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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

Cinquième leçon

1er ventôse/19 février

Texte intégral

  • 1 On voit l’attachement d’Haüy à cette division mécanique qui. loin d’être générale, lui avait valu d (...)

1Il ne nous reste plus, pour terminer ce que nous avions à dire sur la structure des cristaux, qu’à présenter la classification des différents genres de formes auxquelles peuvent être rapportées toutes les formes particulières, données par la division mécanique des cristaux, et à exposer ensuite succinctement la méthode de calcul qui a servi à déterminer les résultats de la théorie1.

2Nous avons donc à répondre d’abord à ces deux questions. Quelles sont, en général, les différentes formes primitives auxquelles conduit l’examen de la structure ? et quelles sont les formes de molécules intégrantes, données par la sous-division des premières ?

  • 2 Opération évidemment purement géométrique. Une notion de symétrie apparaît dans cette proposition.
  • 3 C’est le dénombrement qui reflète l’état de la pensée d’Haüy, dont témoigne aussi L’Exposition abré (...)

3Les formes primitives, telles que nous les avons considérées, sont celles auxquelles on parvient en supposant les cristaux secondaires divisés à la fois dans toutes leurs parties semblablement situées, jusqu’à ce que toutes les faces de ces cristaux aient disparu2. On a trouvé jusqu’ici que toutes les formes primitives se réduisaient à six : savoir, le parallélépipède, lequel comprend le cube, le rhomboïde, et tous les autres solides terminés par six faces parallèles deux à deux (fig. 21, p. 214) ; le tétraèdre régulier ; l’octaèdre à faces triangulaires, qui sont tantôt simplement isocèles, et quelquefois scalènes ; le prisme hexagonal qui a pour bases tantôt deux hexagones réguliers et tantôt deux hexagones simplement symétriques ; le dodécaèdre à plans rhombes tous égaux entre eux ; le dodécaèdre composé de deux pyramides droites ; et enfin le dodécaèdre composé de deux pyramides droites réunies par leurs bases3.

  • 4 Le Traité de minéralogie de 1802 montrera qu’« analyse chimique » et « analyse physique » conduisen (...)

4La seconde question est la plus intéressante, parce qu’elle a pour but de généraliser les résultats d’une espèce d’analyse des corps naturels, que l’on pourrait appeler leur analyse physique, et de faire connaître le nombre des figures élémentaires qui donnent naissance à cette grande diversité de formes extérieures que la nature offre à nos observations4.

5Pour mieux faire ressortir ce que la solution de cette question a de remarquable, nous la ramènerons à celle d’une question de géométrie, que l’on pourrait proposer ainsi : déterminer les trois formes géométriques les plus simples. La solution donnerait d’abord le tétraèdre à faces triangulaires qui est la plus simple des pyramides, ensuite le prisme triangulaire qui est le plus simple de tous les prismes, et enfin le parallélépipède qui est le plus simple des solides, dont les faces sont parallèles deux à deux (fig. 22, p. 215).

  • 5 Ce paragraphe est une reprise textuelle de L’exposition abrégée...

6Or, les formes des molécules intégrantes peuvent être réduites aux trois précédentes, en partant d’une idée plausible, qui consiste à adopter le tétraèdre, de préférence, dans certain cas équivoques qui pourraient de même conduire à la forme de l’octaèdre. Nous ne pourrions, sans passer les bornes que nous nous sommes prescrites, développer ici cette idée, qui ramène tout à un point de vue, où l’on reconnaît la marche ordinaire de la nature, et comme sa devise familière : économie et simplicité dans les moyens ; richesse et variété inépuisable dans les effets5.

  • 6 Dans le trigonotrioctaèdre.
  • 7 Toujours en raison de « l’affinité ».

7Ces trois formes sont diversifiées dans les différentes espèces de minéraux, par des dimensions respectives et des mesures d’angles particulières. Par exemple, le parallélépipède est tantôt un cube ou un rhomboïde, et tantôt un solide, dont les faces ne sont pas semblables entre elles. Le rhomboïde a ses angles du sommet plus ouverts dans le spath calcaire que dans le spath adamantin. Le prisme triangulaire a une hauteur plus considérable dans la gemme orientale que dans l’émeraude. Le tétraèdre est régulier dans le fluate calcaire, et terminé par des triangles seulement isocèles dans le grenat6. Cependant il y a des formes de molécules qui sont communes à plusieurs substances différentes ; et jusqu’ici l’on a observé que ces formes étaient de celles qui ont un caractère particulier de régularité, et qui donnent des maximums ou des minimums de surface ou de solidité, tels que le cube, le tétraèdre et l’octaèdre régulier7.

