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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

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