Fluide élastique

“ Par une suite des mêmes principes, si on s’élève sur une montagne, avec un vase rempli d’eau, la colonne d’air devenant plus courte à mesure que l’on monte, la diminution de pression qui en résulte, peut être assez sensible pour donner lieu à la conversion du liquide en fluide élastique. ”

“ En résumé, que le fluide soit ou non symétrique, comme il est toujours isotrope dans l’état élastique, l’on est conduit à admettre que tout élément plan principal, au point de vue des déformations moyennes locales, est aussi principal au point de vue des pressions moyennes locales, c’est-à-dire perpendiculaire à la pression exercée sur lui. ”

“ Ceux qui n'ont pas fait une étude particulière de ces objets, ignorent encore, qu'à un degré un peu supérieur à celui de l'eau bouillante, l'eau se transforme en un fluide élastique aériforme, susceptible comme tous les gaz, d'être reçu & contenu dans des vaisseaux, & qui conserve sa forme gazeuse tant qu'il éprouve une température supérieure à 80 degrés, jointe à une pression égale à celle d'une colonne de 28 pouces de mercure. ”

“ Car, si le fluide donné se dilate, chacun de ses groupes moléculaires s’étale dans un plus grand espace, où les écarts absolus entre la contexture interne élastique et la contexture interne effective ont plus de champ pour se produire, donc aussi plus d’amplitude, à égales rapidités de déformation ; d’où suivent, entre molécules prises en même nombre, des frottements intérieurs plus forts. ”

“ L’Eau, privée jusqu’à un certain point de la matière du feu, se transforme en un corps solide & dur, qui ne peut reprendre sa liquidité que lentement, & en absorbant une énorme quantité de feu ; elle peut se dissoudre en entier dans le fluide igné, changer une seconde fois de forme, & devenir un fluide élastique & rare ”

“ Quatrièmement, énergie interne d’un fluide à l’état élastique. — Toujours à l’état élastique, l’énergie interne d’une particule fluide par unité de masse ne pourra également dépendre, à une température donnée que de l’espace total occupé par sa matière et d’après l’étendue duquel se rangent ses molécules : ce sera donc, comme la pression une certaine fonction des deux seules variables
(Je supprime le reste de ce numéro et le numéro suivant, à peu près étrangers au sujet de la présente publication.) ”

“ Les forces élastiques se réduiront donc, en chaque point d’un fluide, à ce que nous avons appelé la pression moyenne (égale à ) , qui est une pression normale, de même valeur sur tous les éléments plans se croisant en sens divers. De plus, à une température donnée, cette force dépendra uniquement de la densité comme l’état élastique lui-même ”

“ Quand on ajoute à la fluidité ignée, que tout le monde admet, la circonstance indiquée par Laplace, à savoir que le fluide intérieur au-dessous de la lave sur laquelle flottent les continens est à l’état de liquide élastique, que c’est une espèce de gaz très compacte, dont l’élasticité immense au centre a pour mesure le poids de toute la demi-épaisseur de la terre, on lève toutes les difficultés mécaniques. ”

“ Un solide qui se meut dans un fluide élastique, éprouve sans doute des chocs par le retour des parties de ce fluide qu'il cesse de comprimer. Mais il n'est point de^ théorie connue, par laquelle on puisse déterminer la force de ces chocs, suivant la masse la surface, et la vitesse de ce solide r - et suivant les degrés de l'élasticité de ce fluide , de sa densité naturelle, et de sa condensation différente selon qu'il est libre ou renfermé dans un vase. ”

“ Comme pesant & constituant l’atmosphère, ce fluide s’oppose à la dilatation des corps, au dégagement des gaz, a l’expansion des vapeurs ; comme élastique, il est le milieu des sons : une compression plus grande diminue son volume, une plus grande chaleur augmente son ressort ; ses molécules ont des propriétés qu’on pourroit appeler chimiques, & qui cependant doivent trouver place dans un dictionnaire de Physique. ”

“ Mais un solide ou un liquide passe-t-il à l'état de fluide aériforme ou de gaz, l'espace qu'il occupait d'abord augmente d'une manière surprenante : tel corps qui, à l'état liquide, remplissait une capacité d'un pied cube, ne pourra point être contenu dans un espace de quinze cents pieds ; on conçoit que dans cet état les fluides devront être hautement compressibles et dilatables. C'est à cette élasticité qu'ils sont redevables des importans phénomènes que nous étudierons dans la pneumatique , qui fait l'objet de la section suivante. ”