  • 8 Weiss démontrera que tout ce raisonnement (qui se poursuit aux paragraphes suivants) est incompatib (...)

8Le tétraèdre du grenat a des propriétés remarquables, dont nous croyons devoir dire un mot. La forme primitive dont il dépend est le dodécaèdre à plans rhombes, que nous avons vu paraître ailleurs comme forme secondaire. Or, si l’on divise ce solide parallèlement à ses différentes faces, et que, pour plus grande simplicité, on fasse passer les plans coupants par le centre, ils passeront en même temps par les petites diagonales et par les bords des faces du dodécaèdre ; en sorte qu’ils sous-diviseront le solide entier en vingt-quatre tétraèdres, ou pyramides triangulaires, qui auront leurs sommets réunis au centre, et dont les faces extérieures où les bases seront les moitiés des rhombes du dodécaèdre8 (fig. 23, p. 216).

9Ces tétraèdres, dont les faces sont des triangles isocèles égaux, comme nous l’avons dit, ont cette autre propriété, qu’étant pris six à six, ils forment des rhomboïdes : en sorte que le dodécaèdre peut être considéré comme un assemblage de quatre rhomboïdes, dont un des sommets est situé extérieurement, et l’autre se confond avec le centre du dodécaèdre.

10Les décroissements, qui donnent les formes secondaires du grenat, se font par une ou plusieurs rangées de petits rhomboïdes, semblables à ceux dont nous venons de parler ; et cela en conséquence de la manière dont les tétraèdres, qui sont les véritables molécules, se trouvent assortis et juxtaposés dans l’intérieur du cristal.

  • 9 L’unité géométrique, c’est donc le parallélépipède.

11Or, ce résultat est général pour toutes les formes qui diffèrent du parallélépipède. Toujours les molécules ont une disposition qui permet, en les prenant par petits groupes, d’en composer des parallélépipèdes ; et les lames de superposition décroissent par des rangées de ces parallélépipèdes ; en sorte que c’est à ce point de vue qu’il faut ramener le calcul dans la solution des problèmes. Ainsi, en reprenant la gradation que présentent les différents faits qui viennent d’être exposés, on trouve que cette multitude de formes secondaires, élaborées par la cristallisation, dérive de six formes primitives qui, par la sous-division, se réduisent à trois formes de molécules intégrantes, remarquables par leur simplicité ; et ces trois dernières formes, considérées dans la manière dont elles obéissent à la loi des décroisements, rentrent dans une seule forme, qui est comme l’unité à laquelle se rapportent tous les résultats9(fig. 24, p. 216).

12Donnons maintenant une idée de la méthode de calcul, qui a conduit à la solution des problèmes.

  • 10 Ainsi « l’idée-mère » initiale, suggérée par les observations, conduit par des calculs trigonométri (...)

13Dans les premiers essais de la théorie, on avait employé des méthodes particulières pour vérifier l’existence de la loi des décroissements ; et ces méthodes se réduisaient à de simples calculs trigonométriques. Mais lorsque la théorie eut fait un certain progrès, on s’occupa de ramener le calcul à un petit nombre de formules générales, d’où l’on pût toujours partir pour arriver, par une marche courte et directe, à ces mêmes résultats, auxquels on n’était parvenu jusqu’alors qu’en faisant des espèces de circuits. On avait même alors, relativement à la théorie dont il s’agit, l’avantage de déterminer facilement toutes les formes possibles et d’anticiper sur les découvertes à venir. C’était une manière de pénétrer, à l’aide du calcul, dans les retraites de la nature, et d’en faire sortir d’avance les productions qu’elle dérobait encore à nos regards10.

  • 11 L’examen de quelques exemples conduit à un principe général par raison de simplicité.

