_Des combinaisons du calorique & de la formation des fluides
élastiques aériformes._
C'EST un phénomène constant dans la nature & dont la généralité a
été bien établie par Boerhaave, que lorsqu'on échauffe un corps
quelconque, solide ou fluide, il augmente de dimension dans tous
les sens. Les faits sur lesquels on s'est fondé pour restreindre la
généralité de ce principe, ne présentent que des résultats illusoires,
ou du moins dans lesquels se compliquent des circonstances étrangères
qui en imposent: mais lorsqu'on est parvenu à séparer les effets, &
à les rapporter chacun à la cause à laquelle ils appartiennent, on
s'apperçoit que l'écartement des molécules par la chaleur, est une loi
générale & constante de la Nature.
Si après avoir échauffé jusqu'à un certain point un corps solide, & en
avoir ainsi écarté de plus en plus toutes les molécules, on le laisse
refroidir, ces mêmes molécules se rapprochent les unes des autres dans
la même proportion, suivant laquelle elles avoient été écartées; le
corps repasse par les mêmes degrés d'extension qu'il avoit parcourus;
& si on le ramène à la même température qu'il avoit en commençant
l'expérience, il reprend sensiblement le volume qu'il avoit d'abord.
Mais comme nous sommes bien éloignés de pouvoir obtenir un degré de
froid absolu, comme nous ne connoissons aucun degré de refroidissement
que nous ne puissions supposer susceptible d'être augmenté, il en
résulte que nous n'avons pas encore pu parvenir à rapprocher le plus
qu'il est possible, les molécules d'aucun corps, & que par conséquent
les molécules d'aucun corps ne se touchent dans la Nature; conclusion
très-singulière & à laquelle cependant il est impossible de se refuser.
On conçoit que les molécules des corps étant ainsi continuellement
sollicitées par la chaleur à s'écarter les unes des autres, elles
n'auroient aucune liaison entr'elles, & qu'il n'y auroit aucun corps
solide, si elles n'étoient retenues par une autre force qui tendît à
les réunir, & pour ainsi dire à les enchaîner; & cette force, quelle
qu'en soit la cause, a été nommée attraction.
Ainsi les molécules des corps peuvent être considérées comme obéissant
à deux forces, l'une répulsive, l'autre attractive, entre lesquelles
elles sont en équilibre. Tant que la dernière de ces forces,
l'attraction, est victorieuse, le corps demeure dans l'état solide; si
au contraire l'attraction est la plus foible, si la chaleur a tellement
écarté les unes des autres les molécules du corps, qu'elles soient hors
de la sphère d'activité de leur attraction, elles perdent l'adhérence
qu'elles avoient entr'elles & le corps cesse d'être un solide.
L'eau nous présente continuellement un exemple de ces phénomènes:
au-dessous de zéro du thermomètre françois, elle est dans l'état
solide, & elle porte le nom de glace; au-dessus de ce même terme, ses
molécules cessent d'être retenues par leur attraction réciproque,
& elle devient ce qu'on appelle un liquide: enfin, au-dessus de 80
degrés, ses molécules obéissent à la répulsion occasionnée par la
chaleur; l'eau prend l'état de vapeur ou de gaz, & elle se transforme
en un fluide aériforme.
On en peut dire autant de tous les corps de la Nature; ils sont ou
solides, ou liquides, ou dans l'état élastique & aériforme, suivant le
rapport qui existe entre la force attractive de leurs molécules & la
force répulsive de la chaleur, ou, ce qui revient au même, suivant le
degré de chaleur auquel ils sont exposés.
Il est difficile de concevoir ces phénomènes sans admettre qu'ils sont
l'effet d'une substance réelle & matérielle, d'un fluide très-subtil
qui s'insinue à travers les molécules de tous les corps & qui les
écarte: & en supposant même que l'existence de ce fluide fût une
hypothèse, on verra dans la suite qu'elle explique d'une manière
très-heureuse les phénomènes de la Nature.
