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L’École normale de l’an III. Vol. 3, Leçons de physique, de chimie, d’histoire naturelle

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Étienne Guyon

Leçons de physique d'Haüy

Neuvième leçon

11 germinal/31 mars

Texte intégral

1Les propriétés des corps que nous avons parcourues jusqu’ici sont ou générales pour tous ces corps, ou du moins communes à un certain nombre d’entre eux ; et si nous les avons considérées plus spécialement par rapport à quelques substances, c’est parce que leurs effets y étaient plus sensibles ou accompagnés de circonstances plus dignes d’attention.

2Nous allons maintenant reprendre successivement certains corps ou certains agents particuliers qui ont une influence remarquable dans les phénomènes de la nature.

3Le premier de ces corps est l’air atmosphérique. Ici un intérêt personnel se mêle à celui que la science inspire par elle-même, pour nous solliciter vers l’étude de ce fluide, au milieu duquel nous sommes continuellement plongés, qui agit sur nous de tant de manières différentes, et auquel nous sommes redevables à la fois et de la conservation de notre vie, et de ce qui en fait un des principaux agréments, puisque c’est à lui que nous confions d’abord nos pensées, pour les transmettre à nos semblables avec la parole qui en est le signe.

4Toutes les connaissances relatives à la composition intime de l’air si longtemps regardé comme une substance simple sont du ressort de la chimie. Nous ne l’envisagerons que dans son état naturel, et nous ramènerons à trois points de vue ce que nous avons à en dire. Le premier nous offrira les propriétés dont il jouit le plus constamment, telles que sa pesanteur et son élasticité : le second comprendra celles qui résultent de sa dilatation par une surabondance de calorique et de son union avec l’eau dont il est le dissolvant. Le troisième a pour objet ce mouvement particulier de vibration à l’aide duquel l’air devient le véhicule du son.

  • 1 Galilée. Discorsi e dimostrazioni matematiche..., op. cit., Première journée.

5Galilée1, dont le nom se présente comme de lui-même toutes les fois qu’il s’agit des premières recherches sur la pesanteur, avait vérifié celle de l’air, qui était niée presque généralement avant lui, quoiqu’elle eût été reconnue par quelques philosophes de l’Antiquité. Ce célèbre physicien, ayant injecté de l’air dans un vaisseau de verre, de manière qu’il y restât comprimé, trouva que le vaisseau pesait davantage, que quand l’air y était dans son état naturel. Il chercha même, par une autre expérience, la pesanteur de ce fluide comparée à celle de l’eau ; mais il la trouva seulement dans le rapport de 400 à l’unité, beaucoup trop faible, comme nous le verrons dans l’instant.

  • 2 Otto von Guericke (1602-1686). Voir O. de Guericke, Experimenta nova, ut vocantur magdeburgica, de (...)

6On ne connaissait point encore la machine pneumatique. C’est à Otto de Guericke2, consul de Magdebourg, que nous sommes redevables de l’invention de cette belle machine, qui n’a pas, comme les autres, un rang à part dans la physique expérimentale, où on la trouve presque partout.

7En se servant de cet instrument, on a constaté la pesanteur de l’air, par une expérience très simple, qui consiste à peser d’abord un ballon plein d’air, puis à le peser de nouveau, après y avoir fait le vide : on s’aperçoit d’une diminution sensible dans le poids du ballon.

  • 3 Il s’agit de Jean-André Deluc (1727-1817). Signalons en particulier son ouvrage : Introduction à l (...)
  • 4 R.-A. Ferchault de Réaumur, op. cit., deuxième leçon, 1730 et 1731.

8On a cherché aussi à déterminer avec précision la pesanteur spécifique de l’air. Suivant les résultats de Deluc3, le rapport entre les poids de l’air et de l’eau distillée, à la température de zéro du thermomètre ordinaire, par une pression moyenne de 28 pouces de mercure, est celui de 1 à 760 ; et d’après les expériences de Lavoisier, le pouce cube d’air, pris à 10 degrés de Réaumur,4 pèse 0,46005 grains ; et le poids d’un pied cube du même fluide, est d’1 once, 3 gros et 3 grains.