14Pour appliquer plus aisément les formules, il fallait avoir, s’il était possible, des rapports simples entre les principales lignes, dont elles offraient l’expression, telles que les arêtes ou les diagonales des polygones qui composent la surface des cristaux. Plusieurs formes primitives ou secondaires offraient, comme d’elles-mêmes, ces rapports par la régularité parfaite qu’on devait naturellement leur supposer : par exemple, il est infiniment probable que la forme primitive du muriate de soude, ou celle de la pyrite, est rigoureusement le cube, puisque, dans les cristaux nettement prononcés, l’observation ne donne aucune différence sensible entre la mesure des angles plans ou solides de cette forme et celle d’un angle droit. De même, il y a tout lieu de croire que l’octaèdre, qui représente la forme primitive du fluate calcaire, est parfaitement régulier, en sorte que tous ses triangles sont équilatéraux. En étendant ce principe à d’autres cristaux, dont la forme ne porte pas aussi visiblement un caractère de symétrie et de régularité, on pouvait souvent déterminer encore d’une manière très vraisemblable le rapport entre les principales lignes qui dépendant de leur configuration, et par une suite nécessaire, la mesure de leurs angles. Nous nous bornerons à un seul exemple11.

  • 12 On voit que la mesure est déduite de la théorie par raison de simplicité. Wollaston (1802) montrera (...)

15Lorsqu’on divise le prisme hexaèdre régulier du spath calcaire, on observe que chacune des coupes faites sur les arêtes du contour de la base est très sensiblement inclinée de la même quantité, tant sur cette base que sur le plan adjacent du prisme (voir fig. 6). Or, en supposant cette égalité rigoureuse, et en la combinant avec la position du noyau, qui est donnée par les coupes dont il s’agit, on trouve que le rapport des deux diagonales de chaque face du noyau, est celui de 3 à 2 ce qui donne pour la mesure de l’angle obtus des mêmes faces 101 degrés 32 minutes 13 secondes. Lahire, qui avait mesuré cet angle, le trouvait de 101 degrés 30 minutes. Or, il est plus que probable que la petite différence de 2 minutes 13 secondes, qui se trouve entre les deux valeurs, est ce qui manquait au résultat de la mesure mécanique, et non pas ce qu’aurait donné de trop le calcul fondé sur l’égalité rigoureuse, dont nous avons parlé12.

  • 13 Une valeur qui ne peut qu’être simple et entière.
  • 14 Haüy fait ici allusion à des exemples précis pris sur la calcite, détaillés dans le Traité de minér (...)

16La forme la plus susceptible de se prêter à l’application des formules est le parallélépipède, soit cubique, soit rhomboïdal. Les formules ne renferment que trois lettres, dont deux expriment les deux diagonales des faces du noyau, et la troisième, qui est la lettre n, désigne le nombre des rangées soustraites sur tels bords ou tels angles du noyau. Ces trois quantités donnent l’expression générale de quelqu’une des lignes principales du cristal secondaire ; et comme le rapport des diagonales du noyau est connu, il suffit de faire la lettre n égale à l’unité, ou à 2 ou à 3, etc. pour n’avoir plus que des quantités connues dans l’expression dont il s’agit. On parvient ainsi à déterminer les formes secondaires qui résultent de ces diverses suppositions ; et la vérité de la théorie consiste en ce que, parmi toutes ces formes, il y en a toujours une qui est parfaitement semblable à la forme réellement existante, qui est l’objet du problème : ordinairement un petit nombre d’essais suffisent pour arriver au but ; parce que, comme nous l’avons dit, l’action qui produit les soustractions est resserrée dans des limites étroites, et même lorsqu’on a acquis l’habitude d’estimer la loi plus ou moins rapide des décroissements, par l’aspect des faces plus ou moins inclinées, assez souvent l’œil devine d’avance la valeur de n, et dispense du tâtonnement13. Les mêmes formules conduisent à plusieurs résultats qui paraissent dignes d’attention, quoique la plupart soient encore hypothétiques ; savoir qu’une même forme secondaire peut être produite en vertu de deux lois différentes de décroissement, par des molécules similaires, et même qu’il peut exister, en vertu d’une loi particulière de décroissement, une forme secondaire entièrement semblable à la forme primitive14. Enfin ces formules font voir qu’il n’est aucune loi de décroissement qui soit susceptible de produire le dodécaèdre ou l’icosaèdre réguliers, parce que dans l’un et l’autre de ces solides, tel rapport qui doit toujours être rationnel, pour conduire à une forme possible, devient incommensurable.

  • 15 Haüy reprend les arguments développés lors du troisième débat en réponse à une question de Libes.

