_Des causes de la Congélation de l'Eau._
Il y a trois sortes de froids.
Le premier est celui qui dépend de la disposition de nos organes, car
nos sens nous font souvent juger qu'un corps est plus froid qu'un
autre, quoiqu'ils soient tous deux de la même température; c'est par
cette illusion que le Marbre nous paroît plus froid que la Laine, que
le Peuple croit les Caves plus chaudes en Hiver qu'en Eté, &c.
Le second est celui des corps qui se refroidissent réellement, & que le
Feu abandonne; cette sorte de froid n'est autre chose que la diminution
du Feu, & c'est d'elle dont j'ai parlé dans l'article précedent. C'est
ainsi que toute la Nature se refroidit & se contracte l'Hiver, par
l'absence du Soleil, & par l'obliquité de ses rayons.
Le troisiéme est la congélation.
[Note: L'absence du Feu n'est pas la seule cause de la congélation.]
Il semble par toutes les circonstances qui accompagnent cette troisiéme
espece de froid, qu'il ne peut être attribué à la seule absence du Feu;
& qu'il faut en chercher une autre cause dans la Nature.
[Note: Preuves.]
1º. Le Feu raréfie tous les corps qu'il pénetre, & augmente par
conséquent leur volume: Donc si la glace n'étoit causée que par
l'absence du Feu, elle seroit de l'eau contractée, & elle devroit
être spécifiquement plus pésante que l'eau; mais il arrive tout le
contraire, l'eau augmente son volume par la congélation, environ dans
la proportion de 8 à 9, & elle l'augmente d'autant plus que le froid
est plus grand, & qu'elle devroit être plus contractée: Donc la glace
n'est pas causée par l'absence du Feu seulement.
2º. Cette augmentation de volume de l'eau glacée, ne peut être
attribuée aux bulles que l'air qui s'échappe de ses pores, éleve dans
sa substance; car de l'eau purgée d'air, avec tout le soin possible, se
gele sans faire paroître aucune de ces bulles, & cependant son volume
augmente.
3º. Le Feu étant le principe du mouvement interne des corps, moins un
corps contient de Feu, plus ses parties doivent être en repos; ainsi
si la glace n'étoit causée que par l'absence du Feu, elle devroit
être privée de tout mouvement sensible, mais cependant il se fait une
fermentation très-violente dans sa substance, cette fermentation va
même jusqu'à lui faire rompre les vases qui la contiennent, quelque
solides qu'ils soient; on sçait qu'elle fit peter un canon de Fusil que
M. Huguens exposa sur sa fenêtre pendant l'Hiver, après l'avoir rempli
d'eau: Donc l'absence du Feu n'est pas la seule cause de la congélation.
4º. Ce mouvement dans lequel les parties de la glace se trouvent
continuellement, se prouve encore par les exhalaisons qu'elle rend,
elles sont si considérables, que son poids en diminuë sensiblement. M.
Hals a observé que si une surface d'eau s'évapore de 1/21e. de pouce
en 9 heures, à l'ombre, pendant l'Hiver, la même surface de glace,
mise dans le même endroit, s'évapore pendant le même tems, de 1/31e;
c'est cette transpiration qui fait que la neige qui est sur la terre,
diminuë, même par le plus grand froid.
Enfin, dans les Etangs pendant la gelée on entend le bruit causé par
cette effervescence, ainsi la cessation du mouvement n'est pas plus la
cause de la congélation, que le mouvement n'est la cause du Feu.
5º. Si la glace n'étoit que la privation du Feu, il devroit toujours
dégeler dès que le Thermometre monte à 33 degrés au-dessus de la
congélation; mais le Thermometre monte souvent jusqu'à 36 & même
jusqu'à 41, sans qu'il dégele; & au contraire, il dégele quelquefois
lorsque le Thermometre est au-dessous de 32 degrés: Donc l'absence du
Feu n'est pas la seule cause de la congélation.
6º. Si le Feu en se retirant des pores de l'eau, étoit la seule cause
de la congélation, on ne pourroit attribuer cet effet qu'à l'absence du
Soleil, qui fait seul la différence du plus ou du moins de Feu répandu
dans l'Atmosphere, pendant l'Hiver & l'Eté.
Or M. Amontons, qui nous a si fort éclairés sur toutes ces matieres, a
trouvé par ses observations sur le Thermometre, que le froid de l'Hiver
ne différe du chaud de l'Eté, que comme 7 differe de 8: or comment une
si petite différence dans la chaleur pourroit-elle suffire pour changer
les fluides en solides, & pour faire périr quelquefois une partie des
germes de la Nature?
