Chaleur spécifique et chaleur latente de fusion du platine

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Submitted on 1 Jan 1878

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Chaleur spécifique et chaleur latente de fusion du platine

J. Violle

To cite this version:

J. Violle. Chaleur spécifique et chaleur latente de fusion du platine. J. Phys. Theor. Appl., 1878, 7

(1), pp.69-78. �10.1051/jphystap:01878007006900�. �jpa-00237477�

69

CHALEUR SPÉCIFIQUE ET CHALEUR LATENTE DE FUSION DU PLATINE ;

PAR M. J. VIOLLE.

1. La chaleur

spécifique

^du

platine

^a été mesurée à _{i oo,}

8oo,

100o et I 200°, ^{sur du métal} bien pur, dû ^à l’extrême

obligeance

de 31. H. Sainte-Claire Deville.

La chaleur

spécifique

moyenne ^{entre zéro et}

800°,

^déterminée

avec

l’appareil classique

^{de M.}

Regnault,

^a été trouvée

o,0323.

Pour avoir la chaleur

spécifique

moyenne ^{entre zéro et}

800°,

^on

a introduit dans ^un même moufle horizontal le réservoir de por- celaine d’un thermomètre à air de M.

Deville,

^{et un vase en bis-}

cuit contenant la masse de

platine

^{soumise à}

I’expérience ;

^{le moufle}

était chauffé au gaz dans ^un fourneau à double

enveloppe, système

Perrot.

Lorsque

^la

température

^{de tout}

l’appareil

était devenue bien

stationnaire,

^on enlevait le vase contenant le

platine,

^{on re-}

tirait le métal et on le

plongeait rapidement

^{dans une}

éprouvette

en

platine placée,

^{l’orifice en}

^haut,

^au milieu de l’eau du calori- mètre : on fermait

l’éprouvette

^{avec un}

petit

^{couvercle en}

platine.

Quand

^le

platine

^s’était refroidi au-dessous de I00°

(c’est-à-dire

au bout de douze à

quinze minutes),

^on renversait

l’éprouvette

^avec

l’agitateur,

de manière à assurer

l’équilibre

^de

température

^{entre le}

platine

^{et l’eau du} calorimètre.

L’équilibre

n’était finalement atteint

qu’après

^un

temps

^assez

long :

aussi avait-on ^eu soin d’installer le calorimètre dans une enceinte à

température

constante, ^sur le mo-

dèle de celle

qu’a adoptée

^M. Berthelot. La correction de refroi- dissement ^se faisait suivant la méthode

indiquée

^{par M.}

Regnault

et

développée

par M. Pfaundler. Soient v et v’ les vitesses de refroi- dissement du calorimètre avant et

après l’expérience ;

soient 3 la

température

^{au moment du}

mélange

^et

^{~1, .3-2,}

^{~3, ..., ~n} la série des

températures

^observées

jusqu’à

^ce que le refroidissement devienne

régulier,

^étant par

conséquent

^la

première température

^à

partir

de

laquelle

^{on ait !:t11. -}

~n+1

⁼

~n+12013~n+2

⁼⁼

~n+2 2013 ~n+3=

^{... = V’.}

Pendant une

minute quelconque

^de

l’expérience,

le refroidissement du calorimètre est

J. dc Phrs., ^{t. VII.} (Mars 1878.)

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01878007006900

70

a et x étant tous les deux inconnus.

JBlais,

^{si l’on}

désigne

par

~-p,

~-(p-1),...,~-1

^les

températures

^{observées ayant}

l’expérience

que l’on pose

et que l’on pose de méme pour la suite des

températures

^notées

après l’expérience

on aura

d’où

et par

conséquent

ce

qui ^donne,

^{pour les minutes} successives

après

^le

mélange,

Et par ^suinte

où )

^:3-,.

^désigne

^{la somme de toutes les}

températures

observées de

~n-1.

Appliquons

^{cette méthode aux nombres trouvés dans}

^l’expé-

71

rience II du

4 janvier 1877 :

On voit que

ù

La correction est alors

72

Mais

Telle est la variation de

température

^du

calorimètre ;

^{en la multi-}

pliant

par la masse en eau de

l’instrument, I344gr,

I g, ^{on a} la quan- tité de chaleur cédée par le

poids ^{423gr, I4}

^de

platine

^{se refroidis-}

santdeT

à t ( 1 ) .