Cette substance, quelle qu'elle soit, étant la cause de la chaleur;
ou en d'autres termes la sensation que nous appellons chaleur, étant
l'effet de l'accumulation de cette substance, on ne peut pas, dans un
langage rigoureux, la désigner par le nom de chaleur; parce que la même
dénomination ne peut pas exprimer la cause & l'effet. C'est ce qui
m'avoit déterminé, dans le Mémoire que j'ai publié en 1777, (_Recueil
de l'Académie, page_ 420,) à la désigner sous le nom de fluide igné
& de matière de la chaleur. Depuis, dans le travail que nous avons
fait en commun M. de Morveau, M. Berthollet, M. de Fourcroy & moi,
sur la réforme du langage chimique, nous avons cru devoir bannir ces
périphrases qui allongent le discours, qui le rendent plus traînant,
moins précis, moins clair, & qui souvent même ne comportent pas des
idées suffisamment justes. Nous avons en conséquence désigné la cause
de la chaleur, le fluide éminemment élastique qui la produit, par le
nom de _calorique_. Indépendamment de ce que cette expression remplit
notre objet dans le systême que nous avons adopté, elle a encore un
autre avantage, c'est de pouvoir s'adapter à toutes sortes d'opinions;
puisque rigoureusement parlant, nous ne sommes pas même obligés de
supposer que le calorique soit une matière réelle: il suffit, comme
on le sentira mieux par la lecture de ce qui va suivre, que ce soit
une cause répulsive quelconque qui écarte les molécules de la matière,
& on peut ainsi en envisager les effets d'une manière abstraite &
mathématique.
La lumière est-elle une modification du calorique, ou bien le calorique
est-il une modification de la lumière? C'est sur quoi il est impossible
de prononcer dans l'état actuel de nos connoissances. Ce qu'il y a
de certain, c'est que dans un systême où l'on s'est fait une loi de
n'admettre que des faits, & où l'on évite autant qu'il est possible de
rien supposer au-delà de ce qu'ils présentent, on doit provisoirement
désigner par des noms différens, ce qui produit des effets différens.
Nous distinguerons donc la lumière du calorique; mais nous n'en
conviendrons pas moins que la lumière & le calorique ont des qualités
qui leur sont communes, & que dans quelques circonstances ils se
combinent à peu près de la même manière, & produisent une partie des
mêmes effets.
Ce que je viens de dire suffiroit déjà pour bien déterminer l'idée
qu'on doit attacher au mot de _calorique_. Mais il me reste une tâche
plus difficile à remplir, c'est de donner des idées justes de la
manière dont le calorique agit sur les corps. Puisque cette matière
subtile pénètre à travers les pores de toutes les substances que nous
connoissons, puisqu'il n'existe pas de vases à travers lesquels elle ne
s'échappe, & qu'il n'en est par conséquent aucun qui puisse la contenir
sans perte; on ne peut en connoître les propriétés que par des effets
qui, la plupart, sont fugitifs & difficiles à saisir. C'est sur les
choses qu'on ne peut ni voir, ni palper, qu'il est sur-tout important
de se tenir en garde contre les écarts de l'imagination, qui tend
toujours à s'élancer au-delà du vrai, & qui a bien de la peine à se
renfermer dans le cercle étroit que les faits lui circonscrivent.
Nous venons de voir que le même corps devenoit solide ou liquide,
ou fluide aériforme, suivant la quantité de calorique dont il étoit
pénétré, ou, pour parler d'une manière plus rigoureuse, suivant que
la force répulsive du calorique étoit égale à l'attraction de ses
molécules, ou qu'elle étoit plus forte, ou plus foible qu'elle.
Mais s'il n'existoit que ces deux forces, les corps ne seroient
liquides qu'à un degré indivisible du thermomètre, & ils passeroient
brusquement de l'état de solide à celui de fluide élastique aériforme.
Ainsi l'eau, par exemple, à l'instant même où elle cesse d'être
glace, commenceroit à bouillir; elle se transformeroit en un fluide
aériforme, & ses molécules s'écarteroient indéfiniment dans l'espace:
s'il n'en est pas ainsi, c'est qu'une troisième force, la pression de
l'atmosphère, met obstacle à cet écartement, & c'est par cette raison
que l'eau demeure dans l'état fluide depuis zéro jusqu'à 80 degrés du
thermomètre françois; la quantité de calorique qu'elle reçoit dans cet
intervalle est insuffisante pour vaincre l'effort occasionné par la
pression de l'atmosphère.