17Il reste de grands pas à faire pour terminer la théorie de la cristallisation : nous n’avons donné que les lois de la structure des cristaux, et il faudrait pouvoir trouver celles de leur formation. L’affinité des molécules les unes pour les autres, le degré de densité du fluide, son degré de température et les autres circonstances semblables seraient autant d’éléments que l’on ferait entrer dans le calcul ; et la solution du problème déterminerait la loi de décroissement, qui doit avoir lieu dans chaque cas particulier, en vertu des mêmes circonstances, et de la forme du cristal secondaire qui résulterait de cette loi : mais ces solutions pour lesquelles les données nous manquent encore sont réservées à d’autres temps et à d’autres moyens, et pour me servir d’une comparaison tirée du sujet même, c’est ici une mine féconde, dont l’exploitation est seulement commencée, et qui attend des mains plus savantes pour en suivre la veine à une plus grande profondeur15.

  • 16 Autre réponse à la première intervention de Libes lors du troisième débat. Haüy l’a méditée et défi (...)

18L’enseignement des écoles primaires sur l’objet qui vient de nous occuper doit être renfermé dans des bornes étroites. Il faut d’abord que les élèves apprennent que la matière de la plupart des pierres, des sels et des métaux, lorsqu’elle est pure et qu’elle se trouve dans des circonstances favorables, prend naturellement des formes régulières ; afin que, quand ils verront de ces formes, il ne leur vienne pas dans l’idée d’en faire honneur au lapidaire. On pourra aussi leur faire entendre qu’un même minéral prend souvent des formes très différentes, mais qu’ils ne doivent pas croire qu’il en soit de ces formes comme des ouvrages de fantaisie, qui sortent des mains de l’art ; que tout cela se fait d’après certaines règles auxquelles la nature est soumise, et qu’on pourra leur expliquer un jour, si leurs études se tournent du côté de la physique et de l’histoire naturelle16.

  • 17 Ces cristallisations sphériques en étoiles (de pyrite ou de marcassite) sont encore bien souvent au (...)

19Ces notions ébauchées qu’on leur donnera sur la cristallisation pourront servir encore à les désabuser des idées fausses que l’on a conçues de certaines substances naturelles : telles sont les pyrites globuleuses, qu’on appelle, en divers endroits, pierres de foudre, et que l’on suppose avoir été lancées par un nuage orageux. Quelques réflexions simples suffiront pour apprendre aux élèves que ces corps ont été formés, comme les cristaux ordinaires, par un arrangement de particules, dont la régularité est sensible, même à l’extérieur, sur les pyrites, qui n’ont point été déformées, et qui sont toutes hérissées de pointes d’octaèdres ; et ainsi ces corps, dont l’aspect réveillait en eux une idée effrayante, et qu’ils s’imaginaient voir tomber au milieu des éclats de la foudre, ne leur présenteront plus qu’une production élaborée par la nature, dans le sein de la terre, au milieu d’une opération où tout respire le calme et le silence17.

20Nous allons maintenant passer à un autre genre de phénomènes que présentent les corps solides.

21Dans tout ce que nous avons dit jusqu’ici de ces corps, nous avons considéré leurs molécules comme réunies d’une manière invariable par la force de l’affinité, et nous n’avons fait attention qu’aux différentes modifications de figure qui résultaient de leur arrangement. Mais l’affinité elle-même, ou plutôt l’adhérence qu’elle produit entre les molécules, est susceptible d’une infinité de variations dépendantes d’une cause qui en balance plus ou moins l’effet, et souvent finit par le détruire entièrement.

22Cette cause est ce que les physiciens ont appelé chaleur et que les chimistes modernes désignent par le nom de calorique, que nous adopterons.

  • 18 Haüy suit ici le point de vue adopté par Lavoisier en 1789, repris par Berthollet et la plupart des (...)

23Le calorique n’est-il que l’effet d’un mouvement intestin, en vertu duquel les molécules des corps soient sollicitées à s’écarter ou à se rapprocher les unes des autres, suivant les circonstances ? Ou bien est-ce une matière réelle, un fluide subtil et élastique, qui pénètre dans tous les corps, et en écarte les molécules, ou leur permet de se rapprocher, suivant que sa quantité augmente ou diminue dans chacun des corps ? Sans rien décider entre ces deux opinions, nous adopterons le langage qui est conforme à la seconde, en la regardant comme une hypothèse plus propre à aider la conception des phénomènes et plus commode pour les exprimer18.

