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Submitted on 1 Jan 1905
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Détermination de la dilatation du mercure
P. Chappuis
To cite this version:
P. Chappuis. Détermination de la dilatation du mercure. J. Phys. Theor. Appl., 1905, 4 (1), pp.12-17.
�10.1051/jphystap:01905004001200�. �jpa-00240981�
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DÉTERMINATION DE LA DILATATION DU MERCURE;
Par M. P. CHAPPUIS.
Les déterminations l’aites par Regnault (1) de la dilatation du
mercure par la méthode absolue présentent, comme l’a remarqué Broch (2), une lacune assez importante auxtempératures basses, voi-
sines de la température ambiante, pour lesquelles la connaissance de la dilatation estparticulièrementimportante. En effet, surlestrente-
cinq observations qu’a effectuées l’illustre physicien, une seule, se rapportant à l’intervalle de température 10,-640, donne le coefficient moyen à 3 ~°. Toutes les autres ont été exécutées à des températures
moyennes supérieures.
Les progrès réalisés en métrologie permettent aujourd’hui d’abor-
der la détermination de la dilatation du mercure par la méthode relative du thermomètre à poids, qui exige, il est vrai, une connais-
sance exacte de la dilatation de l’enveloppe, mais a, sur la méthode absolue, l’avantage de se prêter mieux à la mesure des températures.
La détermination de la dilatation du mercure par la méthode du thermomètre à poids comprend deux opérations distinctes : la mesure
de la dilatation linéaire de l’enveloppe, de laquelle on déduit la dila- tation cubique, et celle de la dilatation apparente du mercure. Lia dilatation absolue du mercure étant la somme de la dilatation cubique
du réservoir thermométrique et de la dilatation apparente du mer-
cure dans celui-ci, il est facile de voir que, si l’on veut obtenir dans le résultat une précision de l’ordre de un millionième, il est néces-
saire de réaliser dans la détermination de la dilatation linéaire une
précision trois fois plus grande. Dans les expériences, effectuées au
Bureau international des Poids et Mesures, dontje vais donner un ré- sumé (~), j’ai donné tous mes soins à cette mesure, pour laquelle j’ai pu
disposer des installations et des instruments remarquables du Bureau.
Déler1n’ination de la dilatation lineaiî-e du réservoir.
-I~e tube de
verre dur (1) qui devait constituerl’enveloppe du thermomètre à poids
(1) llfénL de l’Acacl. des Sciences, t. XXI, p. 271-328; 1841.
(2) TJ’u.v. et iHérn. du B ll1’eau inte1’national des Poids et J."tlesuJ’es, t. II; 1883.
(3) Dilcctation du ~~zez°cu~°e (Trav. et Méî?2. du Bu/’eau inleJ’nalionaZ des Poids et
ltlesu/>es, t. Xlll j 1903).
(t) Ce verre, fabriqué par la verrerie Guilbert-Nlartin à Saint-Denis, présente
une assez grande fixité de composition et a été généralement adopté en France
pour la construction des thermomètres étalons.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01905004001200
avait les dimensions suivantes : longueur, 106 centimètres; diamètre extérieur, 40 millimètres ; diamètre intérieur, 36 millimètres. A égale
distance des extrémités on avait tracé au diamant deux traits fins, perpendiculaires à l’axe du tube et distants de 1 mètre environ.
La méthode suivie pour la mesure de la dilatation linéaire de ce
tube consiste à comparer à une règle de longueur connue la longueur
détinie par les deux traits tracés sur le tube de verre. Cette mesure se fait en amenant successivement, à plusieurs reprises, le tube et la règle sous les microscopes d’un comparateur. On compare ainsi le tube de verre à la règle un grand nombre de fois, après avoir fait
varier la température du verre dans des limites aussi étendues que
possible, tandis que l’on maintient la température de la règle sensi-
blement constante.
Dans ces mesures, le tube de verre occupait le centre d’une auge
en cuivre rouge à double paroi. L’auge pouvait être portée à diffé-
rentes températures par la circulation de vapeurs d’éther, de chloro- forme, d’alcool ou d’eau. Ces vapeurs, dégagées d’une chaudière, pénétraient d’abord dans la double paroi de l’auge et de son cou-
vercle et passaient de là, par un joint libre, fermé au mercure, dans
le tube de verre qu’elles traversaient dans toute sa longueur, avant
de se rendre au condenseur et de retourner à la chaudière.
Ces dispositions m’ont permis de déterminer les allongements du
tube de verre entre la température ambiante, voisine de 2°, et les températures ’l00°, 781, 60, et 351. Afin de mieux éviter les erreurs
systématiques, je faisais les comparaisons alternativement à la tem-
pérature ambiante et à la température élevée.
Des 53 séries d’observations j’ai déduit l’expression suivante de
la dilatation linéaire du verre dur entre les limites 0" et 100, :
Pour la dilatation cubique, on trouve :
L’étude de la dilatation terminée, je fis fermer à la lampe d’émail-
leur l’une des extrémités du tube de verre. A l’autre extrémité, je fis
souder un tube capillaire, de 1 millimètre environ de diamètre inté-
rieur, calibré et jau~é, portant une division en millimètres. Je cons-
tituai ainsi un grand réservoir thermométrique, dont la capacité
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à 0°, déterminée par des jaugeages au mercure, fut trouvée égale à :
-Détermination de la diLatatio~2 apparente du mercure dans le verre dur.
-Iae réservoir de verre, rempli de mercure pur sous le vide de la pompe, a été placé horizontalement sur deux supports, au centre
d’une ange de cuivre employée antérieurement à la comparaison du
thermomètre à gaz avec les thermomètres à mercure et pouvant ser- vircomme étuve ou comme bain d’eau. Le tube capillaire se prolongeait
horizontalement au dehors de l’auge. Son extrémité, recourbée vers
le bas, plongeait dans un petit vase destiné à recueillir le mercure
écoulé.