“ L’agitation moléculaire, une fois admise, fait comprendre bien simplement l’expansibilité des fluides, ou, ce qui revient au même, fait comprendre pourquoi ils exercent toujours une pression sur les parois des récipients qui les contiennent. Cette pression sera due, non pas à une répulsion mutuelle des diverses parties du fluide, mais aux chocs incessants, contre ces parois, des molécules de ce fluide. ”

“ La matière de l’éponge occupe un volume invariable, mais elle paraît se gonfler lorsque l’eau vient en remplir les pores, se contracter lorsque l’eau s’écoule.
Telle est l’idée fondamentale sur laquelle reposent toutes les théories émises par les cartésiens au sujet de l’élasticité de l’air.
Pour les uns, les molécules qui composent l’air sont percées de pores, de canaux contournés en spirale ; un fluide subtil coule comme un torrent dans ces pores, et la pression qu’il exerce sur leurs parois tend aies redresser ”

“ Doué d’une élasticité presqu’aussi entière que celle dont la lumière jouit, tantôt il peut céder à l’impression des corps en rétrécissant son volume, & se rétablir ensuite dans la même forme & sous la même étendue, en écartant la cause qui l’avoit resserré ; tantôt obéissant à l’impulsion d’un nouveau fluide qui le pénètre, il se dilate tant qu’il le retient dans son sein ; mais dès qu’il s’est échappé, il rentre dans ses premières limites. L’élasticité de l’air est donc susceptible de condensation & de dilatation. ”

“ Les molécules de ces fluides sont comme autant de petits ressorts qui se bandent, lorsqu’une cause quelconque agit pour resserrer une masse de l’un de ces mêmes fluides dans un espace plus étroit que celui qu’elle occupoit, et qui ensuite se rétablissent lorsque la compression cessant d’avoir lieu, la masse de fluide reprend, en se dilatant, la place qu’elle avoit cédée. ”

“ Toutes les fois qu'on met en contact de l'azote et du carbone, ou un corps azoté et un corps carboné, ou même un corps fortement azoté et un autre qui ne l'est que faiblement, il se dégage un fluide impondérable que je propose de nommer fluide vital. ”

“ Suivons un instant les effets que ce fluide produit dans l'ordre physique, et nous ne douterons plus qu'il ne puisse diriger aussi les actes qui régissent les êtres organisés.— Quelques gouttes de liquide versées sur un peu de métal, suffisent pour produire une source mystérieuse dont les courants, tantôt passent invisibles, inoffensifs, impalpables ; tantôt s'échappent par torrents de lumière et de chaleur. Tantôt c'est le fer qui déchire, le feu qui consume : c'est plus encore, c'est la foudre qui renverse et qui tue. ”

“ On s'est beaucoup livré , depuis quelques années , à l'étude des gaz , et des découvertes fort importantes ont été le fruit de ces travaux ; nous pouvons prendre aujourd'hui une petite quantité de ce fluide invisible et impalpable que nous respirons , en chasser le calorique par une forte compression , et le réduire en un liquide huileux que nous conserverons indéfiniment, ou qu'en le décomposant pour le combiner avec d'autres corps, nous ferons passer à l'état solide. ”

“ Je suppose ensuite que ces molécules retiennent par leur attraction la chaleur, et que leur répulsion mutuelle est due à la répulsion des molécules de la chaleur, répulsion dont je suppose l'étendue de la sphère d'activité, insensible. Je fais voir que, dans ces suppositions, la pression à l'intérieur et à la surface d'une sphère formée d'un pareil
fluide est égale au produit du carré du nombre de ses molécules contenues dans un espace donné pris pour unité, par le carré de la chaleur renfermée dans une quelconque de ces molécules, et par un facteur constant pour le même gaz. ”

“ L’affinité seule ne formerait que des masses solides, inertes et plus ou moins compactes ; le fluide de la chaleur ne produirait que des gaz ou des substances aériennes, tandis que l’action combinée de ces agens nous présente les corps à l’état solide, liquide ou fluide, selon le degré d’intensité des forces de chacun d’eux. ”

“ Ainsi, l’air n’a point par lui-même le ressort dont il paroît jouir ; ce fluide composé, grossier, malgré son extrême transparence, est incapable d’avoir, par sa propre nature, un pareil ressort. Il doit donc celui qu’on lui observe au fluide subtil dont il se trouve pénétré ; fluide qui paroit être aussi la source du ressort de tous les autres fluides élastiques, et qui met l’air lui-même dans le cas d’étendre, avec une vîtesse égale à celle de la propagation du son, les vibrations ou frémissemens qu’il en peut recevoir. ”

