Fusion (physique)

“ La chaleur de fusion d'un corps solide est la quantité de chaleur qu'il faut fournir à l'unité de poids de ce corps amené à la température de fusion pour faire passer ce corps à l'état liquide sans changer sa température. ”

“ Faisons remarquer ici que cette hypothèse explique pourquoi la forme liquide et la forme solide naissent tout à coup, à un moment donné, quand les molécules ont été ramenées à une distance précise : tant que les atmosphères ne se touchent pas, aucune trace de cohésion ne se manifeste ; dès qu’elles s’abordent, la force naît. On comprend aussi pourquoi les températures de fusion et de solidification sont fixes pour un même corps ; ces effets ont lieu au moment précis où les atmosphères, variables avec la température, ont atteint le diamètre voulu.
Qu’est-ce maintenant que l’affinité ? ”

“ On peut se rendre compte de ces faits en admettant que, à partir de l'instant où la température de fusion a été atteinte, la chaleur a été transformée tout entière en travail mécanique qui a servi à détruire les liaisons des molécules du solide pour les rendre libres, pour produire le changement d'état. ”

“ Pour que les particules d'un corps solide puissent se mouvoir librement, il faut qu'il soit luimême à l'état fluide ou liquide, et, pour que celles-là soient à même de s'arranger régulièrement ou de cristalliser, il faut que le corps puisse reprendre la forme solide lentement, sans obstacle et sans interruption.
l8p. On liquéfie un corps au moyen de la dissolution et de la fusion, et on le fait cristalliser au moyen de l'évaporation et d'un refroidissement lent, ou d'une extraction graduelle du dissolvant à l'aide de l'affinité chimique. ”

“ Nous savons déjà que, lorsque les corps s'échauffent, ils se dilatent. Il arrive un moment où les vibrations de plus en plus rapides arrivent à vaincre la force d'adhésion des molécules, et certains corps passent de l'état solide à l'état liquide. Ce phénomène s'appelle la fusion.
Sous pression constante, la température à laquelle les corps fondent, qu'on appelle leur point de fusion, est invariable. ”

“ Cette masse, dont le pivotement établit l'équilibre de pesanteur dans toutes les parties de son volume, étant fixée au centre de l'univers, est le sommet de la fusion vers lequel remontent tous les objets nageant dans cette fusion, n'importe de quel point ils partent; parce que, n'importe la position où on placerait le volume de glace dans lequel cette fusion est établie, la surface de ce foyer serait toujours l'endroit où cette fusion serait plus légère ”

“ Fusion. — Densité, coefficient de dilatation et variation de volume à la fusion des métaux alcalins ; par M. Louis Hackspill 259 — Sur la chaleur moléculaire de fusion ; par M. E. Baud 1480 G Gaz. — Sur la théorie cinétique des gaz et la réalisation d’un rayonnement matériel d’origine thermique ; par M. L. Dunoyer 592 — Sur les gaz dégagés des parois des tubes de verre, de porcelaine et de silice ; par M. Marcel Guichard 876 Voir Aciers, Aérodynamique, Combustion, Ions, Mélanges. Gaz rares. — Voir Chimie analytique, Physique du globe, Spectrophotométrie. Géodésie. ”

“ IL n’est donc point étonnant que l’électricité, en apportant les particules métalliques et les déposant tout près l’une de l’autre, en construise un métal solide tel que nous l’aurait donné la fusion ; car si l’on y réfléchit bien, la fusion n’est aussi qu’un moyen d’exclure tout intermédiaire entre les particules du corps, et par suite de leur permettre d’exercer leur attraction mutuelle au moment où la chaleur se retirera. ”

“ Il est encore évident, par ce que nous avons dit, que la fusion veut être faite dans les vaisseaux fermés, quand on lui soûmet les métaux imparfaits & les demi métaux. Sans cette précaution le mouvement qui leur est imprimé, leur enleve tout-au-moins le principe du feu ; Voyez Calcination. C’est ce mouvement qui constitue la fluidité ; & c’est ici que l’art l’emporte sur la nature. Ce n’est pas qu’elle n’ait bien la puissance de produire une fusion ou quelque chose d’approchant, & même une réduction, c’est-à-dire d’unir le principe matériel du feu à la terre, qui constitue un métal avec lui. ”

“ La masse en fusion se compose d'un grand nombre de corps, dont plusieurs nous sont inconnus, et qui se rangent en zones différentes, suivant leur pesanteur spécifique, le plus lourd occupant le point central. ”

“ Mais la fonte, si elle n’a subi qu’une seule fusion, est rarement assez homogène, et c’est au moyen d’une deuxième fusion qu’on l’épure, qu’on la raffine, en la débarrassant de ses derniers dépôts terreux. ”

