L’Encyclopédie/1re édition/GLACE
# L’Encyclopédie/1re édition/GLACE

GLACE, s. f. (Physique.) La glace est un corps solide, formé naturellement ou artificiellement d’une substance fluide, telle que l’eau, l’huile, &c. refroidie à un certain degré ; ou plutôt ce n’est autre chose que ce fluide même devenu concret & solide par le simple refroidissement. Lorsqu’un fluide s’est converti en glace, on dit qu’il est gelé ou congelé. l’opération par laquelle la nature seule ou aidée de l’art, fait éprouver à un corps fluide le changement dont nous parlons, est connue de même sous le nom de congelation. Voyez Froid & Congelation.
La congelation differe de la concentration ou rapprochement qui se fait par l’évaporation, la précipitation ou la crystallisation. Voyez ces articles. On ne doit pas non plus la confondre avec la coagulation proprement dite, qui est l’épaississement spontané de certains liquides ; épaississement qui loin de dépendre constamment de l’action du froid, suppose dans plusieurs fluides un degré de chaleur considérable. Voyez Coagulation.
En s’attachant à l’idée que nous venons de développer, on doit donner indifféremment le nom de glace à tout fluide gelé. L’usage a cependant restreint la signification de ce terme, qui n’est guere employé que pour designer l’eau congelée : la glace proprement dite, la glace par excellence est toûjours la glace d’eau.
Les phénomenes de la glace sont remarquables, & en très-grand nombre ; aussi ont-ils mérité d’exciter vivement dans tous les tems la curiosité des physiciens. Tous à l’envi se sont empressés de les examiner avec soin pour en reconnoître les causes. Le détail que nous allons donner de cette multitude de phénomenes fera le fort de cet article : nous y ferons un grand usage de l’excellente dissertation de M. de Mairan sur cette matiere. Il seroit difficile de parler de la glace, sans profiter des savantes recherches de cet illustre physicien, sans le copier ou sans l’abréger.
La glace, comme nous l’avons dit, est naturelle ou artificielle. L’eau se gele naturellement, quand la température de l’air répond au zéro ou à un degré inférieur du thermometre de M. de Reaumur, ce qui arrive assez souvent en hyver dans nos climats. Tous les liquides simplement aqueux se glacent à-peu-près dans le même tems & par le même degré de froid.
Les huiles grasses, sur-tout l’huile d’olive, gelent à un degré de froid très-médiocre, & fort inférieur à celui qui est requis pour la congelation de l’eau.
Les liqueurs spiritueuses au contraire, telles que le vin, l’eau-de-vie, l’esprit-de-vin, &c. se gelent très-difficilement ; non-seulement leur fluidité résiste à un degré de froid supérieur à celui qui fait geler l’eau ; mais lors même qu’elles se glacent, ce n’est guere qu’en partie au-moins dans nos climats. Ce qu’elles ont d’aqueux se gele, mais leur partie spiritueuse qui alors se sépare de la partie aqueuse, ne perd rien de sa liquidité : elle se rassemble presque toûjours au centre du vaisseau ou de la piece de glace, sous la forme fluide qui lui est propre, & que le froid n’a pû altérer.
La même chose a lieu dans la congelation du vinaigre ; elle est imparfaite, & l’on trouve au milieu de la masse gelée, ce que les Chimistes appellent vinaigre concentré. Voyez Vinaigre.
L’huile d’olive elle-même qui se glace avec tant de facilité, a quelques parties en très-petite quantité, qui réunies au centre du vaisseau, s’y conservent liquides dans les plus grands froids.
Selon les observations des académiciens qui ont fait le voyage du cercle polaire, l’esprit-de-vin des thermometres de M. de Reaumur gele à un degré de froid ordinaire en Laponie. Cet esprit-de-vin est celui qu’on vend communément chez les Droguistes : il n’est pas extrèmement rectifié, & l’on pourroit peut-être penser qu’il ne se gele qu’à raison des parties d’eau qu’il contient en assez grande quantité ; ce qui est certain, c’est que de l’esprit-de-vin bien alkoolisé, soûtient sans se geler un aussi grand degré de froid, & même des degrés plus considérables. Ce que nous disons de l’alkool doit à plus forte raison être entendu de l’éther la plus volatile peut-être de toutes les liqueurs. Voyez Alkool & Ether.
L’esprit de nitre & la plûpart des esprits acides, certaines huiles chimiques, comme l’huile de térébenthine, celle de lin, &c. se glacent aussi très-difficilement. Le mercure ne se gele point : du-moins nul degré de froid observé jusqu’ici n’a été suffisant pour le congeler. A l’égard de l’air, on sait qu’il est toûjours fluide quand il est en masse sensible ; ainsi tout ce que nous avons à dire des phénomenes de la congelation ne le regarde pas.
Ceux des liquides qui sont sujets à se glacer, n’offrent pas tous à beaucoup près dans leur congelation les mêmes phénomenes ; autant de fluides particuliers, autant de sortes de glace. Nous allons principalement considérer la glace commune, ou celle qui résulte de la congelation de l’eau ; sans cesse exposée aux regards curieux des physiciens & aux yeux du vulgaire, on a dû l’examiner avec plus de soin, & la soûmettre à un plus grand nombre d’épreuves.
M. de Mairan considere la glace sous différens points de vûe : 1°. dans ses commencemens & dans tout le cours de sa formation : 2°. dans sa formation, relativement à l’état & aux circonstances où se trouve l’eau qui se gele : 3°. dans sa perfection, ou lorsqu’elle est toute formée : 4°. dans sa fonte & dans le dégei : 5°. & enfin dans sa formation artificielle par le moyen des sels.