Si la congélation ne peut être attribuée à la seule absence du Feu,
il faut donc en chercher quelque autre cause dans la Nature; les
circonstances qui l'accompagnent, sont ce qui peut nous servir le plus
à découvrir cette cause, ainsi il faut les examiner avec soin.
[Note: Il se mêle des parties hétérogenes à l'eau, lesquelles sont
la cause de sa congélation.]
Nous voyons que les parties de la glace sont dans un grand mouvement,
il faut donc qu'il se mêle à l'eau, lorsqu'elle se gele, des parties
hétérogênes, qui soient cause de cette effervescence continuelle; car
aucun fluide ne fait effervescence, s'il ne se joint à lui quelque
corps hétérogêne avec lequel il fermente.
L'existence de ces parties qui se mêlent à l'eau, & qui produisent sa
congélation, paroît prouvée par une foule d'expériences.
1º. L'eau de la glace fonduë s'échauffe bien plus difficilement que
l'autre; elle n'est plus propre à faire ni Caffé ni Thé, & ceux qui
ont le palais délicat, la distinguent facilement au goût: il faut
donc qu'il se soit mêlé des parties hétérogênes à cette eau, puisque
sa saveur & sa qualité sont changées. Ces parties hétérogênes donnent
des goitres & des maux de gorge continuels aux habitans des Alpes qui
boivent de l'eau de neige.
2º. L'eau exposée à l'air se gele beaucoup plus vîte que l'eau enfermée
hermétiquement dans une bouteille de verre, & cependant ces deux
eaux contiennent également de particules de Feu; & les particules de
Feu passent à travers le verre avec facilité: Donc si l'absence du
Feu faisoit la congélation, il ne devroit pas y avoir une si grande
différence dans la vîtesse de la congélation de ces deux eaux: Donc
puisqu'elle s'opere si inégalement, c'est une marque certaine que
des particules hétérogênes se mêlent à l'eau dans le tems de la
congélation, & que ces particules passent plus facilement dans cette
eau, lorsqu'elle est en plein air, que lorsqu'elle est enfermée dans
une bouteille.
3º. L'épaisseur de la glace n'augmente pas à proportion du froid qu'il
fait, plus la glace est épaisse le premier jour de la gelée, moins son
épaisseur augmente le second, & ainsi de suite; marque certaine qu'il
s'est introduit dans sa substance, des particules hétérogênes qui ont
bouché ses pores & ses interstices, & en ont rendu par-là, l'accès
plus difficile à celles qui veulent y pénétrer; mais les particules de
Feu qui pénétrent les pores d'un Diamant, devroient sortir de cette
eau glacée avec la même facilité, quelle que soit son épaisseur: il
faut donc qu'il se fiche dans les particules de l'eau qui se gele, des
particules roides qui remplissent ses pores, & qui sont cause de sa
congélation.
[Note: Expérience singuliere faite par l'Académie de Florence, qui
prouve cette opinion.]
4º. Il est rapporté dans les expériences de l'Académie de Florence,
que 500 livres de glace ayant été exposées à un Miroir concave, les
parties _frigérifiques_ firent baisser sensiblement un Thermometre
qu'on avoit placé à son foyer, les Philosophes qui firent cette
expérience craignant que ce ne fût l'effet direct de cette masse
de glace sur le Thermometre, qui l'eût fait baisser, couvrirent le
Miroir, & alors le Thermometre haussa, quoique les 500 livres de glace
n'eussent pas changé de place: Donc ce Miroir réfléchissoit réellement
des rayons glacés: Donc il falloit qu'il y eût dans cette glace des
particules _frigérifiques_; car si la seule privation du Feu faisoit la
congélation, le Miroir n'auroit pû rassembler, réfléchir le froid; une
privation ne pouvant être ni réfléchie, ni rapprochée.
Mais quelles sont ces particules _frigérifiques_? c'est ce qui nous
reste à examiner.
[Note: Les eaux glacées que nous faisons, nous font connoître
quelles sont les parties _frigérifiques_ qui causent la glace.]
Les Hommes ont inventé un art qui peut servir également à leur
instruction & à leurs plaisirs; la façon dont on fait ce qu'on appelle
_des eaux glacées_, peut nous servir d'indice pour découvrir la maniere
dont les congélations naturelles s'operent.
Tout le monde sçait que de l'eau contenuë dans un vase que l'on entoure
de sel & de neige, se glace, quelque chaud que soit l'Atmosphere, dès
que le Sel commence à fondre la neige; mais si au lieu de sel on met
de l'Esprit de Nitre avec la Neige, le froid qui se produit alors,
fait baisser le Thermometre à 72 degrés au-dessous de la congélation:
c'est Faheinrheit qui fit le premier cette expérience, & elle nous
prouve invinciblement qu'il y a encore beaucoup de Feu dans la glace
naturelle, puisqu'on peut produire une sorte de froid, qui surpasse de
72 degrés celui qui fait geler l'eau sur la terre. Et qui osera mettre
des bornes à cette puissance d'exciter le froid! Ainsi cette expérience
nous fait voir que nous ne connoissons pas plus les bornes de la
congélation, que celles de la chaleur.