9La pesanteur de l’air une fois reconnue, il semble qu’il n’était pas difficile d’apercevoir que c’était à la pression de ce fluide qu’était due l’ascension de l’eau dans les corps de pompe. Mais il a fallu pour amener là les physiciens, une de ces observations inattendues, faites pour exciter dans les esprits cette espèce d’inquiétude et d’agitation favorable aux découvertes.

  • 5 Galilée. Discorsi e dimostrazioni matematiche..., op. cit., 1638, Première journée.
  • 6 Evangelista Torricelli (1608-1647), Opere, G. Loria et G. Vassura (éd.), 4 vol., Faenza, I-III, 19 (...)

10On se rappelle que les anciens philosophes, quand on leur demandait pourquoi l’eau montait dans les pompes, se tiraient d’affaire, en répondant que la nature avait horreur du vide ; ce qui n’était autre chose qu’une manière pompeuse et imposante d’avouer qu’ils n’en savaient rien. Des fontainiers italiens, s’étant avisés de vouloir faire des pompes aspirantes, dont les tuyaux avaient plus de 32 pieds de hauteur, remarquèrent avec surprise que l’eau refusait de s’élever au-dessus de cette limite. Ils demandèrent à Galilée5 l’explication de ce fait singulier, et l’on prétend que ce philosophe pris au dépourvu, répondit que la nature n’avait horreur du vide que jusqu’à 32 pieds. Torricelli6, disciple de Galilée, ayant médité sur le phénomène, conjectura que l’eau s’élevait dans les pompes par la pression de l’air extérieur, et que cette pression n’avait que le degré de force nécessaire pour contrebalancer le poids d’une colonne d’eau de 32 pieds.

11Il vérifia cette conjecture par une expérience dont la physique lui a doublement obligation, parce qu’en servant à mettre en évidence une découverte importante, elle nous a procuré le baromètre. Torricelli vit le mercure s’arrêter à 28 pouces dans un tube de verre disposé comme celui de cet instrument ; et la hauteur dont il s’agit étant à celle de 32 pieds dans le rapport inverse des densités de l’eau et du mercure, il en conclut que le phénomène appartenait à la statique, et que c’était réellement, comme il l’avait deviné, la pression de l’air qui déterminait l’eau ou le mercure à s’élever jusqu’à ce qu’il y eût équilibre.

  • 7 Il s’agit du père Marin Mersenne (1588-1648). Correspondance du père Marin Mersenne, 16 vol., Pari (...)
  • 8 Sur l’ensemble des expériences de Pascal, voir Pascal, Œuvres complètes, J. Mesnard (éd.), Paris, (...)

12Ceci se passait en 1643. L’année suivante, la nouvelle de l’expérience de Torricelli se répandit en France par une lettre écrite d’Italie au père Mersenne7. L’expérience fut faite de nouveau en 1646, par Mersenne et Pascal ; et celui-ci imagina, en 1647, un moyen de la rendre encore plus décisive, en la faisant à différentes hauteurs. Il invita en conséquence son ami Périer à la répéter sur la montagne du Puy-de-Dôme et à observer si la colonne de mercure descendait dans le tube, à mesure qu’on s’élèverait davantage. On voit par la lettre de Pascal à Périer, où il semble éviter de nommer Torricelli, qu’il n’avait pas encore tout à fait renoncé à la chimère de l’horreur du vide, et qu’en convenant que cette horreur n’était pas invincible chez la nature, il n’osait assurer qu’elle n’eût pas lieu dans quelques circonstances. Le plein succès de l’expérience acheva de le désabuser. Mais cette expérience n’était que confirmative de celle de Torricelli, et ajoutait seulement un rayon de plus au trait de la lumière qui en était sorti8.

13La pression de l’atmosphère sur une surface donnée étant à peu près la même qu’exercerait sur cette surface une colonne d’eau de 32 pieds de hauteur, on a calculé, d’après cette donnée, l’effet de la pression dont il s’agit, par rapport à un homme de moyenne grandeur, et on a trouvé qu’elle équivalait à un poids de 33 600 livres : voilà le poids dont étaient chargés les anciens philosophes, qui niaient sérieusement la pesanteur de l’air.