Pour mesurer la

température ^T,

^{on a} laissé le ballon _{de porce-} laine librement ouvert à l’air sec

pendant

^{toute la durée du chauf-}

f’age ;

^ce

^ballon, qui jaugeait 275cC

^à

^zéro,

^était

^donc,

^{au moment}

où l’on ^a

pris

^le

platine, plein

^{d’air à la}

pression atmosphérique 730mm,9

^{et à la}

température

^{T. Par un}

jeu

convenable du robinet

supérieur

^du

manomètre,

^{on a alors}

supprimé

^la communication

avec

l’atrnosph.ére ; pendant

^le

refroidissement,

^{on a} maintenu le volume du _gaz constant;

l’lnalement,

^{on a}

plongé

le ballon dans de l’eau à

I60,5

^{et mesuré la}

pression

du gaz ^{ramené au} volume initial. On a ainsi les deux états suivants d’une même masse de gaz, ^{en tenant}

compte

d’un volume 3cc

(tubes

^de

communication, partie supérieure

^du

manomètre) qui

^{est resté à la}

température

du laboratoire.

(1) ^La température ^de l’enceinte, ^{mesur ée au} thermomètre plongeant dans l’eau de cette enceinte, ^était 150,5; ^{la formule} x = 03C4201303BD

’1:, -’:

^donne 150,1.

v -v

(2) MM. H. Sainte-Claire Deville et Troost ont montré (Comptes rendus, t. LIX, p. 162) qu’avec ^{un ballon de} porcelaine (et ^sans doute aussi avec un ballon en verre), ^{il faut}

tonir compte d’une double variation de volume : i° la variation passagère représentée

par VokT,k étant le coefticient de dilatation de la matière du ballon, coefficient va-

riabla ^avec la température ^et qu’ils ^{ont mesuré} jusqu’à ^{1500°; 2° une variation} per- manente qui persiste après que le ballon ^{est revenu} à la température ordinaire. Cette deuxième variation, toutefois, devient insensible avec les ballons de Josse quand ^on

73

bn peut

^{donc écrire}

U.sOLl

Il n’est pas inutile de remarquer que la méthode suivie pour dé- terminer les

températures permet

^{dans toute l’étendue des}

expé-

riences des ^mesures exactes à moins de il

près,

^{tout en laissant}

l’avantage

^{de ne} pas exposer le

ballon, lorsqu’il

^est

très-chaud,

^{à des}

excès de

pression capables

de le déformer. Pour évaluer la varia- tion de

température

^ôT

correspondant

^{à une} variation de

pression

donnée

03B4h,

^on

peut négliger

^dans

l’équation

^du

problème

^{les termes}

de correction

qui

n’influent pas sensiblement ^sur la

quantité

^{à éva-}

luer ;

^{on a alors}

simplement,

^en

appelant

^{II la}

pression atmosphé- rique,

^{Il la}

pression

^{finale et a} le coefficient de dilatation de

l’air,

à

I ooo°,

^{H étant}

760mm,

^{Ia est à} peu

près 18omm;

^{on a alors}

Mais les lectures au manomètre ^se font avec un cathétomètre donnant le

io

^de

millimètre; toutefois,

^{comme la}

pression

^atmo-

opère plusieurs fois de suite à une même température, ^tant qu’on n’approche pas trop

du point auquel le ballon a été cuit. Ainsi j’ai observé les volumes suivants d’un même ballon après sept ^{ch3ufIes aux} températures indiquées :

74

sphérique

^ne

peut

^être exactement connue

qu’au -L 1 0 de millimètre,

les

pressions

^{doivent être}

regardées

^{comme mesurées}

à £

^{de mil-}

limètre et par

conséquent

^les

températures

^au

^{o°, 655} près.

L’expérience

^II

du 4 janvier 1877

^conduit

^ainsi,

pour la chaleur

spécifique

moyenne du

platine,

^{entre zéro et}

787°,

^{au nombre}

0,0364.

^{Une autre}

expérience,

^{1 du même}

jour, ^donne,

^{entre zéro}

et

7800, 0,0366.

^{On a donc}

0,0365

pour la chaleur

spécifique

moyenne du

platine

^{entre zéro et}

7840.

La chaleur

spécifique

moyenne ^{entre zéro et i ooo° a été} obtenue

exactement de la même manière. On ^a toutefois introduit ^un chan- gement

important

^{dans une}

partie

^des

expériences.