“ L'assimilation par la fusion est une des lois fondamentales de la fécondité successive et universelle de la nature, car toute fécondité est le résultat d'un fusionnement : la terre avec l'eau, l'air, le calorique et les gaz pondérables et impondérables; ceux-ci avec les animaux, comme ces derniers avec l'être humain. Chaque être absorbe et s'assimile une partie de lui-même qui est absorbée par les autres êtres. ”

“ Pressentir et annoncer avec une netteté si précise des faits qui n'appartiennent qu'à l'avenir , quelle marque plus grande de génie! les annales des sciences en offrent-elles beaucoup de pareilles ? Et les prévisions de Newton sur la nature composée de l'eau, de Bichat sur la céreuse du viscère encephalique, si justement admirées, sont-elles plus admirables?
Ce n'est pas tout. La température de la fusion, fournit encore à M, Robin , une base solide pour une classification nouvelle des corps simples; et de cette classification il déduit toutes leurs propriétés et physiques et chimiques. ”

“ Ainsi nous pouvons présumer que l’intérieur de la terre est rempli d’une matière à peu près semblable à celle qui compose sa surface. Ce qui peut achever de nous déterminer en faveur de ce sentiment, c’est que dans le temps de la première formation du globe, lorsqu’il a pris la forme d’un sphéroïde aplati sous les pôles, la matière qui le compose étoit en fusion, et par conséquent homogène et à peu près également dense dans toutes ses parties, aussi bien à la surface qu’à l’intérieur. ”

“ Cette masse enflammée, telle pesante qu'elle puisse être, est fixée au milieu de l'univers, non pas parce que la fusion la soutient, mais parce que cette fusion lui offrant la même chance de chute dans tous les sens, elle est forcée de rester au centre de toutes ces chutes , comme un corps qui, sollicité ou tiré également dans tous les points de sa surface, ne peut être entraîné par aucun de ces points. ”

“ On a produit bien des hypothèses pour expliquer la source et l'origine de la matière même en fusion. Dans quelques-unes des théories proposées, on attribue la chaleur à des causes chimiques, dans d'autres à des causes mécaniques ; quelques-unes enfin supposent que cette chaleur est le résidu de la chaleur que la terre possédait à l'origine, si, comme il semble probable, il fut un temps où elle était à l'état de fusion. Mais négligeant ces questions si controversées, bornons-nous à remarquer qu'il existe incontestablement une source de chaleur dans la terre qui s'étend sous nos pieds. ”

“ On ne peut concevoir la fusion d’une substance métallique, d’une substance sulfureuse, par exemple, qu’autant que l’action du calorique en sépare les molécules. Autrement, ce ne serait qu’une masse frittée, qui ne fondrait pas, et ne cristalliserait pas.
Les terres, ou prises séparément, ou unies plusieurs ensemble, peuvent également être soumises à l’action du feu ; si la chaleur n’est pas assez considérable, on n’aura qu’une espèce de fritte qui ne s’agglutine pas. Mais si la chaleur a plus d’intensité, il y a fusion. ”

“ Étant persuadé de ces effets, on peut concevoir qu'aussitôt qu'un éclat est détaché du soleil et lancé par le mouvement de rotation de cet astre, il s'en éloigne plus ou moins vite, selon son poids, sa dimension, la cause qui le détache, et la résistance qu'oppose à son volume la compacité progressive de la fusion ”

“ Si à une température fixe on exerce un effort puissant sur un solide en laissant à ses élémens toute liberté pour s’échapper par une voie déterminée, on favorise en réalité le mouvement relatif des molécules, on les aide à s’affranchir de leurs liens réciproques ; en un mot, on abaisse le point de fusion. ”

“ Mais nous savons, ou croyons savoir, de plus que les anciens, que le feu, ou si vous aimez mieux la chaleur, n'a pas sa source seulement dans le soleil. On suppose aujourd'hui que notre globe terrestre flotta d'abord dans l'espace, à l'état de grosse goutte de substance en fusion, fluide comme du plomb fondu; que la surface seulement s'est refroidie et a formé croûte, tandis qu'au-dessous, à une vingtaine de lieues de profondeur, la fusion, la fluidité existe encore. Cette opinion s'appuie sur ce fait que plus on creuse et plus on trouve une température élevée ”

“ En chauffant un prisme de fonte, il se produit un premier effet, c'est celui de dilatation; en portant la température à un degré plus élevé, l'effet de fusion se produit. L'action de la chaleur cessant, la fonte se solidifie, et on peut même la mouler suivant sa forme primitive. Après le refroidissement complet, le prisme a repris ses dimensions premières, avec toutes ses autres propriétés; son poids et sa composition n'ont pas changé; le corps n'a subi que des effets physiques. ”