14Les détails relatifs à la construction du baromètre trouvent naturellement ici leur place. Cet instrument, ramené à sa plus grande simplicité, consiste dans un tube de verre de plus de 30 pouces de hauteur, et scellé par le haut. On remplit ce tube de mercure, que l’on a soin de faire bouillir pour le purger d’air ; puis en tenant le doigt appliqué sur l’orifice inférieur, on renverse le tube, et on le plonge par le même côté dans une cuvette de verre, où l’on a versé pareillement du mercure. On retire le doigt, et l’on voit à l’instant le mercure descendre dans le tube, à la hauteur d’environ 28 pouces. On applique ensuite le tube avec sa cuvette sur une planche divisée en pouces et en lignes, entre 26 et 29 pouces, à partir du niveau que donne le mercure renfermé dans la cuvette. On a ainsi un moyen d’observer les variations que subit la pression de l’air, en vertu des causes d’où dépendent les phénomènes de la météorologie, dont nous parlerons dans une autre séance.

15Cette construction est sujette à une imperfection qui empêche que les mouvements de la colonne de mercure, estimés d’après les indications de l’échelle, ne soient exactement proportionnels aux différentes pressions de l’air. Car, à mesure que cette colonne monte ou descend, elle détermine une petite portion du mercure que renferme la cuvette, à passer dans le tube ou à rentrer dans cette cuvette, ce qui fait varier la position du niveau ; en sorte qu’il ne répond pas constamment au zéro de l’échelle, qui est cependant le terme de départ auquel se rapporte l’observation de la hauteur à laquelle répond l’extrémité de la colonne sur la même échelle. Cette imperfection est d’autant moins sensible, que la cuvette a plus de largeur vers l’endroit de la ligne de niveau. On a imaginé différents moyens, pour la faire disparaître. Par exemple, dans certains baromètres, on a rendu l’échelle mobile dans le sens de sa hauteur : de manière qu’à l’aide d’une vis de rappel, on est toujours le maître de ramener la ligne de niveau à se trouver exactement vis-à-vis le zéro de l’échelle. On substitue alors à la cuvette une portion du tube même de l’instrument recourbé par sa partie inférieure, la variation sensible de niveau qui en résulte, pouvant toujours être corrigée par le mouvement de l’échelle. D’autres physiciens emploient une seconde cuvette d’une plus grande capacité, et remplie en partie de mercure, dans laquelle la cuvette du baromètre est entièrement plongée. Lorsqu’on veut faire une observation, on élève le baromètre avec cette cuvette au-dessus du mercure environnant ; et comme alors cette cuvette se trouve toujours pleine, la ligne de niveau donnée par la surface supérieure du mercure qu’elle contient, conserve une position fixe par rapport à la graduation.

16On voit par ce qui précède que l’échelle du baromètre a une tout autre base que celle du thermomètre. Les mouvements de la liqueur du thermomètre se mesurent en parties proportionnelles à la distance entre les deux limites données par l’observation ; ils diffèrent dans les divers thermomètres, quoique par des degrés semblables, quand les circonstances sont les mêmes. Dans le baromètre au contraire, où il n’y a qu’un terme fixe, savoir le niveau qui s’établit de lui-même dès le premier instant, la hauteur de la colonne se mesure d’une manière absolue ; et elle augmente ou diminue par des degrés égaux, dans les différents baromètres soumis aux mêmes variations de l’atmosphère.

17Le baromètre est encore une des mesures de quantités placées dans les alentours du système décimal appliqué aux mesures républicaines, et que ce système appelle naturellement à lui. Les pouces et les lignes doivent disparaître de son échelle, pour faire place aux centimètres et aux millimètres. A l’avenir les limites des variations de la colonne, qui répondent à l’espace, compris à peu près entre le vingt-sixième et le vingt-neuvième pouce, répondront l’une à 70 et l’autre à 78 centimètres, depuis la ligne de niveau, ce qui fait 8 centimètres pour le champ de l’observation.

  • 9 R. Boyle, New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air and its Effects, Lon (...)
  • 10 E. Mariotte, De la nature de l’air, Paris, 1679. Sur ces questions, voir l’ouvrage collectif Mario (...)

18L’élasticité de l’air, dont nous allons maintenant nous occuper, est constatée par diverses expériences très connues. Dans la fontaine de compression, le ressort de ce fluide, en se débandant contre l’eau, devient capable de la lancer à une hauteur de 25 à 30 pieds. Mais l’expérience la plus intéressante qui soit relative à cet objet est celle de Boyle9 et de Mariotte10, pour faire voir que l’air se resserre à peu de choses près dans le rapport des poids dont il est chargé. Ces sortes d’expériences méritent d’être préférées, parce qu’elles ne se bornent pas à prouver l’existence d’un phénomène, mais qu’elles nous font connaître encore comment il existe en déterminant la loi à laquelle il est soumis.