La température du bain, qui pouvait être variée à volonté dans de larges limites, était rendue constante et uniforme par une agita-
tion énergique du liquide. On la mesurait à l’aide de quatre thermo-
mètres-étalons disposés symétriquement dans l’auge intérieure autour du réservoir thermométrique
En conséquence de sa grande masse, le thermomètre à poids
ainsi constitué présentait une grande inertie aux variations de la
température. Comme celles-ci ne sauraient être évitées, il eût été
difficile de connaître exactement la température moyenne du réser- voir au moment précis où le vase qui recueillait le mercure écoulé devait être enlevé. Pour remédier à cet inconvénient, j’élevais
d’abord la température du bain de 1° environ au-dessus de celle choisie pour l’expérience, puis je l’abaissais peu à peu, après
avoir enlevé le vase à mercure. Le mercure rentrait alors dans la
partie divisée du tube capillaire, où l’on pouvait observer les fluc- tuations de son volume pendant un temps assez long pour faire dis-
paraître les effets de l’inertie du thermomètre.
On faisait ainsi à chaque température une dizaine d’observations alternatives de la position du ménisque de mercure dans le tube capillaire et de la température du bain, en ayant soin, entre chaque
observation, de comprimer un instant l’air dans le tube capillaire,
de manière à refouler le mercure de quelques divisions. Après la compression, le ménisque revenait lentement en gardant une cour-
bure régulière. On évitait ainsi les effets des courbures variables des ménisques mercuriels.
A la température de la glace fondante, les mesures pouvaient être
simplifiées à cause de la fixité de la température. Les lectures étaient
alors espacées de vingt en vingt minutes; mais, en raison de l’impor-
tance de ce point de départ, j’ai fait plusieurs déterminations du zéro du thermomètres à poids pendant le cours des expériences, afin de
m’assurer qu’aucune perte n’avait eu lieu pendant les mesures, et
de tenir compte des modifications lentes qui auraient pu se pro- duire dans la capacité du réservoir.
Quatre séries d’expériences ont été faites à la température de
100° dans la vapeur d’eau.
Les observations sont résumées dans le tableau suivant, dans lequel T représente la température moyenne de la série et Mr la
somme des masses du mercure contenu dans le vase servant aux
pesées et dans le tube capillaire, au delà du trait 0 de la division :
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Le calcul de ces observations par la méthode des moindres carrés conduit à l’expression suivante de la dilatation absolue du mercure : 1 + K [T] = 1 + 0,000 181 6901’ - 0,000 000 002 0~lTz
- , 0 1 1 S 061,3.
Les erreurs résiduelles qui résultent de la comparaison de cette
fonction avec les observations atteignent dans un seul cas 2 micro- litres, soit 2 millionièmes du volume initial.
-Détermination indirecte de la dilatation du mercure.
-La dilata- tion du mercure peut aussi être déduite des comparaisons effectuées
antérieurement entre les étalons à mercure en verre dur et le ther- nomètre à hydrogène (1), en admettant, pour la valeur de l’intervalle
fondamental, l’aug mentation moyenne de volume du mercure, entre 0° et 1001, résultant des expériences actuelles. Cette méthode sup- pose, par conséquent, l’identité de la dilatation du verre constituant les réservoirs des thermomètres étalons et du thermomètre à poids.
Comme cette identité n’est pas vérifiable, la méthode indirecte ne
peut fournir qu’un contrôle des mesures précédentes, dont elle n’est
pas, d’ailleurs, tout à fait indépendante. Elle présente cependant l’avantage de fournir une expression de la dilatation du mercure
entre des limites un peu plus étendues que les mesures précédentes;
car les comparaisons thermométriques embrassent l’intervalle de la température (- 201) + 100°). Il convient de remarquer que, dans
ces comparaisons, les indications des thermomètres étalons à mer- cure ont été rapportées au zéro pris immédiatement après l’observa-
tion de la température (zéro déprimé), tandis que les observations du thermomètre à poids se rapportent an zéro relevé. Si l’on rap-
porte ces mesures à la même échelle suivant les principes déve- loppés par M. Guillaume dans sa Thermor~2étrie de précision (2) et si
l’on tient compte en outre de la correction de Poggendorff, on obtient
(1) F. CHAPPUIS, Éludes suo le llwJ’rrwrnètJ’e à gaz et compfi»aisoits des thez°mo- naètres à mei-cuî-e (T7av. et Méîn. du Buî-eau des Poids et Mesuî-es, t. VI).
?? /7zercMre (ru. A/z. M MXM s Poz Me.9Mr, t. VI).
(2 Gh.-Ed. GUILLAUME, TheJ>noJnétJ’ie de p7’écision: consulter p. 257, 149, 196,
201 et suiv.
pour la dilatation absolue du mercure l’expression :
J’ai réuni dans le tableau suivant les valeurs calculées de ~1U en
10° par les deux fonctions représentant la dilatation du mer- cure 1 + K (T), 1 + K’ (T), et celles déduites des expériences de Regnault par Wiillner et par Broch.
Ce tableau montre que les résultats obtenus par la méthode relative du thermomètre à poids concordent d’une manière remar-
quable avec les résultats de Regnault.
Dilatation dit nlcrcurc.
SUR LA VITESSE DE DISSOLUTION DES SELS DANS LEURS SOLUTIONS AQUEUSES (1);
Par M. J. SCHURR.
,
I.
-STRIES DE CONVECTION ET FIGUES DE CORROSION
Quand une face cristalline est exposée à l’action dissolvante d’un
liquide, elle se couvre de figures plus ou moins régulières. On con-
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