu'on les soumet à des actions convenables.

Ce qui précède suf&t pour prouver que notre théorie nous oblige d'accepter entièrement les principes soutenus par M. Dumas dans son examen critique du travail de M. Despretz.

Arrivé à cette limite, on nous demandera peut-être si nous regardons comme véritablement simples les molécules élémentaires des molécules des corps? Nous ne pouvons pas répondre d'une manière précise à ce si]get; nous dirons cependant que nous ne le croyons pas.

L'attraction moléculaire et la chaleur ne sont pas les seules manifestations connues de l'action générale des éléments de la matière. La lumière et l'électricité sont deux autres grandes manifestations de cette action générale, et nous espérons que dans l'avenir leur étude suflBsamment approfondie, viendra montrer l'existence de nouveaux intervalles moléculaires.

Celte digression est le résumé d'une longue série de remarques faites sur des expériences bien connues ; nous ne les énumérerons pas, car cela nous entratnenerait dans de trop longs développements, faciles à trouver en s'appnyant sur nos principes. Nous dirons cependant à ceux qui chercheraient à montrer par quels côtés notre théorie laisse à désirer, qu'elle ne peut être vraie que dans de certaines limites, et qu'ils ne doivent s'appuyer dans leurs critiques que sur des

phénomènes appartenant à Tintervalle gazeux; on ne sait rien on presque rien relativement aux manifestations de l'action moléculaire dans rintenralle solide et, jusqu^à ce que la science ait fait de nouveaux progrès dans cette région, il est prudeot de ne pas chercher • à déduire des expériences de ce genre des conclusions rigoureuses.

En terminant ce chapitre, nous ferons observer que la longueur représentée par « dans notre formule d'attraction est le symbole caractéristique de Tiotervalle gazeux; à ce même point de vue, la quantité appelée f et qui représente Taction de deux molécules de masses égales à Tunité et placées à4'unité de distance dans rintervalle planétaire, est aussi le symbole canu> téristique de ce dernier intervalle. La ijliscussion nous a appris que cette longueur importante <^ dépend de la température des molécules gazeuses, c'est-à-dire, de la distance des molécules élémentaires dans Tintervalle chimique et nous entrevoyons alors comment à une époque plus ou moins reculée il sera possible d'établir une formule capable d'embrasser la loi de l'action moléculaire dans les intervalles planétaire, gazeux et chimique.

BteVHÉ BU CUJPimE TKMSIÈHB.

Dans ce chapitre nous nous occupons d'abord de l'action d'une série de points matériels équidistants et en ligne droite sur un point extérieur et nous en déduisons la formule de la loi des actions mutuelles de plusieurs points équidistants placés régulièrement sur un plan.

Nous examinons ensuite Taction sur un point extérieur de plusieurs points matériels équidistants placés régulièrement sur un plan et nous en déduisons la formule de la loi des actions mutuelles de plasieurs points matériels équidistants placés régulièrement dans Tespace.

Cette formule renferme l'intervalle moléculaire : comme la densité de la masse gazeuse varie en raison inverse du cube de cet intervalle , nous sommes alors conduits à représenter ta pression dans la masse gazeuse par une formule qui renferme la densité et qui nous donne le moyen de montrer comment la loi de Mariette ne doit être vraie que dans certaines limites.

Nous terminons ce chapitre et cette troisième partie par une remarque relative à la pression qu'exerce le mercure dans le tube de Hariotte.