^{Pour éviter}

l’incertitude

qui

^existe

toujours

^{sur une} correction de refroidisse- ment,

quand

^{même cette} correction est faible

( elle

^ne

dépassait

pas

o°,3

pour ^{un excès} due 1 ⁱ à

12°),

^{on a}

supprimé,

dans certaines

expériences, l’éprouvette

^de

platine

^eu

plongé

directement le

pla-

tine chaud dans l’eau. Il serait

impossible d’opérer

^{ainsi à 3oo ou}

4ooo,

parce

qu’il

^se

produirait

^une

quantité

très-notable de vapeur.

A. r ooo° et

au-dessus,

^{on n’a au contraire aucun}

dégagement

^de

vapeur : le

platine

incandescent traverse l’eau sans en

vaporiser

^une

quantité appréciable

^et,

lorsqu’il

^{est au fond du}

calorimètre.,

^on

peut facilement,

par ^une

agitation convenable,

^{éviter tout accident.}

Mais le

temps

nécessaire pour atteindre la

température

^station-

naire ^se trouve alors réduit de

quinze

^ou

vingt

^{minutes à une frac-}

tion de

minute,

^ce

qui supprime

^à peu

près complètement

^toute

correction de refroidissement. Les résultats de douze

expériences faiues,

les trois

premières

par l’ancienne

méthode,

^{les autres} par immersion du

platine

dans l’eau du

calorimètre,

^{ont été :}

(Ton

o,o3j7

pour la chaleur

spécifique

moyenne du

plaLine

^entre

zéro et I000°.

En

reirplaçant

le four Perrot par ^{un autre} four à double enve-

loppe,

^{chauffe à} l’aide d’un chalumeau

Schloesing,

^{on a} pu fixer ^et

mesurer des

températures

voisines de 12000. Ce four ^à chalumeau

Schl0153sing,

^{construit comme le}

premier,

par ^31.

wiesmegg,

^donne

73 même facilement des

températures très-supérieures à i 9-ool,

^mais

dont la mesure n’a pas ^encore pu être effectuée. Dans les

expé-

riences à 800 et 1000°, les

températures,

^{mesurées au manomètre}

du thermomètre à

air,

^étaient

obtenues,

^comme

je

^l’ai

expliqué plus ^haut,

^{en ralnenant le gaz, tout}

compte

fait des variations de volume du ballon de

porcelaine,

^{au même volume au commen-}

cement et à la fin de

l’expérience,

et notant la variation de pres-

sion ;

^{dans les}

expériences actuelles,

^{on a}

opéré

^et par variation de

pression

^et par variation de

volume;

^la

tempérauure

^{a donc été}

mesurée

chaque

fois de deux manières différentes.

’10ici,

par

exemple,

les nombres relevés le

4

^août

1877.

^Pendant

le

chaunage,

^{l’air sec}

qui remplissait

d’abord le ballon à la

trempé-

rature

17°,4

^{et sous la}

pression 744mm ,4

s’est dilaté sous

pression

constante, de manière ^à

remplir le,ballon

^{et la} branche fermée du manomètre

jusqu’à

la division

526,35,

^ce

qui

donne les deux états successifs de la même masse de gaz.

On a donc

d’oii

Les mesures

qui

caractérisent le deuxième état étant

relevées,

on a ouvert le robinet

supérieur

^du manomètre à l’air _sec, on a

verse du mercure de manière à atteindre la

partie supérieure

^de

la branche fermée : le niveau étant alors le même dans les deux

branches,

^{on a}

supprimé

la communication avec

l’atmosphère

^et

opéré

^{à volume}

variable,

^{comme il a été dit}

plus

^{haut. On a ainsi}

obtenu les mesures suivantes :

76

ce

qui

^donne

d’où

on a

donc, d’après

^{ces deux mesures,}

L’échauffement observé au calorimètre

ayant

^été

14°,33 (cor-

rection faite du refroidissement

qui

intervient pour

o°, 16),

^{on en}

déduit,

_pour ^{la chaleur}

spécifique

moyenne ^{entre zéro et}

II93°,5, 0,0389.

^{On a trouvé de méme :}

o,o388

^à

II68°,

^cette

température

étant donnée _par les deux mesures 1171 ^et

II65;

o,o388

^à

II6S°,

^cette

température

^{étant donnée}

par les

^deux

mesures

II69

^{et 1166.}

Ainsi la chaleur

spécifique

moyenne ^{entre zéro et}

l 1770

^est

0,0388.