19On prend un tube de verre recourbé, dont la branche la plus courte, qui doit être partout d’une égale épaisseur, a environ douze pouces de hauteur, et a été scellée hermétiquement à son extrémité. L’autre branche, qui est ouverte, a au moins 8 pieds de hauteur. Le tout est fixé sur une planche qui porte une échelle de division adaptée aux deux tubes. On fait d’abord couler un peu de mercure dans la partie recourbée, pour avoir une ligne de niveau, et l’on compte le nombre de degrés compris entre cette ligne et l’extrémité supérieure de la branche la plus courte. Dans cet état de choses, l’air qui occupe cette branche fait équilibre par son ressort à la pression de la colonne d’air atmosphérique qui descend dans l’autre branche, et dont l’action se transmet au moyen du mercure renfermé dans la courbure inférieure. Cette pression, ainsi que nous l’avons vu, est égale à celle d’une colonne de mercure d’environ 28 pouces de hauteur. On verse ensuite du mercure dans la branche la plus longue, et en même temps l’air se resserrant dans l’autre branche, par l’excès de pression qui en résulte, permet au mercure de s’élever dans cette branche, jusqu’à ce qu’il y ait encore équilibre. On mesure alors d’une part la longueur de cette colonne d’air comprimé, et de l’autre l’excès de la colonne de mercure renfermée dans la branche la plus longue, sur celle qui occupe la plus courte. Supposons, pour plus de simplicité, que cet excès soit de 28 pouces. On trouve que, dans ce cas, la colonne d’air comprimée est réduite à la moitié de la hauteur qu’elle avait avant qu’on eût introduit le mercure. Or cette colonne est chargée d’un poids double du premier, puisque l’on a ajouté une pression de 28 pouces de mercure à la pression équivalente de l’air atmosphérique, qui n’est pas censée avoir diminué, attendu que l’on peut négliger la petite différence qui résulte de ce que les 28 pouces qui terminent inférieurement cette colonne sont actuellement occupés par le mercure. En général, si l’on prend le rapport entre la première pression due à la colonne de l’atmosphère, et une autre pression quelconque exercée par cette même colonne et par le mercure surajouté, les espaces correspondants, occupés par l’air comprimé, seront entre eux dans le rapport inverse ; d’où l’on voit que l’air se contracte, ainsi que nous l’avons dit, à proportion des poids qui le compriment. Si l’on retire ensuite du mercure, à plusieurs reprises, l’air s’étendra par son ressort, et les espaces qu’il occupera successivement en sens contraire, suivront encore le rapport inverse des pressions.

20Cependant, il est vraisemblable que ce rapport n’est sensiblement exact qu’entre certaines limites. Nous trouvons dans les auteurs de physique plusieurs résultats d’expériences qui tendraient à prouver que l’on a poussé très loin la contraction et la dilatation de l’air, par l’augmentation ou la diminution de pression. Mais il ne paraît pas que l’on doive compter beaucoup sur la précision de ces résultats.

21Si l’on suppose, pour un instant, que l’air de l’atmosphère ait partout la même densité, et que l’on se représente ensuite l’effet de la pesanteur sur les différentes couches de ce fluide élastique, il sera aisé de concevoir que chaque couche, comprimée par le poids des couches supérieures, se resserrera dans le sens de sa hauteur, et que de plus la densité diminuera à mesure que les couches, en s’éloignant de la surface de la Terre, seront pressées par un plus petit nombre de couches supérieures. C’est effectivement ce qui a lieu par rapport à l’atmosphère. Nous ferons connaître dans la suite la loi de ce décroissement, et le parti qu’on en a tiré pour mesurer les hauteurs, à l’aide du baromètre.

22On concevra de même qu’une partie quelconque d’une colonne de l’atmosphère, prise auprès de la surface de la Terre, doit toujours faire équilibre par son ressort à la pression de la partie supérieure. Ainsi, l’air exactement renfermé dans un vase que l’on aurait posé sur un plan parfaitement uni ferait autant d’effort pour pousser le fond du vase de bas en haut que l’air extérieur pour le pousser en sens contraire, de sorte que l’on n’éprouverait aucune difficulté à soulever ce vase ; ce qui est d’ailleurs conforme à l’observation.

