MANUEL GÉNÉRAL DE L'INSTRUCTION PBIMAIRE - INRP
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10 PHYSIQUE EXPÉRIMENTALE : COURS COMPLEMENTAIRE 8 Oct. 32<br />
Dilatation des liquides.<br />
Matériel. — 1° Ballon en verre do 500 cm® surmonté<br />
d'un tube fin (schéma I), rempli d'eau<br />
colorée jusqu'à a. — 2° Un tube en verre A et un<br />
autre tube B de même capacité en aluminium contiennent<br />
de l'alcool coloré et sont surmontés chacun<br />
d'un tube très fin avec repère, schéma II.— 3°<br />
Grand cristallisoir, eau chaude.—4° Alcool coloré,<br />
mercure. — 5° Gros tube en aluminium, 3 cm do<br />
lillalaiion, du. vase -<br />
I<br />
Alcool oa<br />
meram<br />
}crrg>»<br />
aUimininqp<br />
\ 0 M /<br />
II<br />
Alcool<br />
diamètre et 9 à 10 cm de hauteur, surmonté d'un<br />
thermomètre et d'un tube fin (schéma III) avec<br />
bande graduée en demi-centimètres collée au tube<br />
rempli d'alcool. — 0° Une éprouvette contenant<br />
3 liquides de densités différentes et non miscibles.<br />
— 7° Un tube à essais contenant de l'alcool; dans<br />
ce tube plongent 2 thermomètres, l'un, le réservoir<br />
tout au fond ; l'autre, le réservoir à la partie supérieure<br />
de l'alcool.<br />
I. Plan. — a) Les liquides se dilatent sous<br />
l'action de la chaleur.<br />
OSERVATIONS. — Prenons l'appareil représenté<br />
par le schéma I; assurons-nous que le niveau du<br />
liquide coïncide exactement avec le repère a.<br />
Plongeons-le dans l'eau chaude du cristallisoir.<br />
1° Le niveau descend en b. — 2°, Il remonte<br />
au repère, le dépasse et arrive en c.<br />
Pourquoi le liquide est-il descendu? Pourquoi, la<br />
dilatation du vase étant en avance sur celle du<br />
liquide, le niveau de celui-ci remonte-t-il aussi rapidement<br />
?<br />
CONCLUSION.—Les liquides se dilatent plus que<br />
les solides.<br />
DISCUSSION. — Le volume compris entre a et b ne<br />
représente donc pas la dilatation exacte du liquide,<br />
c'est sa dilalalion apparente. La dilatation exacte,<br />
appelée dilalalion absolue, est égale à la somme de<br />
la dilatation apparente et de la dilatation du va$e.<br />
b) La dilatation apparente d'un liquide<br />
dépend : 1° de la nature du liquide, 2° de la<br />
nature du vase.<br />
Expérience I. — Plonger 2 tubes de verre comme<br />
celui de la figure II dans l'eau chaude; l'un contient<br />
du mercure, l'autre le même volume d'alcool.<br />
Le niveau de l'alcool est rapidement plus élevé<br />
que celui du mercure.<br />
Expérience II. — Plonger un tube de verre A et<br />
un tube d'aluminium B (schéma II) contenant tous<br />
deux le même volume d'alcool dans l'eau chaude.<br />
OBSERVATIONS. — Dans cette expérience, on sa<br />
heurte à une difficulté; à cause de la bonne conductibilité<br />
de l'aluminium, le liquide de B s'échaulTo<br />
plus rapidement que celui de A et le niveau monte<br />
plus vite en B qu'en A au début de l'expérience;<br />
mais quand les 2 liquides sont à la même température,<br />
le niveau est plus élevé en A qu'en B.<br />
CONCLUSIONS.—a) Mêmes liquides, même volume;<br />
b) la différence des phénomènes provient donc do<br />
la nature de la matière des vases employés. Donc :<br />
Dos liquides différents ont des dilatations absolues<br />
différentes. Un même liquide a des dilatations<br />
apparentes qui dépendent du vase qui le contient.<br />
DÉFINITION. — Le coefficient de dilalalion absolue<br />
d'un liquide est te nombre qui mesure la dilalalion<br />
absolue de l'unité de volume pour une élévation de<br />
température de 1°.<br />
Expérience III. — Cette définition exige que<br />
la dilatation soit proportionnelle à l'élévation de<br />
température.<br />
Plongeons l'appareil représenté par le schéma III<br />
dans l'eau chaude, mais dont la température ne<br />
dépasse pas 70°; on fait les constatations suivantes:<br />
Degrés du thermomètre Division de la bande<br />
18" I<br />
19 2<br />
20 3<br />
21 4<br />
22 5<br />
Donc la dilalalion apparente de l'alcool est régulière;<br />
on dit qu'elle est proportionnelle à l'élévation<br />
de température; pour la dilatation cubique des<br />
solides, il en est de même; nous en concluons que la<br />
dilalalion absolue d'un liquide est directement proportionnelle<br />
à l'élévation de température.<br />
c) Conséquence des remarques précédentes:<br />
Densité. — Problème. — La densité du mercure<br />
à0°est 13,59,quelle est sa densité à 300°? Coefficient<br />
de dilatation 0,00018.<br />
13 kg 59 représentent la masse de 1 dm 3 de mercure<br />
à 0°; à 300° cette masse de mercure occupe un<br />
volume de : 1 dm 3 + 0,00018 x 300 = 1 dm' 054.<br />
13 59<br />
Masse de 1 dm 5 de mercure à 300° : , ' =12,89.<br />
1,054<br />
CONCLUSION. — Quand on chauffe un liquide, sa<br />
densité diminue.<br />
OBSERVATIONS. — a) Constater la surperposition<br />
des liquides de densité différente. — b) Plonger le<br />
tube à essais contenant de l'alcool dans l'eau<br />
chaude; le thermomètre le plus élevé indique une<br />
élévation de température plus rapide que l'autre.<br />
Pourquoi?<br />
II. Problèmes. — a) Dans un ballon plongé dans<br />
la glace fondante, on met de la benzine jusqu'en A.<br />
Plongé dans l'eau à 40°, il se fixe en C. La distance AC<br />
est 24cm., la section du tube est 0cm*25. Le volume<br />
du ballon jusqu'en A est 108 cm 3 à 0°. Quel est lo<br />
coefficient de dilatation apparente de la benzine<br />
dans le verre? Le coefficient de dilatation cubique<br />
du verre étant 0,000024, quel est le coefficient de :<br />
dilatation réelle de la benzine? (ESCAL).<br />
Dilatation apparente : 0 cm 3 25 x 24 = 6 cm 3 .<br />
Coefficient de dilatation apparente :<br />
6 = 1<br />
108 x 40 — 720*<br />
Dilatation du verre :<br />
0,000024 x 108 x 40 = 0 cm 3 10368.<br />
Dilatation absolue de la benzine : 6 cm', 10 368.<br />
Coefficient de dilatation réelle :<br />
6.103G8<br />
— = O 00141.<br />
108x 40 u ' uu,t,1><br />
b) Représenter par un graphique le phénomène<br />
de la dilatation de l'alcool observé avec l'appareil<br />
de la figure III. E. VENGEON,<br />
Protcssour de C. G.<br />
NOUVEAUTÉ. GAUTII!ER <strong>DE</strong>SCHAMPS-AYMARD. Histoire de France. c °""o É ye' 5.80