Toutes ces mesures se résument fidèlement en là formule sui- vante,

qui peut

^{donc être} considérée comme donnant la chaleur

spécifique

moyenne ^du

platine

^{entre zéro et t}

jusqu’à

^{12000 :}

On en déduit

On a ainsi les données nécessaires pour la ^mesure exacte, par

une

simple expérience calorimétrique,

^{de toute}

température

^com-

prise

^{entre zéro et I200°.}

La chaleur

spécifique

^{vraie du}

latine

^{p à t}

degrés,

^,

dQ dt,

^{dt est, dans}

les mêmes

limites,

77

ce

qui

^donne

II. On ^a mesuré la

quantité

de chaleur cédée par ^Igr de

platine

solide du

point

^{de fusion à zéro. A cet}

^effet,

^{on fondait une cer-}

taine

quantité

^de

platine,

^on

plongeait

^{dans le}

platine

^{fondu un fil}

du même métal contourné en

spirale,

^{et, au moment on la surface}

du bain ^se

solidifiait,

^{on enlevait à} l’aide de ^ce fil une rosette de

platine

solide que l’on

immergeait

dans l’eau du calorimètre. Avec

cinq

^rosettes,

pesant respectivement

on a successivemen t observé les échauffements suivants de l’eau du

calorimètre.,

_pour ^{1 gr de}

platine :

moyenne

La masse en eau du calorimètre étant ici

Io52gr,524,

^{on a}

74", 73

pour la

quantité

de chaleur cédée par ^Igr de

platine

^du

point

^de

f’usion à

i 5°, température

moyenne du

liquide calorimétrique

^dans

ces

expériences ;

^{et, par}

^suite,

^la

quantité

^de chaleur cédée par 1 gr dé

platine

^{solide du}

point

^{de fusion à zéro est}

Si l’on admet que la chaleur

spécifique

^du

platine

^est

représentée jusqu’au point

^de fusion par la formule linéaire donnée

plus ^haut,

il en

résulte,

pour la

tempér ature de fusion

^du

platine,

mais l’accroissement de la chaleur

spécifique

^du

platine

^{avec la}

température

s’accélère ^sans doute au

voisinage

^du

point

^de

^fusion,

le

platine

passant par l’état

pàteux

^avant de devenir

liquide ;

^la

78

température

^{vraie de}

^fusion,

^autant

qu’il

^est

permis

^alors

de parler

d’une

température

^de

^fusion,

doit donc être

quelque

peu infé- rieure au nombre ainsi obtenu.

III. En coulant dans

l’éprouvette

^de

platine

^du calorimètre ^un certain

poids

^de

platine

^{fondu et}

pris

^aussi

près

que

possible

^du

point

^de

^fusion,

^on

peut

^{mesurer la chaleur totale de}

fusion

^du

métal,

c’est-à-dire la

quantité

de chaleur nécessaire pour ^trans- former 1 gr de

platine à

^{zéro en}

platine liquide

^{à la}

température

même de fusion : avec des

poids

de

platine ^fondu,

^{on a observé} successivement les écliauffements suivants de l’eau du

calorimètre,

pour ^ig’ de

platine,

moyenne

La masse en eau du calorimètre

étant,

^{dans ces}

expériences 1345gr,42, on a

pour la chaleur totale de fusion du

platine,

^à

partir

^de

17°, température

moyenne de l’eau du

calorimètre IOIu,85,

et, par

suite,

pour la chaleur totale de fusion ^à

partir

de zéro

Si l’on ^en retranche la

quantité

de chaleur _q nécessaire pour

porter

1 gr de

platine à

^la

température

^de

fusion,

^{on a la} chaleur latente de

fusion

IV. Le

point

de fusion de

l’argent,

^{déterminé au cours de ces}

recherche,

^{sur un} échantillon

d’argent

pur

qu’a

bien voulu ^me

préparer

^M.

Lory,

^a été trouvé

954°, température

sensiblement inférieure à celle que l’on admet ordinairement

d’aprés ^Pouillet,

I000°,

mais bien v oisine du nombre

96o"

donné par M. Edmond

Becquerel (Annales

^de Chitî-iie 1 et de

Physique,

^3e

^série,

^t.

^LXVIII,

p.

49-i43).