  • 19 Haüy considère que la réunion des deux fluides électriques opposés constitue un fluide électrique n (...)

24Nous en userons de même dans toutes les occasions semblables, et particulièrement lorsque nous traiterons de l’électricité et du magnétisme, en désignant par le mot de fluide les deux principes composant du fluide, soit électrique, soit magnétique19, non pas pour exprimer des êtres dont l’existence n’est pas suffisamment prouvée, mais pour donner, par la pensée, un sujet à l’action des forces connues qui concourent à la production des phénomènes. Du reste, nous ne perdrons pas de vue la différence que l’on doit mettre entre les véritables fluides que nous palpons, que nous versons dans des vases, et ces agents sur l’existence desquels l’observation s’est tue jusqu’ici. Nous ne les plaçons point dans la nature, mais seulement dans la théorie, parce qu’ils ont l’avantage, quand ils sont bien choisis, de représenter fidèlement les résultats, d’en offrir une explication satisfaisante, et même de nous aider à les prévoir ; en sorte que s’ils ne sont pas les véritables agents employés par la nature à la production des phénomènes, ils sont censés en tenir lieu et en être les équivalents.

25J’insiste, citoyens, sur cette remarque, parce qu’il me paraît essentiel au progrès des sciences de porter partout dans leur étude cette justesse et cette précision d’idées, cette méthode correcte et sévère, qui met chaque chose à son véritable niveau, qui évite d’en faire dire à la nature plus qu’elle n’en a dit, et de confondre une hypothèse simplement explicative avec une vue nette des objets qui ont un fondement réel. On peut comparer la physique à un tableau qui, pour être heureusement exécuté, doit faire ressortir la nuance expressive qui sépare la certitude de la simple vraisemblance, et où l’on doit reconnaître tour à tour une main ferme et hardie dans les traits fortement prononcés, et une main sage et mesurée, dans ceux qui demandent à être adoucis. Je reviens à l’objet dont nous avions commencé à nous occuper.

26C’est à la chimie qu’appartient le développement des effets qui dépendent de la fixation du calorique, de son dégagement, et en général de la manière dont il agit dans la composition et dans la décomposition des corps. Nous ne le considérerons que dans son état ordinaire, où il exerce constamment son élasticité.

27La présence du calorique ou plutôt son accumulation au-delà du terme où il était déjà parvenu, se manifeste à nous principalement par deux effets ; l’un, qui a un rapport intime avec nous, est la sensation de la chaleur ; l’autre, qui est le résultat d’une observation générale relativement à tous les corps, consiste dans leur dilatation ou leur augmentation de volume.

28Ces deux effets proviennent de la tendance qu’a le calorique pour se mettre en équilibre avec lui-même. Et il est nécessaire, avant tout, de nous faire une juste idée des conditions qui déterminent cet équilibre.

29Supposons une matière homogène, telle qu’une masse d’air, pénétrée de calorique. Ce fluide se répandra uniformément dans toute la masse ; en sorte qu’à quelque endroit de cette masse que l’on place un thermomètre, il marquera le même degré de chaleur ; et c’est dans cette distribution uniforme du calorique, que consistera son équilibre relativement au cas que nous considérons ici.

30Concevons que l’on place dans la même atmosphère différents corps, qui aient entre eux une température égale, mais plus basse que celle de cette atmosphère ; une partie du calorique, dont celle-ci était pénétrée, l’abandonnera pour s’introduire dans ces différents corps, où elle continuera de s’accumuler, jusqu’à ce qu’il y ait partout uniformité de température dans le système composé de ces corps et de l’atmosphère environnante. Alors le calorique sera encore en équilibre avec lui-même : mais il ne s’ensuivra pas que les différents corps dont il s’agit aient enlevé des quantités égales de calorique à l’atmosphère dans laquelle ils étaient plongés. La quantité de calorique absorbé par chaque corps dépendra de la disposition plus ou moins grande de ce corps à admettre et à retenir le calorique dans son intérieur, à raison de son affinité particulière pour ce fluide, de la figure de ses pores et autres circonstances. C’est cette disposition, plus ou moins grande, d’un corps pour se prêter à l’accumulation du calorique que l’on a nommée capacité de chaleur.

