Boyle et le comportement des gaz

« tube , le mercure chuta -créant du vide derrière lui - de quelques dizaines de centimètres pour s ' arrêter à un niveau précis.

Torricelli mesura que celui - ci se situait 76 centimètres au-dessus de la surface de la soucoupe.

Il venait donc de répondre -à l'envers , en quelque sorte -à la question de Galilée: «attiré » par le vide, le mer­ cure s'élevait de 76 centimètres.

Les travaux de Guericke Les travaux de Torricelli ne passèrent pas inaper­ çus.

En Allemagne, le savant Otto von Guericke (1602-1686) se rendit compte que ces observa­ tions signifiaient que l'air de l'atmosphère -en contact avec la nappe d'eau dans l'exemple de la pompe, et avec la flaque de mercure dans l'expé­ rience de Torricelli - avait un certain poids, qui contrebalançait celui de la colonne de liquide.

Ce poids de l'atmosphère, Guericke en prouva l'importance par une spectaculaire expérience réalisée en 1657.

Au moyen d'une excellente pompe à air, il parvint à faire le vide dans une sphère constituée de deux hémisphères métal­ liques simplement emboutés.

Une fois le vide fait dans la sphère , il harnacha à chaque hémisphère deux puissants attelages de chevaux: tirant cha- ~ Le savant italien Evange/ista Torricelli (1608-1647) démontra qu'une colonne de mercure en contact avec de l'air s' élève de 76 cm dans le vide , mesurant ainsi la pression atmosphérique.

Schéma de la pompe à air mise au point ~ par Boyle et Hooke en 1654.

Basée sur une idée de l'Allemand Otto von Guericke , elle leur permit d 'obtenir un vide relatif pour étudier la nature physique des gaz.

cun de leur côté, ceux-ci ne parvinrent pas à séparer les deux moitiés.

Von Guericke en conclut qu'un poids énorme s'exerçait sur l'exté­ rieur de la sphère et l'empêchait de s'ouvrir: il s ' agissait donc du poids de l'atmosphère .

Les travaux de Boyle Cette découverte du poids de l'atmosphère allait orienter les recherches.

Dès l'annonce de l'expé­ rience de von Guericke , le jeune Anglais Robert Boyle (1627-1691) , qui n'avait que trente ans à l'époque, entreprit avec son assistant Robert Hooke de construire une pompe à air améliorée , afin de faire le vide dans un vaisseau et de com­ parer son poids à vide avec son poids plein d'air: cela permettrait de calculer la densité de ce der­ nier.

En outre, Boyle réa lisa que le poids de l'at­ mosphère se manifestait en exerçant une force «élastique» sur tous les objets.

Peu à peu , le concept de pression atmosphé­ rique prenait corps.

Boyle publia ses travaux sur les propriétés de l'air dès 1660 , travaux qui furent immédiatement critiqués par son contemporain Franciscus Linus (1595- 1675).

C'est en répondant aux critiques de ce dernier que Boyle précisa l'une de ses observations capitales, à savoir qu'une petite augmentation du poids appliquée sur une masse d'air provoque une petite diminu­ tion de son volume en proportion.

Cette loi de la compressibilité des gaz devait rendre Boyle célèbre, tout comme son livre fondateur, publié en 1661, le Chimiste sceptique.

Robert Boyle devint une figure embléma­ tique de la science au XVII ' siècle.

Il participa à la fondation en 1662 de la Royal Society et s'em­ ploya , à Londres et à Oxford, à étudier tant le comportement physique des gaz que leur nature chimique.

Dans ses études sur la combustion , et notamment sur l'absence de combustion dans le vide, il posa , entre autres , les premiers jalons qui devaient mener à la découverte de l'oxygène .

La loi de Mariotte La loi de compressibilité des gaz entrevue par Boyle fut également développée à la même époque par un Français, l'abbé Edme Mariotte (1620.1684).

Celui-ci nota alors le changement de volume d'un gaz en réponse à une force ou à un poids donné.

Dans son Discours sur la nature de l'air, publié en 1676 , Mariotte énonça en outre que l'air a une «vertu de ressort », proportionnel­ lement au "poids dont l'air est chargé ••.

Ainsi naquit le concept de pression.

En hommage aux deux chercheurs anglais et français, la loi de compressibilité des gaz est connue sous le nom de loi de Boyle-Mariotte: pour une masse donnée de gaz à température constante, la pression et le volume sont inverse­ ment proportionnels.

Cette loi a de grandes réper­ cussions en physique , en chimie et dans la vie courante.

Les plongeurs , par exemple, savent qu'en remontant à la surface, les bulles d'air dans leurs poumons prennent du volume à mesure que la pression de l'eau diminue.

Ils prennent donc soin d'expirer cet air avant que son volume croissant n'étire dangereusement les poumons.

De même, la loi de Boyle-Mariotte explique la croissance des bulles de champagne lorsque l'on débouche une bouteille: la surpression dans le goulot ayant été libérée , le volume des bulles croît proportionnellement.

~ L'expérience d 'Otto von Guericke en 1657 .

Le physicien allemand fit le vide dans une sphère simplement const ituée de deux hémisphères embo îtés .

Deux attelages de chevaux ne suffirent pas à les séparer , démontrant ainsi la force exercée sur eux par la pression atmosphérique .. »