On voit donc que, sans la pression de l'atmosphère, nous n'aurions pas
de liquide constant; nous ne verrions les corps dans cet état qu'au
moment précis où ils se fondent: la moindre augmentation de chaleur
qu'ils recevroient ensuite, en écarteroit sur le champ les parties &
les disperseroit. Il y a plus, sans la pression de l'atmosphère, nous
n'aurions pas, à proprement parler, de fluides aériformes. En effet,
au moment où la force de l'attraction seroit vaincue par la force
répulsive du calorique, les molécules s'éloigneroient indéfiniment,
sans que rien limitât leur écartement, si ce n'est leur propre
pesanteur qui les rassembleroit pour former une atmosphère.
De simples réflexions sur les expériences les plus connues, suffisent
pour faire appercevoir la vérité de ce que je viens d'énoncer. Elle se
trouve d'ailleurs confirmée d'une manière évidente par l'expérience
qui suit, dont j'ai déjà donné le détail à l'Académie en 1777. (_Voyez_
Mém. page 426.)
On remplit d'éther sulfurique[2] un petit vase de verre étroit, A,
_planche VII, fig. 17_, monté sur son pied P. Ce vase ne doit pas avoir
plus de douze à quinze lignes de diamètre & environ deux pouces de
hauteur. On couvre ce vase avec une vessie humectée, qu'on assujettit
autour du col du vase par un grand nombre de tours de gros fil bien
serrés: pour plus grande sûreté, on remet une seconde vessie par-dessus
la première, & on l'assujettit de la même manière. Ce vase doit être
tellement rempli d'éther qu'il ne reste aucune portion d'air entre la
liqueur & la vessie; on le place ensuite sous le récipient BCD, d'une
machine pneumatique dont le haut B doit être garni d'une boëte à cuir,
traversée par une tige EF, dont l'extrêmité F se termine en une pointe
ou lame très-aigue: à ce même récipient doit être adapté un baromètre
GH.
[2] Je donnerai ailleurs la définition de la liqueur qu'on nomme
_éther_, & j'en déveloperai les propriétés. Je me contenterai de dire
dans ce moment, qu'on désigne par ce nom une liqueur inflammable
très-volatile, d'une pesanteur spécifique beaucoup moindre que l'eau,
& même que l'esprit-de-vin.
Lorsque tout est ainsi disposé, on fait le vuide sous le récipient;
puis en faisant descendre la tige pointue EF, on crève la vessie.
Aussi-tôt l'éther commence à bouillir avec une étonnante rapidité,
il se vaporise & se transforme en un fluide élastique aériforme, qui
occupe tout le récipient. Si la quantité d'éther est assez considérable
pour que, la vaporisation finie, il en reste encore quelques goutes
dans la fiole, le fluide élastique qui s'est produit est susceptible
de soutenir le baromètre adapté à la machine pneumatique à huit ou
dix pouces environ pendant l'hiver, & à vingt & vingt-cinq pendant
les chaleurs de l'été. On peut, pour rendre cette expérience plus
complette, introduire un petit thermomètre dans le vase A qui contient
l'éther, & on s'apperçoit qu'il descend considérablement pendant tout
le tems que dure la vaporisation.
On ne fait autre chose, dans cette expérience, que de supprimer le
poids de l'atmosphère, qui, dans l'état ordinaire, pèse sur la surface
de l'éther, & les effets qui en résultent prouvent évidemment deux
choses: la première, qu'au degré de température dans lequel nous
vivons, l'éther seroit constamment dans l'état d'un fluide aériforme,
si la pression de l'atmosphère n'y mettoit obstacle. La seconde,
que ce passage de l'état liquide à l'état aériforme, est accompagné
d'un refroidissement considérable, par la raison que pendant la
vaporisation, une partie du calorique, qui étoit dans un état de
liberté, ou au moins d'équilibre dans les corps environnans, se combine
avec l'éther pour le porter à l'état de fluide aériforme.