23Mais si l’on supprime une quantité plus ou moins considérable d’air intérieur, comme cela a lieu lorsqu’on fait le vide sous le récipient de la machine pneumatique, alors la pression de l’air extérieur n’étant plus équilibrée par l’action contraire de celui qui reste sous le récipient, il en résultera une difficulté d’autant plus grande pour détacher ce récipient de la platine que le vide approchera plus d’être parfait.

24Il suit encore des principes établis précédemment que si l’on prend auprès de la surface de la Terre une certaine quantité d’air, dont le ressort fera par conséquent équilibre à une pression de 28 pouces de mercure, et qu’on introduise cet air dans un espace vide où il puisse se dilater, sa force de ressort diminuée par la dilatation, sera à la première, en raison inverse des volumes ou des espaces relatifs aux deux états successifs de ce fluide. Cette conséquence peut être vérifiée, à l’aide d’une expérience intéressante, qui consiste à introduire dans un baromètre ordinaire une quantité d’air déterminée, en employant pour mesure un tube de même diamètre que celui du baromètre, et dont la hauteur soit connue. Cet air, parvenu au-dessus de la colonne de mercure s’étendra, par son ressort, dans le vide qui se trouve en cet endroit, et fera baisser le mercure jusqu’à ce que sa force de ressort, jointe au poids de ce qui restera de mercure dans le tube, fasse équilibre à la pression de l’atmosphère. On pourra déterminer d’avance, par un calcul simple, la hauteur de l’espace dans lequel cet air doit se répandre, ou ce qui revient au même, la hauteur à laquelle s’arrêtera la colonne de mercure. Par exemple, si le tube a 32 pouces de hauteur, et qu’on y introduise 2 pouces d’air, on trouve, en supposant que le mercure ait été d’abord à 28 pouces, que la hauteur de l’espace occupé par l’air doit être d’environ 9 pouces sept-dixièmes, et par conséquent le mercure descendra à 22 pouces trois-dixièmes au-dessus du niveau.

25Nous nous sommes bornés à indiquer l’air en général, comme cause de l’élévation de l’eau dans les corps de pompe. Mais la manière dont la pression extérieure de ce fluide se combine avec une autre action, qu’il exerce à l’intérieur, est susceptible de quelques détails d’autant plus propres à intéresser qu’ils tendent à mieux faire connaître une des plus belles et des plus utiles productions de la mécanique.

26Toutes les pompes peuvent se rapporter à trois espèces, savoir, la pompe foulante, la pompe aspirante et celle qu’on nomme foulante et aspirante, parce qu’elle réunit les effets des deux premières.

27La pompe foulante se construit de deux manières.

28Dans l’une, le piston est percé d’une ouverture verticale, dont l’orifice supérieur est garni d’une soupape à charnière. Ce piston, lorsqu’il est en repos, occupe le fond du corps de pompe, dans l’intérieur duquel l’eau s’introduit d’elle-même à travers le piston dont elle soulève la soupape, par sa tendance à chercher le niveau. Vers l’endroit de ce niveau, le corps de pompe est garni pareillement d’une soupape à charnière, qui fait l’office d’un second fond mobile de bas en haut : cette soupape se nomme dormante. Tandis que le piston s’élève, au moyen du mouvement communiqué à sa tige, qui est placée en dessous, sa soupape demeure fermée, et l’eau dont il est chargé monte avec lui jusqu’à la soupape dormante, qui est forcée de s’ouvrir pour donner un passage à cette eau. La soupape retombe ensuite par son poids, et empêche le liquide de sortir. Le piston va chercher en descendant, une nouvelle charge d’eau avec laquelle il remonte, pour la déposer au même endroit que la première ; en sorte que l’eau peut être élevée ainsi à une hauteur arbitraire, pourvu que le moteur ait une force suffisante.

29Les pompes de la seconde construction diffèrent de la précédente, en ce que leur piston est plein, et repose sur une soupape qui garnit le fond de la pompe. Lorsque le piston s’élève, par le mouvement de sa tige qui est située en dessus, l’eau le suit pour se mettre de niveau ; pendant sa descente, il refoule cette eau dans un tuyau latéral, où elle s’ouvre un passage en soulevant une soupape, qui s’abaisse dès que le piston est arrivé au bas de sa course.