[Note: Ces particules sont les Sels & les Nitres dont l'air est
chargé.]
Il y a grande apparence que les congélations naturelles s'operent de la
même maniere que nos congélations artificielles, & que les particules
de Sel & de Nitre, que le Soleil éleve dans l'air, & qui retombent
ensuite sur la terre, s'insinuent dans l'eau, bouchent ses pores, &
se fichant comme autant de cloux entre ses interstices, en chassent
les particules de Feu, & font enfin que cette eau passe de l'état de
fluide, à celui de solide: ainsi l'absence du Feu est une des causes de
la congélation, mais elle n'en est pas la seule cause, car quoiqu'il
soit vrai que dans toute congélation les particules de Feu s'envolent
d'entre les pores de l'eau, cependant sans les particules roides qui
s'y insinuent, l'absence seule du Feu ne suffiroit pas pour la réduire
en glace: c'est ce qui paroît encore dans les liqueurs spiritueuses,
comme l'Eau forte, l'Esprit de Vin, &c. qui ne gelent point, quoique,
dans le froid, il se retire beaucoup de particules de Feu de leur pores.
[Note: Pourquoi l'Esprit de vin & d'autres liqueurs ne gelent
point.]
Ces liqueurs qui ne gelent jamais dans nos climats reçoivent à la
verité des parties _frigérifiques_ comme celles qui se gelent, mais
vraisemblablement ces particules _frigérifiques_ ne fermentent point
avec ces liqueurs comme elles font avec l'eau; ce qui fait qu'elles ne
se gelent point, & que l'eau gele.
Plus on examine les congélations, plus on se persuade que les
particules de Sel & de Nitre qui s'introduisent dans l'eau, en sont la
cause.
1º. Les lieux qui abondent en glace & en neige, sont tous remplis
de Sel & de Nitre; ainsi il y a des pays où il gele la nuit du jour
le plus chaud: telle est la partie septentrionale de la Perse & de
l'Armenie. M. de Tournefort, que l'amour des Sciences entraîna jusques
dans ces pays, a remarqué qu'ils abondent en Nitre & en Sel; le Soleil
qui y est très-chaud, éleve le jour, par sa chaleur, ces particules
nitreuses, & elles retombent la nuit sur la terre où elles s'insinuent
dans l'eau, & la gelent malgré les particules de Feu qui ont pénétré
dans cette eau pendant le jour, par la présence du Soleil.
2º. Lorsqu'un pays abonde en ces sortes de particules nitreuses &
salines, la chaleur du Soleil doit les élever de la terre pendant
l'Eté, plus que pendant l'Hiver, car elle est beaucoup plus forte;
ainsi il doit geler l'Eté dans ces pays, & c'est ce qui arrive en
plusieurs endroits de l'Italie, de la Suisse & de l'Allemagne où il y
a des Lacs, & même un Fleuve dans l'Evêché de Bâle, qui, au rapport de
Scheuchserus, ne gele que dans l'Eté.
On connoît la sçavante Description que M. de Boze a faite des Grottes
de Besançon, & l'on sçait que ces Grottes dans le plus fort de l'Eté,
sont pleines de glace, & que plus il fait chaud, plus cette glace est
épaisse; il sort de ces Grottes pendant l'Hiver, une espece de fumée,
laquelle annonce la liquéfaction de cette glace, & un ruisseau qui
est dans le milieu de la Grotte, gele l'Eté, & coule l'Hiver. M. de
Billerez a examiné la terre qui couvre & entoure ces Grottes, & il
l'a trouvée pleine de Nitre, & de Sel ammoniac; le Soleil fond ces
Sels bien plus facilement l'Eté que l'Hiver, ces Sels coulent dans ces
Grottes par des fentes, & l'eau qu'elles contiennent, se glace d'autant
plus, que l'Eté étant plus chaud, le Soleil fait fondre une plus grande
quantité de ces Sels: or que la glace de ces Grottes en contienne
beaucoup, cela est certain, car lorsqu'on la fait fondre & évaporer,
il reste dans le fond, une terre qui a le même goût à peu-près que les
Yeux d'Ecrevisses.
[Note: Pourquoi de l'eau entourée de glace & de Sel, gele sur le
Feu.]