La même expérience réussit avec tous les fluides évaporables, tels
que l'esprit-de-vin ou alkool, l'eau & le mercure même; avec cette
différence cependant que l'atmosphère d'alkool qui se forme sous
le récipient, ne peut soutenir le baromètre adapté à la machine
pneumatique, en hiver, qu'à un pouce au-dessus de son niveau, & à
quatre ou cinq en été; que l'eau ne le soutient qu'à quelques lignes,
& le mercure à quelques fractions de ligne. Il y a donc moins de
fluide vaporisé lorsqu'on opère avec l'alkool, que lorsqu'on opère
avec l'éther; moins encore avec l'eau, & sur-tout avec le mercure: par
conséquent moins de calorique employé & moins de refroidissement; ce
qui cadre parfaitement avec le résultat des expériences.
Un autre genre d'expérience prouve encore d'une manière aussi évidente
que l'état aériforme est une modification des corps & qu'elle dépend
du degré de température & de pression qu'ils éprouvent.
Nous avons fait voir, M. de la Place & moi, dans un Mémoire que nous
avons lu à l'Académie en 1777, mais qui n'a pas été imprimé, que
lorsque l'éther étoit soumis à une pression de 28 pouces de mercure,
c'est-à-dire, à une pression égale à celle de l'atmosphère, il entroit
en ébullition à 32 ou 33 degrés du thermomètre de mercure. M. de Luc,
qui a fait des recherches analogues sur l'esprit-de-vin, a reconnu
qu'il entroit en ébullition à 67 degrés. Enfin, tout le monde sait que
l'eau commence à bouillir à 80 degrés. L'ébullition n'étant autre chose
que la vaporisation d'un fluide, ou le moment de son passage de l'état
liquide à celui d'un fluide élastique aériforme, il étoit évident qu'en
tenant constamment de l'éther à une température supérieure à 33 degrés
& au degré habituel de pression de l'atmosphère, on devoit l'obtenir
dans l'état d'un fluide aériforme; que la même chose devoit arriver
à l'esprit-de-vin au-dessus de 67 degrés, & à l'eau au-dessus de 80,
c'est ce qui s'est trouvé parfaitement confirmé par les expériences
suivantes[3].
[3] Mém. Académ. 1780, page 335.
J'ai rempli avec de l'eau à 35 ou 36 degrés du thermomètre un grand
vase ABCD, _planche VII, figure 15_; je le suppose transparent pour
mieux faire sentir ce qui se passe dans son intérieur; on peut encore
tenir les mains assez long-temps dans de l'eau à ce degré sans
s'incommoder. J'y ai plongé des bouteilles à gouleau renversé F, G, qui
s'y sont emplies, après quoi je les ai retournées de manière qu'elles
eussent leur gouleau en en-bas, & appliqué contre le fond du vase.
Les choses étant ainsi disposées, j'ai introduit de l'éther sulfurique
dans un très-petit matras, dont le col _abc_ étoit doublement recourbé;
j'ai plongé ce matras dans l'eau du vase ABCD, & j'ai engagé, comme on
le voit représenté dans la _figure 15_, l'extrêmité de son col _abc_,
dans le gouleau d'une des bouteilles F: dès que l'éther a commencé
à ressentir l'impression de la chaleur, il est entré en ébullition;
& le calorique qui s'est combiné avec lui, l'a transformé en un
fluide élastique aériforme, dont j'ai rempli successivement plusieurs
bouteilles F, G.
Ce n'est point ici le lieu d'examiner la nature & les propriétés de ce
fluide aériforme, qui est très-inflammable; mais sans anticiper sur des
connoissances que je ne dois pas supposer au lecteur, j'observerai,
en me fixant sur l'objet qui nous occupe dans ce moment, que l'éther,
d'après cette expérience, est tout près de ne pouvoir exister dans
la planette que nous habitons que dans l'état aériforme; que si la
pesanteur de notre atmosphère n'équivaloit qu'à une colonne de 20 ou 24
pouces de mercure au lieu de 28, nous ne pourrions obtenir l'éther dans
l'état liquide, au moins pendant l'été; que la formation de l'éther
seroit par conséquent impossible sur les montagnes un peu élevées, &
qu'il se convertiroit en gaz à mesure qu'il seroit formé, à moins qu'on
n'employât des ballons très-forts pour le condenser & qu'on ne joignît
le refroidissement à la pression. Enfin, que le degré de la chaleur du
sang étant à peu près celui où l'éther passe de l'état liquide à l'état
aériforme, il doit se vaporiser dans les premières voies, & qu'il est
très-vraisemblable que les propriétés de ce médicament tiennent à cet
effet, pour ainsi dire, mécanique.