30La pompe aspirante a son piston élevé au-dessus de niveau de l’eau, à une distance qui doit être moindre que 32 pieds. Ce piston est percé et garni en dessus d’une soupape : le corps de pompe a une séparation formée par une autre soupape, un peu au-dessous du point où se termine inférieurement le jeu du piston. Quand celui-ci est en repos au même point, l’air intérieur, compris entre la soupape dormante et le niveau de l’eau, fait équilibre par son ressort à la pression de l’air extérieur. Lorsque ensuite le piston monte, l’air intérieur soulève la soupape dormante et se répand dans l’espace que le piston laisse libre par son ascension. En même temps l’eau s’élève jusqu’au terme où le ressort de l’air, affaibli par la dilatation, joint au poids de l’eau qui a dépassé le niveau, fait une somme égale à la pression de l’atmosphère. Ce terme ayant lieu au moment où le piston cesse de monter, la soupape dormante, qui se trouve entre deux airs également dilatés se referme par son poids. Le piston, en descendant, resserre le volume de l’air compris entre sa base et la soupape dormante, et lorsque cet air est devenu plus dense que dans son premier état, il soulève par son ressort, la soupape placée au-dessus du piston, et une partie s’échappe au dehors, jusqu’à ce que le reste ait repris sa densité naturelle. A mesure que les deux mouvements du piston se répètent, l’eau continuant de monter parvient jusqu’au piston, qui, en s’abaissant, la force de passer à travers son ouverture, pour l’élever ensuite avec lui, et ainsi successivement, jusqu’à ce qu’elle arrive à la hauteur désirée.

31Cette espèce de pompe est sujette à un défaut qui paraît d’abord singulier. C’est qu’il est possible que l’eau, avant d’arriver au piston, s’arrête tout à coup, et refuse de monter davantage, quoique le piston continue ses mouvements. Pour concevoir cette possibilité, supposons que l’eau, parvenue à une certaine hauteur, y soit retenue par une puissance quelconque, tandis que le piston s’élève. Si l’espace que celui-ci laissera vide est tel que le ressort de l’air, après sa dilatation, joint au poids de l’eau qui excède le niveau, fasse équilibre à la pression de l’atmosphère, il est aisé de voir que l’eau ne serait pas montée, dans le cas même où rien ne l’aurait retenue, puisque la condition requise pour l’équilibre est remplie par la seule dilatation de l’air.

32Donc s’il y a un point où l’hypothèse que nous venons de faire puisse être réalisée, l’eau restera stationnaire à ce point. Pour que l’hypothèse ne soit jamais admissible, et que la pompe fasse son service dans tous les cas, il faut qu’il y ait entre le jeu du piston et sa plus grande hauteur au-dessus du niveau un certain rapport que l’on détermine facilement à l’aide du calcul.

33L’eau s’élève dans la pompe aspirante et foulante comme dans celle qu’on homme simplement aspirante. Mais ici le piston est plein ; et lorsque l’eau est parvenue jusqu’à sa base, il refoule cette eau en s’abaissant, et la force de passer dans un tuyau latéral, comme cela a lieu pour la seconde pompe foulante dont nous avons parlé.

34Cette pompe ne diffère de la précédente qu’en ce que l’eau, au lieu de passer à travers le piston, pendant qu’il s’abaisse, est chassée dans un tuyau particulier ; en sorte qu’on a considéré cet effet du piston comme ayant quelque chose de plus marqué, et qui semble caractériser davantage l’action de fouler.

35C’est encore à la pression de l’air que sont dus les effets du siphon, qui sert à transvaser les liqueurs. On appelle ainsi un tube de verre recourbé, dont une des branches est plus longue que l’autre. On plonge la branche la plus courte jusqu’au fond du vase qui contient la liqueur ; on applique la bouche à l’orifice de la plus longue branche, et l’on suce la liqueur, c’est-à-dire qu’on enfle la poitrine, de manière à produire une dilatation dans l’air qui occupe l’intérieur du siphon, où la liqueur s’introduit à l’instant par la pression de l’air extérieur. Lorsque le siphon est plein, on retire la bouche, et la liqueur continue de s’écouler par la longue branche, jusqu’à ce que le vase soit vide.