31Voici donc la manière dont on peut concevoir que l’équilibre s’établit au moyen de la répartition, qui se fait entre différents corps, du calorique cédé par les uns et absorbé par les autres. A mesure que le calorique s’accumule dans ceux-ci, leur affinité pour ce fluide va en diminuant : car on sait que c’est une loi générale de l’affinité, que son action s’affaiblit à mesure que le corps qui l’exerce monte vers son point de saturation. Le contraire arrive à l’égard des premiers corps qui cèdent de leur calorique ; leur affinité pour ce fluide va en augmentant. Or, c’est au terme où il y a équilibre entre les affinités des différents corps pour le calorique, que le système entier parvient lui-même à l’état d’équilibre.

32Il y a des cas où la force expansive du calorique l’emporte sur celle de l’affinité, jointe aux autres causes ; et alors le calorique s’échappe sous la forme de chaleur rayonnante, qui est réfléchie par la surface des miroirs.

  • 20 Les auditeurs de l’École normale ont entendu successivement Berthollet (troisième leçon), puis Haüy (...)

33Dans tout ceci, je ne fais que vous rappeler (parce que j’y suis ramené par mon sujet) les vues que le citoyen Berthollet vous a si bien exposées, avec tous les développements convenables, dans une des dernières séances20.

34Nous n’avons aucun moyen pour déterminer la quantité absolue de calorique d’un corps. Mais comme, sans connaître les densités absolues des corps, nous comparons ces densités entre elles par le moyen du poids, en les rapportant à la densité de l’eau prise pour mesure commune, on a cherché de même à trouver le rapport entre les capacités de chaleur des différents corps, comparées à celle de l’eau : dans cette comparaison, on a pris pour unité la quantité de chaleur nécessaire pour élever de un degré la température d’une livre d’eau commune ; et l’on a exprimé en parties de cette unité les quantités de chaleur relatives aux différents corps. D’après cela, on entend par capacités spécifiques de chaleur les rapports entre les quantités de chaleur employées à élever de un degré, ou d’un nombre égal de degrés, la température de différents corps, à égalité de masse. On a employé, pour avoir ces rapports, différents moyens, tels que le mélange des substances, et le calorimètre, dont le citoyen Berthollet vous a donné la description et fait connaître les avantages.

35Cependant, on n’est pas bien sûr que les capacités spécifiques de deux corps restent les mêmes à tous les degrés de température, parce qu’il pourrait se faire que ces corps, par une température sensiblement plus élevée, absorbassent des quantités de calorique qui auraient entre elles un autre rapport que celui qui avait lieu par une température plus basse. Mais ordinairement on suppose que ce rapport ne varie pas sensiblement, entre les limites données par le zéro du thermomètre et la température de l’eau bouillante.

36Il est une autre cause dont l’action se combine avec la capacité de chaleur des corps pour modifier la manière dont chacun d’eux enlève du calorique aux corps environnants, qui ont une température plus élevée. Cette cause est la faculté conductrice de la chaleur, c’est-à-dire la facilité ou la promptitude plus ou moins grande avec laquelle le calorique se propage dans l’intérieur d’un corps. Il y a des différences très sensibles à cet égard dans les corps de diverses natures. Par exemple, les métaux et la plupart des liquides sont de très bons conducteurs de la chaleur ; tandis que le verre, les résines et autres substances semblables, ne possèdent que faiblement la faculté conductrice de la chaleur ; l’artiste qui souffle une boule à l’extrémité d’un tube de verre, tient impunément ce tube à une distance assez petite de la partie qui est dans un état d’incandescence, tandis qu’il lui serait impossible de supporter la chaleur, qu’acquerrait, dans le même cas, un tube de fer ou de quelque autre métal. Il serait à désirer qu’on entreprît sur cet objet une suite d’expérience faites avec plus de précision que celles qui ont été tentées jusqu’ici.

37Revenons maintenant aux deux effets à l’aide desquels la présence du calorique accumulé jusqu’à un certain degré dans les corps qui sont à notre portée devient sensible à notre égard, je veux dire la sensation de la chaleur, et la dilatation des corps.