Ces expériences réussissent encore mieux avec l'éther nitreux, parce
qu'il se vaporise à un degré de chaleur moindre que l'éther sulfurique.
A l'égard de l'alkool ou esprit-de-vin, l'expérience pour l'obtenir
dans l'état aériforme, présente un peu plus de difficulté, parce que
ce fluide n'étant susceptible de se vaporiser qu'à 67 degrés du
thermomètre de Réaumur, il faut que l'eau du bain soit entretenue
presque bouillante, & qu'à ce degré il n'est plus possible d'y plonger
les mains.
Il étoit évident que la même chose devoit arriver à l'eau; que ce
fluide devoit également se transformer en gaz en l'exposant à un
degré de chaleur supérieur à celui qui le fait bouillir; mais quoique
convaincus de cette vérité, nous avons cru cependant, M. de la Place
& moi, devoir la confirmer par une expérience directe, & en voici le
résultat. Nous avons rempli de mercure une jarre de verre A, _planche
VII, figure 5_, dont l'ouverture étoit retournée en en-bas, & nous
avons passé dessous une soucoupe B, également remplie de mercure.
Nous avons introduit dans cette jarre environ deux gros d'eau, qui
ont gagné le haut CD de la jarre, & qui se sont rangés au-dessus de
la surface du mercure; puis nous avons plongé le tout dans une grande
chaudière de fer EFGH, placée sur un fourneau GHIK: cette chaudière
étoit remplie d'eau salée en ébullition, dont la température excédoit
85 degrés du thermomètre; on sait, en effet, que l'eau chargée de sels
est susceptible de prendre un degré de chaleur supérieur de plusieurs
degrés à celui de l'eau bouillante. Dès que les 2 gros d'eau, placés
dans la partie supérieure CD de la jarre ou tube, ont eu atteint la
température de 80 degrés ou environ, ils sont entrés en ébullition,
& au lieu d'occuper, comme ils le faisoient, le petit espace ACD,
ils se sont convertis en un fluide aériforme, qui l'a remplie toute
entière: le mercure est même descendu un peu au-dessous de son niveau,
& la jarre auroit été renversée si elle n'avoit été très-épaisse, par
conséquent fort pesante, & si elle n'avoit d'ailleurs été assujettie à
la soucoupe par du fil de fer. Si-tôt qu'on retiroit la jarre du bain
d'eau salée, l'eau se condensoit & le mercure remontoit; mais elle
reprenoit l'état aériforme quelques instans après que l'appareil avoit
été replongé.
Voilà donc un certain nombre de substances qui se transforment en
fluides aériformes à des degrés de chaleur très-voisins de ceux dans
lesquels nous vivons. Nous verrons bientôt qu'il en est d'autres,
tels que l'acide marin ou muriatique, l'alkali volatil ou ammoniaque,
l'acide carbonique ou air fixe, l'acide sulfureux, &c. qui demeurent
constamment dans l'état aériforme, au degré habituel de chaleur & de
pression de l'atmosphère.
Tous ces faits particuliers, dont il me seroit facile de multiplier
les exemples, m'autorisent à faire un principe général de ce que j'ai
déjà annoncé plus haut, que presque tous les corps de la Nature sont
susceptibles d'exister dans trois états différens; dans l'état de
solidité, dans l'état de liquidité, & dans l'état aériforme, & que ces
trois états d'un même corps dépendent de la quantité de calorique qui
lui est combinée. Je désignerai dorénavant ces fluides aériformes sous
le nom générique de _gaz_; & je dirai en conséquence que, dans toute
espèce de gaz, on doit distinguer le calorique, qui fait en quelque
façon l'office de dissolvant, & la substance qui est combinée avec lui
& qui forme sa base.