“ Comparons les effets de cette consolidation du globe de la terre en fusion à ce que nous voyons arriver à une masse de métal ou de verre fondu, lorsqu'elle commence à se refroidir : il se forme à la surface de ces masses des trous, des ondes, des aspérités; et au-dessous de la surface il se fait des vides, des cavités, des boursouflures, lesquelles peuvent nous représenter ici les premières inégalités qui se sont trouvées sur la surface de la terre et les cavités de son intérieur ”

“ Il doit en être de même pour les autres planètes, car les mouvements circulaires dans leur matière en fusion sont une conséquence nécessaire des mouvements inhérents aux divers corps qui, en s'agglomérant autour des grands centres d'attraction, ont formé les planètes. ”

“ Pour comprendre le mouvement ascensionnel d'un éclat, il faut se rappeler que la chaleur étant lancée plus loin et avec plus de force du milieu de la hauteur du soleil, fait prendre à la fusion une forme lenticulaire; qu'en raison de cette forme, chaque région de la fusion doit être considérée comme composée de deux calottes sphéroïdes, ayant chacune un peu moins de hauteur qu'une demi-sphère, ce qui donne à la surface intérieure de chaque couche, et à sa surface extérieure, une courbure brisée, dont l'arête, formée par le jet principal, est vis-à-vis le centre du soleil. ”

“ En attendant que ces difficultés soient levées, il n’en restera pas moins pour constant que la fusion est ce changement qui arrive à un solide : en conséquence de l’action du feu qui pénetre son aggrégation, la rompt, & imprime son mouvement à ses molécules intégrantes qu’il fait rouler les unes sur les autres. ”

“ Ces faits prouvent que la fusion et la sublimation ne font cristalliser ces diverses substances que parce qu’elles en désunissent les molécules, les réduisent à leur état naissant, et les mettent à même d’obéir aux lois des affinités pour se rapprocher et se combiner. ”

“ Cette différence tient au principe que j’ai donné : le feu, par sa vitesse ou par son volume, produit des effets tout différents sur certaines substances telles que la mine de fer, tandis que sur d’autres substances, telles que la pierre calcaire, il peut en produire de semblables. La fusion est en général une opération prompte qui doit avoir plus de rapport avec la vitesse du feu que la calcination, qui est presque toujours lente, et qui doit, dans bien des cas, avoir plus de rapport au volume du feu ou à son long séjour qu’à sa vitesse. ”

“ La fusion consiste à rendre liquide, à l'aide du calorique, un corps solide. Il y a deux espèces de fusion : l'une, où le feu agit seul,
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et que l'on appelle ignée ; l'autre, où il agit à l'aide de l'eau, et qui est à la fois ignée et aqueuse, mais que, pour abréger le langage, on appelle simplement aqueuse. On se sert de la fusion ignée toutes les fois qu'il s'agit de séparer un corps fusible d'un autre qui l'est moins, ou qui ne l'est pas du tout, soit seulement dans le but de l'isoler, soit pour l'obtenir sous une autre forme. ”

“ Les métaux entrent en fusion, c'est-à-dire commencent à fondre. Fonte se dit relativement au résultat, à l'effet produit par l'action, à la nature de l'objet qui a été soumis à la fusion : on fait des ouvrages en fonte, on jette un statue en fonte, et l'on veille à ce que la fusion se fasse bien. ”

“ Comme l'affinité d'un métal avec un autre est augmentée par la chaleur, il suffit d'amener celui qui a le point de fusion le plus élevé à une température égale ou approchant du point de fusion du plus fusible. Si on dépasse ce point de fusion de quelques degrés, en chauffant les deux parties ensemble, la soudure coulera dans la direction des points où la température est la plus élevée. ”

“ Si donc en réalité la matière en fusion, plus volumineuse et plus dense, vient à changer de figure, ce changement sera indiqué par une. modification dans la forme générale de l'enveloppe. Mais eu égard à la structure pour ainsi dire imbriquée et par écailles de cette dernière, le mouvement général se traduira par des effets locaux de diverses natures. Ici un grand plateau, horizontal ou incliné, tournant autour d'un
axe donnera lieu à un exhaussement d'un côté, à un affaissement de l'autre ”

“ VI. — J’ai fait quelques expériences pour reconnaître combien il faut de temps aux matières qui sont en fusion pour prendre leur consistance, et passer de l’état de fluidité à celui de la solidité ; combien de temps il faut pour que la surface prenne sa consistance ; combien il en faut de plus pour produire cette même consistance à l’intérieur, et savoir par conséquent combien le centre d’un globe, dont la surface serait consistante et même refroidie à un certain point, pourrait néanmoins être de temps dans l’état de liquéfaction. ”