3º. Si l'on met de la Neige & du Sel autour d'un vase plein d'eau, &
que l'on mette le tout sur le Feu, l'eau qui est dans le vase se gelera
d'autant plus vîte que le Feu sera plus grand, & que la Neige sera
plutôt fonduë, ce qui ne peut venir que de ce que le Feu chasse d'entre
les pores de la Neige, les parties roides qu'elle contenoit, & que ces
particules s'insinuent dans l'eau & la gelent; car on ne dira pas, je
crois, que le Feu prive l'eau du vase, des particules de Feu qu'elle
contenoit, ni qu'il diminuë leur mouvement; c'est de la même maniere
que la Neige & le Sel font geler l'eau sans être dessus le Feu, car le
Feu ne fait qu'accélérer sa congélation.
Il n'y a point de pays dont la terre ne contienne de ces particules
salines & nitreuses, que j'appelle _parties frigérifiques_, mais les
régions qui en contiennent le moins, sont, toutes choses d'ailleurs
égales, beaucoup moins froides que les autres.
Je dis, _toutes choses d'ailleurs égales_, car il y a des vents qui
apportent ces sortes de particules avec eux, c'est ce dont on ne peut
douter, si on fait attention aux effets qu'ils produisent.
[Note: De certains vents apportent avec eux le Sel & le Nitre, qui
causent la glace.]
1º. Au mois de Juin, dans le milieu de l'Eté, & par un tems
très-serein, l'irruption inopinée d'un vent d'Est vient geler la pointe
des herbes, les vignes, les fosses qui contiennent une eau dormante, &
changer entierement la température de l'air: or si ce vent n'apportoit
avec lui ces particules nitreuses qui font la congélation, il ne
pourroit réfroidir à ce point les herbes & l'eau échauffées depuis
long-tems par le Soleil.
Or pourquoi le vent d'Est, qui vient d'un pays très-chaud, fait-il
plutôt cet effet que le vent du Nord, qui vient du Pole, si ce n'est
parce qu'il apporte avec lui ces particules de Sel & de Nitre, dont le
Soleil éleve une plus grande quantité dans ces contrées chaudes, que
sous le Pole? Donc ce n'est pas seulement parce que le vent s'applique
successivement aux corps qu'il les réfroidit.
2º. Il gele quelquefois aux deux côtés, & non au milieu, dans un
endroit, & non dans un autre qui lui est contigu; ces effets ne peuvent
être assurément attribués à l'absence du Feu, car ces deux endroits en
contiennent également; mais on voit avec évidence qu'un vent d'Est qui
souffle dans un endroit, & non pas dans un autre dont quelque Montagne
lui défend l'entrée, doit répandre dans cet endroit ou il souffle, les
particules nitreuses dont il est chargé, ce qui cause la congélation.
3º. Une preuve que le vent par lui-même ne réfroidit point l'air,
& qu'il faut que ceux qui causent le froid, apportent avec eux des
particules _frigérifiques_ ou de la glace, c'est qu'en soufflant avec
un soufflet sur un Thermometre, on ne le fait jamais baisser.
[Note: Pourquoi il gele rarement l'Eté dans nos climats.]
4º. Il gele rarement l'Eté, dans les climats qui n'abondent pas dans
ces parties _frigérifiques_, parce que les particules de Sel &
de Nitre étant plus divisées, plus petites, par l'agitation que la
chaleur du Soleil cause dans toute la Nature, elles se soutiennent dans
l'Atmosphere lorsque le Soleil les éleve de la terre, & ne retombent
point sur la terre comme en Hiver; & de plus, les parties de l'eau
étant dans un grand mouvement, le peu qui retombe de ces particules sur
la terre, ne peut suffire pour la geler.
L'air ne gele point, apparemment à cause de la rareté de ses parties,
& de leur prodigieux ressort. Il me semble qu'on peut considérer l'air
extrêmement comprimé, comme une espece d'air gelé, & apparemment qu'il
n'est pas susceptible par sa nature, d'une autre sorte de congélation.
Ces particules salines & nitreuses, qui s'introduisent dans l'eau, &
qui devroient la rendre plus pésante lorsqu'elle est gelée, n'empêche
pas cependant que sa pésanteur spécifique ne diminüe, l'augmentation
de son volume & les exhalaisons qui en sortent, empêchant qu'on
ne s'apperçoive du poids de ces corpuscules, qui sont d'ailleurs
très-déliés, & il se peut très-bien faire que leur poids soit
insensible à la grossiereté de nos balances, de même que celui des
corpuscules du Musc, de l'Ambre, & de toutes les odeurs.
Je ne crois pas, après toutes ces raisons, qu'on puisse s'empêcher de
reconnoître que ces particules (dont tous les Phénomenes de la Nature,
& toutes nos opérations sur la glace, nous démontrent l'existence) sont
absolument nécessaires à la congélation de l'eau, & que sans elles on
n'en pouvoit assigner aucune cause.