C'est à ces bases des différens gaz qui sont encore peu connues, que
nous avons été obligés de donner des noms. Je les indiquerai dans le
Chapitre IV de cet Ouvrage, après que j'aurai rendu compte de quelques
phénomènes qui accompagnent l'échauffement & le refroidissement des
corps, & que j'aurai donné des idées plus précises sur la constitution
de notre atmosphère.
Nous avons vu que les molécules de tous les corps de la Nature étoient
dans un état d'équilibre entre l'attraction, qui tend à les rapprocher
& à les réunir, & les efforts du calorique qui tend à les écarter.
Ainsi non-seulement le calorique environne de toutes parts les corps,
mais encore il remplit les intervalles que leurs molécules laissent
entr'elles. On se formera une idée de ces dispositions, si l'on se
figure un vase rempli de petites balles de plomb & dans lequel on verse
une substance en poudre très-fine, telle que du sablon: on conçoit
que cette substance se répandra uniformément dans les intervalles
que les balles laissent entr'elles & les remplira. Les balles, dans
cet exemple, sont au sablon ce que les molécules des corps sont au
calorique; avec cette différence que, dans l'exemple cité, les balles
se touchent, au lieu que les molécules des corps ne se touchent pas, &
qu'elles sont toujours maintenues à une petite distance les unes des
autres par l'effort du calorique.
Si à des balles dont la figure est ronde, on substituoit des hexaèdres,
des octaèdres, ou des corps d'une figure régulière quelconque & d'une
égale solidité, la capacité des vuides qu'ils laisseroient entr'eux ne
seroit plus la même & l'on ne pourroit plus y loger une aussi grande
quantité de sablon. La même chose arrive à l'égard de tous les corps
de la Nature; les intervalles que leurs molécules laissent entr'elles
ne sont pas tous d'une égale capacité: cette capacité dépend de la
figure de ces molécules, de leur grosseur, & de la distance les unes
des autres à laquelle elles sont maintenues, suivant le rapport qui
existe entre leur force d'attraction, & la force répulsive qu'exerce le
calorique.
C'est dans ce sens qu'on doit entendre cette expression: _capacité des
corps pour contenir la matière de la chaleur_; expression fort juste,
introduite par les Physiciens Anglois, qui ont eu les premiers des
notions exactes à cet égard. Un exemple de ce qui se passe dans l'eau &
quelques réflexions sur la manière dont ce fluide mouille & pénètre les
corps, rendra ceci plus intelligible: on ne sauroit trop s'aider dans
les choses abstraites de comparaisons sensibles.
Si l'on plonge dans l'eau des morceaux de différens bois, égaux en
volume, d'un pied cube, par exemple; ce fluide s'introduira peu à peu
dans leurs pores; ils se gonfleront & augmenteront de poids: mais
chaque espèce de bois admettra dans ses pores une quantité d'eau
différente; les plus légers & les plus poreux en logeront davantage;
ceux qui seront compactes & serrés, n'en laisseront pénétrer qu'une
très-petite quantité: enfin, la proportion d'eau qu'ils recevront
dépendra encore de la nature des molécules constituantes du bois, de
l'affinité plus ou moins grande qu'elles auront avec l'eau, & les
bois très-résineux, par exemple, quoique très-poreux, en admettront
très-peu. On pourra donc dire que les différentes espèces de bois
ont une capacité différente pour recevoir de l'eau; on pourra même
connoître, par l'augmentation de poids, la quantité qu'ils en auront
absorbée; mais comme on ignorera la quantité d'eau qu'ils contenoient
avant leur immersion, il ne sera pas possible de connoître la quantité
absolue qu'ils en contiendront en en sortant.
Les mêmes circonstances ont lieu à l'égard des corps qui sont
plongés dans le calorique; en observant cependant que l'eau est un
fluide incompressible, tandis que le calorique est doué d'une grande
élasticité, ce qui signifie en d'autres termes que les molécules du
calorique ont une grande tendance à s'écarter les unes des autres,
quand une force quelconque les a obligées de se rapprocher, &
l'on conçoit que cette circonstance doit apporter des changemens
très-notables dans les résultats.