38Une substance qui est en contact avec notre main, et dont la température est plus élevée que celle de cette main, lui cède une portion de son calorique, qui dépend du rapport entre les capacités de chaleur ; et, à l’occasion de la sensation qui en résulte, nous disons de cette substance qu’elle est chaude. Au contraire, une substance que nous touchons, et dont la température est plus basse que celle de notre main, lui enlève une portion de son calorique, et à l’occasion de la sensation qu’excite en nous cette privation de calorique, nous disons que cette substance est froide. Ainsi, la température de notre corps est à notre égard la limite du chaud et du froid. Mais, au fond, il n’y a ici que du plus ou du moins ; et le plus froid de tous les corps serait celui qui aurait le moins de calorique spécifique, par comparaison à celui de la main qui serait en contact avec lui. Aussi, à proportion que la limite varie, c’est-à-dire que la température de notre corps s’élève et s’abaisse, nous jugeons froide la même substance, qui nous aurait paru chaude dans une autre circonstance, et réciproquement.

39Passons aux effets du calorique pour dilater les corps. Les molécules d’un corps que nous supposons à l’état de solidité, sont réunies par la force d’affinité, qui produit leur adhérence mutuelle. Mais cette adhérence est plus ou moins affaiblie par la force élastique du calorique libre, interposé entre les molécules, et qui tend à les écarter les unes des autres. Ainsi, ces molécules sont continuellement sollicitées par deux forces contraires, dont les actions se balancent. À ces deux forces, il s’en joint une troisième : savoir, la pression des fluides environnants, qui s’oppose à l’effet du calorique pour écarter les molécules. Mais l’action de cette dernière force n’est sensible que dans le passage d’un corps à l’état de fluide élastique.

40Tant que l’affinité est victorieuse, et que l’adhérence qui en résulte, est telle que, pour la rompre, il faut employer un effort plus ou moins considérable, le corps reste à l’état de solidité ; seulement, à mesure qu’il reçoit de petites quantités additionnelles de calorique, il passe par différents degrés de dilatation qui font varier son volume, sans altérer sensiblement sa consistance.

41Mais, lorsque le calorique est accumulé dans un corps, au point de balancer assez la force de l’affinité pour que les molécules puissent se mouvoir librement en tout sens, et céder à la plus légère pression, le corps devient liquide.

42À ce terme, il se présente un phénomène remarquable, qui consiste en ce que les nouvelles quantités de calorique qui surviennent, depuis l’instant où commence la fluidité, sont absorbées par le corps à mesure qu’il les reçoit, et se trouvent uniquement employées à fondre de nouvelles couches ; en sorte qu’un thermomètre, placé dans la glace qui commence à se résoudre en eau, reste stationnaire au degré de zéro, jusqu’à ce que cette glace soit entièrement fondue.

43Maintenant, si l’on suppose que le calorique continue de s’introduire dans les corps déjà parvenus à l’état de liquide, alors son effort se déploiera contre l’obstacle que lui oppose la pression de l’atmosphère ; et lorsque cet obstacle sera vaincu, le calorique entraînera avec lui les molécules du liquide, et les convertira en fluide élastique.

44Ici le phénomène qui avait déjà eu lieu pendant la conversion du solide en liquide reparaît avec les mêmes circonstances : c’est-à-dire que, pendant tout le temps du passage à l’état élastique, les nouvelles quantités de calorique qui arrivent au corps sont uniquement employées à convertir de nouvelles couches en fluide élastique ; en sorte, par exemple, que la température de l’eau, dans le cas dont il s’agit ici, se maintient constamment à 80 degrés de Réaumur.

45On voit, par ce que nous venons de dire, pourquoi, lorsqu’on supprime la pression de l’air au moyen de la machine pneumatique, après avoir placé sous le récipient un vase qui renferme un liquide, le passage à l’état élastique a lieu par une température plus basse que dans le cas où le liquide se trouverait exposé à l’air libre. Par une suite des mêmes principes, si on élève sur une montagne avec le même vase, la colonne d’air devenant plus courte à mesure qu’on monte, la diminution de pression qui en résulte peut être assez sensible pour déterminer la conversion du liquide en fluide élastique.

46Cette gradation de passages d’un corps solide, d’abord à l’état de liquidité, et ensuite à l’état de fluidité élastique, n’a été vue et présentée, pendant longtemps, par les physiciens, que d’une manière imparfaite ; on ne considérait, dans ces passages, que l’action du feu qui commençait par dilater un corps, puis le mettait en fusion, ou le convertissait en liquide, et enfin le réduisait en vapeurs. La chimie moderne a complété le tableau du phénomène, en réunissant, sous un même point de vue, les actions de ces différentes forces, qui luttent sans cesse l’une contre l’autre ; et suivant qu’elles dominent tour à tour, déterminent tous les degrés qui remplissent la distance entre l’état d’un corps dont toutes les parties ont une forte consistance et résistent à la pression, et l’état du même corps, atténué au point de devenir impalpable et de disparaître à nos yeux.