“ Ainsi les métaux fondus, l’air, la matiere éthérée, sont des corps fluides, mais non humides ; car leurs parties sont seches, & n’impriment aucun sentiment de moiteur. Il est bon de remarquer que liquide & humide ne sont pas absolument la même chose ; le mercure, par exemple, est liquide sans être humide. Voyez Liquide & Humide.
Enfin liquide & fluide ne sont pas non plus absolument synonymes ; l’air est un fluide sans être un liquide. &c. Voyez la fin de cet article.
Les Gassendistes & les anciens philosophes corpusculaires ne supposent que trois conditions essentielles à la fluidité ”

“ L'élasticité d'un fluide parfait est telle que ses différentes parties peuvent seulement résister à des changements de volume, mais non de forme ; il en résulte que la pression qu'exerce une masse parfaitement fluide est perpendiculaire en chaque point à sa surface ; ces principes forment la base de l'hydrostatique et de l'hydrodynamique. ”

“ Nous avons montré dans l'hydrostatique, que tout corps plongé dans un fluide pesant et en équilibre, éprouvait des pressions dont la résultante était verticale , dirigée de bas en haut , et égale au poids du fluide déplacé par le corps; nous avons vu que cette résultante qu'on appelle poussée du fluide, passait par le centre de gravité du fluide déplacé; qu'enfin, le poids du corps plongé était diminué du poids d'un volume
de fluide égal à celui qu'il déplace par son immersion. ”

“ Montrons maintenant que l'air et les gaz ne diffèrent mécaniquement de la classe de fluides connus sous le nom de liquides, que par leur légèreté et leur élasticité. Par légèreté, il faut entendre légèreté relative, densité très faible comparativement à celle des autres corps de la nature, et le mot élasticité est la désignation de celle faculté dont jouissent à un haut degré les fluides aériformes, de diminuer indéfiniment de volume par la compression , et de reprendre immédiatement leur volume primitif, lorsque la compression vient à cesser. ”

“ L’effet de l’élasticité du fluide subtil qui, par ses ébranlemens, forme le bruit ou le son, va en augmentant à mesure que ce fluide ébranlé traverse des milieux plus denses, parce que ces milieux lui donnent latéralement des points d’appui et de répercussion d’autant plus solides. ”

“ C’est par l’exposé succinct de cette dernière et admirable méthode que je voudrais terminer cette première partie de mon exposé.
⁂ J’ai déjà dit que, d’après la théorie cinétique, les molécules d’un fluide (gaz ou liquide) sont agitées de mouvements continuels, dans tous les sens, qui se font à très grande vitesse, entrechoquent les molécules un très grand nombre de fois chaque seconde et produisent la pression apparente du fluide sur les parois du vase qui le contient. ”

“ Tous les corps dans leur composition tiennent un peu plus de l'un ou de l'autre des deux fluides primordiaux et, par conséquent, ont ce qu'on appelle un peu d'affinité pour le fluide qui est en moins dans leur constitution générale. Tous les corps sur la terre sont baignés dans ces deux fluides magnétiques , boréal et austral, et ont un peu d'affinité pour l'un ou pour l'autre ; ces deux fluides sont aussi les deux fluides électriques, quand ils sont détournés de la direction de leur mouvement. ”

“ Mais si le chaud et le froid deviennent des substances, il est plus simple de supprimer l’un des deux, à peu près comme dans la science de l’électricité la théorie des deux fluides a dû céder devant celle d’un fluide unique. On arrive alors à la conception de chaleur-substance ou chaleur-fluide qui, en effet, a longtemps prévalu dans la science. ”

“ Dans toute masse fluide les molécules inférieures supportent le poids des molécules supérieures ; dès lors, la pression L qu'elles éprouvent croit avec la profondeur de la couche à laquelle elles appartiennent, sans que ni la grandeur du vase qui les contient, ni sa forme, ni sa position, aient aucune influence.
3. La surface d'un fluide libre est toujours de niveau et siron établit une communication entre un nombre quelconque de vases remplis d'un même fluide, le niveau s'établira dans tous,
quelles que soient d'ailleurs leurs formes et leurs dimensions. ”

“ 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. ”

“ Au contraire, dans les fluides un peu ou fortement visqueux (l’huile, les liquides pâteux, le goudron, etc.) , l’évolution interne des groupes se fait avec lenteur, et il faut un temps plus ou moins appréciable pour que l’état élastique se reconstitue. ”