Les choses amenées à ce point de clarté & de simplicité, il me sera
aisé de faire entendre quelles sont les idées qu'on doit attacher à
ces expressions; _calorique libre, & calorique combiné, quantité
spécifique de calorique_ contenue dans les différens corps, _capacité
pour contenir le calorique, chaleur latente, chaleur sensible_,
toutes expressions qui ne sont point synonimes; mais qui, d'après ce
que je viens d'exposer, ont un sens strict & déterminé. C'est ce sens
que je vais chercher encore à fixer par quelques définitions.
_Le calorique libre_ est celui qui n'est engagé dans aucune
combinaison. Comme nous vivons au milieu d'un systême de corps avec
lesquels le calorique a de l'adhérence, il en résulte que nous
n'obtenons jamais ce principe dans l'état de liberté absolue.
_Le calorique combiné_ est celui qui est enchaîné dans les corps par la
force d'affinité ou d'attraction, & qui constitue une partie de leur
substance, même de leur solidité.
On entend par cette expression _calorique spécifique_ des corps, la
quantité de calorique respectivement nécessaire pour élever d'un même
nombre de degrés la température de plusieurs corps égaux en poids.
Cette quantité de calorique dépend de la distance des molécules des
corps, de leur adhérence plus ou moins grande; & c'est cette distance,
ou plutôt l'espace qui en résulte, qu'on a nommé, comme je l'ai déjà
observé, _capacité pour contenir le calorique_.
_La chaleur_, considérée comme sensation, ou en d'autres termes, la
_chaleur sensible_, n'est que l'effet produit sur nos organes par le
passage du calorique qui se dégage des corps environnans. En général
nous n'éprouvons de sensation que par un mouvement quelconque, &
l'on pourroit poser comme un axiome, _point de mouvement, point de
sensation_. Ce principe général s'applique naturellement au sentiment
du froid & du chaud: lorsque nous touchons un corps froid, le calorique
qui tend à se mettre en équilibre dans tous les corps, passe de notre
main dans le corps que nous touchons, & nous éprouvons la sensation du
froid. L'effet contraire arrive lorsque nous touchons un corps chaud;
le calorique passe du corps à notre main, & nous avons la sensation de
la chaleur. Si le corps & la main sont du même degré de température,
ou à peu près, nous n'éprouvons aucune sensation, ni de froid, ni de
chaud, parce qu'alors il n'y a point de mouvement, point de transport
de calorique, & qu'encore une fois il n'y a pas de sensation sans un
mouvement qui l'occasionne.
Lorsque le thermomètre monte, c'est une preuve qu'il y a du calorique
libre qui se répand dans les corps environnans: le thermomètre, qui est
au nombre de ces corps, en reçoit sa part, en raison de sa masse, & de
la capacité qu'il a lui-même pour contenir le calorique. Le changement
qui arrive dans le thermomètre, n'annonce donc qu'un déplacement de
calorique, qu'un changement arrivé à un systême de corps dont il fait
partie; il n'indique tout au plus que la portion de calorique qu'il
a reçue, mais il ne mesure pas la quantité totale qui a été dégagée,
déplacée ou absorbée. Le moyen le plus simple & le plus exact pour
remplir ce dernier objet est celui imaginé par M. de la Place, & qui
est décrit dans les Mémoires de l'Académie, année 1780, page 364. On
en trouve aussi une explication sommaire à la fin de cet Ouvrage.
Il consiste à placer le corps, ou la combinaison d'où se dégage le
calorique, au milieu d'une sphère creuse de glace: la quantité de glace
fondue est une expression exacte de la quantité de calorique qui s'est
dégagée. On peut, à l'aide de l'appareil que nous avons fait construire
d'après cette idée, connoître, non pas comme on l'a prétendu, la
capacité qu'ont les corps pour contenir le calorique, mais le rapport
des augmentations ou diminutions que reçoivent ces capacités, par des
nombres déterminés de degrés du thermomètre. Il est facile, avec le
même appareil, & par diverses combinaisons d'expériences, de connoître
la quantité de calorique nécessaire pour convertir les corps solides
en liquides & ceux-ci en fluides aériformes, & réciproquement, ce que
les fluides élastiques abandonnent de calorique quand ils redeviennent
liquides, & ceux-ci quand ils redeviennent solides. On pourra donc
parvenir un jour, lorsque les expériences auront été assez multipliées,
à déterminer le rapport de calorique qui constitue chaque espèce de
gaz. Je rendrai compte, dans un Chapitre particulier, des principaux
résultats que nous avons obtenus en ce genre.