36On conçoit aisément la raison de cet effet, en considérant que l’air qui correspond à l’orifice de la plus longue branche presse de bas en haut, suivant la loi de tous les fluides, la colonne d’eau contenue dans cette branche, tandis que l’air, qui repose sur la surface du liquide renfermé dans le vase, agit par l’intermède de ce liquide pour presser dans le même sens la colonne qui occupe la branche la plus courte, et il est clair qu’il n’a besoin de soutenir que la partie de cette colonne, qui s’élève au-dessus du niveau. Or, la différence entre cette même partie et la colonne renfermée dans la branche la plus longue donne à celle-ci un excès de poids qui n’est pas, à beaucoup près, balancé par l’excès de longueur de la colonne d’air qui répond à l’orifice de la même branche ; et ainsi toute la partie de la liqueur, qui n’est pas soutenue par l’air, tombera, et comme elle est sans cesse remplacée par celle qui vient du vase, l’écoulement ne finira qu’avec la liqueur elle-même.

37La plupart des hommes peu instruits sont encore dominés par d’anciens préjugés, relativement aux propriétés de l’air que nous venons de considérer. Ils ont une forte pente à douter que ce fluide soit un corps. Son nom seul leur paraît exclure l’idée de la pesanteur. Ils se figurent les effets des pompes et celui de la succion comme produits par une force qui attire le liquide. Les apparences seules que ces effets présentent à leurs regards, les noms mêmes sont des pièges tendus à leur imagination. L’enseignement primaire les désabusera, lorsque entre les mains d’un instituteur éclairé, le baromètre qu’ils ont sous les yeux, sans le concevoir, deviendra pour eux le tube de Torricelli.

Notes

1 Galilée. Discorsi e dimostrazioni matematiche..., op. cit., Première journée.

2 Otto von Guericke (1602-1686). Voir O. de Guericke, Experimenta nova, ut vocantur magdeburgica, de vacuo spatio, primum a R.P. Gaspare Schotto, Amsterdam, 1672.

3 Il s’agit de Jean-André Deluc (1727-1817). Signalons en particulier son ouvrage : Introduction à la physique terrestre par les fluides expansibles précédée de deux Mémoires sur la nouvelle théorie chimique, considérée sous différents points de vue. Pour servir de suite et de développement aux recherches sur les modifications de l’atmosphère, Paris, 1803, 2 vol.

4 R.-A. Ferchault de Réaumur, op. cit., deuxième leçon, 1730 et 1731.

5 Galilée. Discorsi e dimostrazioni matematiche..., op. cit., 1638, Première journée.

6 Evangelista Torricelli (1608-1647), Opere, G. Loria et G. Vassura (éd.), 4 vol., Faenza, I-III, 1919 ; IV, 1944. Sur le problème du vide, voir en particulier C. de Waard, L’Expérience barométrique, Thouars, Imprimerie nouvelle, 1936 ; J.-P. Fanton d’Anton, L’Horreur du vide. Expérience et raison dans la physique pascalienne, Paris CNRS, 1978 et P. Guenancia, Du vide à Dieu. Essai sur la physique de Pascal, Paris, Maspero, 1976.

7 Il s’agit du père Marin Mersenne (1588-1648). Correspondance du père Marin Mersenne, 16 vol., Paris, Éditions du CNRS, 1932-1988, vol. XIII, p. 172 sq.

8 Sur l’ensemble des expériences de Pascal, voir Pascal, Œuvres complètes, J. Mesnard (éd.), Paris, Desclée de Brouwer, 1964-1971, t. II, p. 653-690. On peut également consulter dans la collection « Les Maîtres de la pensée scientifique », Traités de l’équilibre des liqueurs et de la pesanteur de la masse d’air, Paris, Gauthier-Villars, 1956.

9 R. Boyle, New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air and its Effects, Londres, [1660] 2e éd., 1662 et Defensio doctrinae de elatere aeris, propositae a domino Rob. Boyle in novis ipsius physico-mechanicis experimentis adversus objectionnes Franciscis Lini, Londres, 1663.

10 E. Mariotte, De la nature de l’air, Paris, 1679. Sur ces questions, voir l’ouvrage collectif Mariotte savant et philosophe. Analyse d’une renommée, Paris, Vrin, 1986.

© Éditions Rue d’Ulm, 2006

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