47Ce point de vue peut servir encore à répandre un nouveau jour sur la théorie du calorique, en ce qu’il met en regard des phénomènes que le commun des hommes ne rapproche pas, et que l’on a même distingués par le langage.

48Telle est, d’une part, la conversion du fer solide en fer liquide, par l’action du feu, ou son retour au premier état, par le refroidissement ; et d’une autre part, la fonte de l’eau glacée, ou le passage de l’eau liquide à l’état de glace. Ces phénomènes ne diffèrent que par les circonstances et par le plus ou moins de calorique employé à les produire ; en sorte qu’il est vrai de dire que la liquéfaction du fer, par la chaleur, est le dégel du fer, et que son retour à l’état de consistance, par le refroidissement, est la congélation du fer. Il ne sera pas difficile de faire sentir aux élèves la justesse de ces rapprochements, et de les accoutumer à voir du même œil des effets, dont l’un est l’image fidèle de l’autre.

Notes

1 On voit l’attachement d’Haüy à cette division mécanique qui. loin d’être générale, lui avait valu de la part de Romé de l’Isle le qualificatif de « cristalloclaste ».

2 Opération évidemment purement géométrique. Une notion de symétrie apparaît dans cette proposition.

3 C’est le dénombrement qui reflète l’état de la pensée d’Haüy, dont témoigne aussi L’Exposition abrégée de la théorie sur la structure des cristaux, Paris, Imprimerie du cercle social, 1792.

4 Le Traité de minéralogie de 1802 montrera qu’« analyse chimique » et « analyse physique » conduisent à la détermination du minéral en s’éclairant mutuellement.

5 Ce paragraphe est une reprise textuelle de L’exposition abrégée...

6 Dans le trigonotrioctaèdre.

7 Toujours en raison de « l’affinité ».

8 Weiss démontrera que tout ce raisonnement (qui se poursuit aux paragraphes suivants) est incompatible avec la symétrie du cube. Ce n’est qu’une manière de découper un solide en d’autres solides égaux.

9 L’unité géométrique, c’est donc le parallélépipède.

10 Ainsi « l’idée-mère » initiale, suggérée par les observations, conduit par des calculs trigonométri-ques à une hypothèse de structure. Celle-ci, une fois formulée, permet de déduire directement toutes les formes possibles – qui devront être observées.

11 L’examen de quelques exemples conduit à un principe général par raison de simplicité.

12 On voit que la mesure est déduite de la théorie par raison de simplicité. Wollaston (1802) montrera que les angles de la calcite ne sont pas ceux que prévoient l’assemblage d’Haüy, qui confond ici angle plan et angle dièdre.

13 Une valeur qui ne peut qu’être simple et entière.

14 Haüy fait ici allusion à des exemples précis pris sur la calcite, détaillés dans le Traité de minéralogie, et dont Weiss contestera la validité.

15 Haüy reprend les arguments développés lors du troisième débat en réponse à une question de Libes.

16 Autre réponse à la première intervention de Libes lors du troisième débat. Haüy l’a méditée et définit ce qui doit être acquis par les élèves de l’enseignement primaire : les faces sont produites par l’action de la nature qui obéit à des lois précises.

17 Ces cristallisations sphériques en étoiles (de pyrite ou de marcassite) sont encore bien souvent aujourd’hui attribuées par la connaissance populaire à la foudre ou identifiées à des météorites...

18 Haüy suit ici le point de vue adopté par Lavoisier en 1789, repris par Berthollet et la plupart des savants français. Sur l’histoire de la notion de calorique, voir l’annexe « Calorique », p. 586.

19 Haüy considère que la réunion des deux fluides électriques opposés constitue un fluide électrique neutre. De même les deux fluides magnétiques opposés constituent le fluide magnétique neutre.

20 Les auditeurs de l’École normale ont entendu successivement Berthollet (troisième leçon), puis Haüy et enfin Daubenton (septième leçon), leur parler du calorique.

© Éditions Rue d’Ulm, 2006

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