Il me reste, en finissant cet article, à dire un mot sur la cause de
l'élasticité des gaz & des fluides en vapeurs. Il n'est pas difficile
d'appercevoir que cette élasticité tient à celle du calorique, qui paroît
être le corps éminemment élastique de la nature. Rien de plus simple
que de concevoir qu'un corps devient élastique en se combinant avec un
autre qui est lui-même doué de cette propriété. Mais il faut convenir
que c'est expliquer l'élasticité par l'élasticité; qu'on ne fait
par-là que reculer la difficulté, & qu'il reste toujours à expliquer
ce que c'est que l'élasticité, & pourquoi le calorique est élastique.
En considérant l'élasticité dans un sens abstrait, elle n'est autre
chose que la propriété qu'ont les molécules d'un corps de s'éloigner
les unes des autres, lorsqu'on les a forcées de s'approcher. Cette
tendance qu'ont les molécules du calorique à s'écarter, a lieu même à
de fort grandes distances. On en sera convaincu si l'on considère que
l'air est susceptible d'un grand degré de compression; ce qui suppose
que ses molécules sont déjà très-éloignées les unes des autres: car
la possibilité de se rapprocher, suppose une distance au moins égale
à la quantité du rapprochement. Or ces molécules de l'air qui sont
déjà très-éloignées entr'elles tendent encore à s'éloigner davantage:
en effet, si on fait le vuide de Boyle dans un très-vaste récipient,
les dernières portions d'air qui y restent se répandent uniformément
dans toute la capacité du vase, quelque grand qu'il soit, elles le
remplissent en entier & pressent contre ses parois: or cet effet ne
peut s'expliquer qu'en supposant que les molécules font un effort
en tout sens pour s'écarter, & l'on ne connoît point la distance à
laquelle ce phénomène s'arrête.
Il y a donc une véritable répulsion entre les molécules des fluides
élastiques; ou du moins les choses se passent de la même manière que
si cette répulsion avoit lieu, & on auroit quelque droit d'en conclure
que les molécules du calorique se repoussent les unes les autres. Cette
force de répulsion une fois admise, les explications relatives à la
formation des fluides aériformes ou gaz deviendroient fort simples:
mais il faut convenir en même temps qu'une force répulsive, entre des
molécules très-petites, qui agit à de grandes distances est difficile à
concevoir.
Il paroîtroit peut-être plus naturel de supposer que les molécules
du calorique s'attirent plus entr'elles que ne le font les molécules
des corps, & qu'elles ne les écartent que pour obéir à la force
d'attraction qui les oblige de se réunir. Il se passe quelque chose
d'analogue à ce phénomène, quand on plonge une éponge sèche dans de
l'eau: elle se gonfle; ses molécules s'écartent les unes des autres, &
l'eau remplit tous les intervalles. Il est clair que cette éponge en
se gonflant a acquis plus de capacité pour contenir de l'eau, qu'elle
n'en avoit auparavant. Mais peut-on dire que l'introduction de l'eau
entre ses molécules leur ait communiqué une force répulsive qui tende à
les écarter les unes des autres? Non, sans doute: il n'y a au contraire
que des forces attractives qui agissent dans ce cas, & ces forces sont,
1º. la pesanteur de l'eau & l'action qu'elle exerce en tout sens, comme
tous les fluides; 2º. la force attractive des molécules de l'eau les
unes à l'égard des autres; 3º. la force attractive des molécules de
l'éponge entr'elles; enfin, l'attraction réciproque des molécules de
l'eau & de celles de l'éponge. Il est aisé de concevoir que c'est de
l'intensité & du rapport de toutes ces forces, que dépend l'explication
du phénomène. Il est probable que l'écartement des molécules des corps
par le calorique, tient de même à une combinaison de différentes
forces attractives, & c'est le résultat de ces forces que nous
cherchons à exprimer d'une manière plus concise & plus conforme à
l'état d'imperfection de nos connoissances, lorsque nous disons que le
calorique communique une force répulsive aux molécules des corps.