1°. Des phénoménes de la glace dans ses commencemens & dans tout le cours de sa formation. Si l’on expose à l’air lorsqu’il gele, un ou plusieurs vases cylindriques de verre mince, pleins d’eau pure, il sera facile d’observer les phénomenes suivans.
On remarquera d’abord, s’il ne gele que foiblement, une pellicule de glace très-mince, qui se formera à la surface supérieure qui touche immédiatement l’air ; ensuite on verra partir des parois du vaisseau des filets diversement inclinés à ces parois, ou faisant avec elles divers angles aigus & obtus, rarement l’angle droit. A ces filets il s’en joindra d’autres qui leur seront de même diversement inclinés, & à ceux-ci d’autres encore, & ainsi de suite. Tous ces filets se multipliant s’élargiront en forme de lames, qui augmentant en nombre & en épaisseur, composeront enfin une seule masse solide par leur réunion. On conçoit aisément qu’à mesure que le froid continue ou qu’il augmente, ce premier tissu de glace devient toûjours plus épais.
Si la gelée est plus âpre, tout se passera plus confusément ; à peine aura-t-on le tems d’observer ces filets & ces lames, qui se formeront & s’uniront en un clin d’œil.
M. de Mairan a examiné avec une attention particuliere les différentes positions des filets de glace dont nous venons de parler, soit entr’eux, soit par rapport aux parois du vaisseau, ainsi que les diverses figures qui en résultent. Il a remarqué que les angles aigus, sous lesquels s’assemblent les filets, ne sont presque jamais au-dessous de l’angle de 30 degrés ; qu’assez souvent ces angles sont de 60 & de 120 degrés ; en sorte qu’il n’est pas rare, lorsqu’on fait geler de l’eau, de voir ceux des filets de glace qui tiennent par les deux bouts aux parois du vaisseau, y faire la corde d’un arc de 120 degrés, ou du tiers de la circonférence. Il y a beaucoup de variété dans les figures qui résultent de l’assemblage de tous ces filets ; souvent elles sont irrégulieres, & ne réveillent l’idée de rien de connu ; souvent aussi elles imitent par des desseins & des contours assez réguliers divers ouvrages de la nature & de l’art. C’est ainsi qu’elles représentent des champs diversement sillonnés, des plumes avec leurs barbes, des especes d’étoile ou de croix de Malthe, &c. Les figures les plus fréquentes sont celles de morceaux de feuilles, ou même de feuilles entieres ; toutes ces figures sont legerement tracées, & comme ciselées sur les différentes superficies qui les offrent à nos yeux.
Avant la congelation de l’eau, & pendant qu’elle se gele, il en sort une grande quantité d’air en bulles plus ou moins grosses, qui viennent crever à sa surface.
La sortie de ces bulles est d’autant plus aisée que la congelation se fait plus lentement. En général, quand la congelation est trop prompte, il sort très peu d’air de l’eau, mais les bulles d’air qui en sortent sont plus grosses ; & au contraire quand la congelation est lente, les bulles qui s’échappent sont en très-grand nombre, mais fort petites.
Quoiqu’il sorte beaucoup d’air de l’eau qui est prête à se geler, il en reste une quantité considérable dans l’eau glacée. Une masse de glace formée par une lente congelation paroît assez homogene & assez transparente depuis sa surface extérieure, qui s’est gelée la premiere jusqu’à 2 ou 3 lignes de distance en-dedans ; mais dans le reste de son extérieur, & sur-tout vers son milieu, elle est interrompue par une grande quantité de bulles d’air, & la surface supérieure qui d’abord s’étoit formée plane, se trouve élevée en bosse & toute raboteuse.
Une prompte congelation répand indifféremment les bulles d’air dans toute la masse, qui par-là est plus opaque que dans le premier cas ; la surface supérieure est aussi & plus convexe & plus inégale.
Les bulles d’air dont nous parlons, sont pour la plûpart de figure sphérique, & de la grosseur à-peu-près d’une tête d’épingle ; elles deviennent beaucoup plus grosses quand le froid continue. Assez souvent on en observe d’autres oblongues, vers la fond du vaisseau & prés de ses parois intérieures, d’où elles semblent quelquefois partir pour se réunir au centre ; celles-ci sont toûjours en moindre nombre que les premieres.
Ces bulles qu’on apperçoit à la vûe simple, ne sont pas les seules qui interrompent la continuité d’une masse de glace ; en examinant la glace avec la loupe, on en distingue encore une infinité d’autres beaucoup plus petites & plus près les unes des autres.
On peut par des ébullitions réitérées, & sur-tout par le moyen de la machine pneumatique, priver l’eau de la plus grande partie de l’air, & des autres fluides élastiques qui y sont naturellement contenus. Cette eau ainsi purgée d’air, étant exposée dans la machine du vuide à un froid considérable, se gelera comme l’eau ordinaire par filets & par lames, qui formeront par leur réunion une masse de glace moins interrompue par des bulles d’air que la glace ordinaire, & dont la surface supérieure sera fort unie.
Cette nouvelle glace contiendra d’autant moins de bulles, qu’on aura eu plus de soin de bien purger l’eau qui aura servi à la former. En suivant avec exactitude le procédé indiqué par M. Musschenbroek, on pourra parvenir à faire de la glace sensiblement homogene & sans aucune bulle visible. Essai de Physique, tome I. chap. xxv. Tentam. Florent. &c.
Je dis sans aucune bulle visible ; car toutes les précautions qu’on prendra dans cette expérience, n’empêcheront point qu’il n’y ait toûjours dans la glace de ces bulles qui échappent à la vûe simple, & qu’on ne découvre qu’avec la loupe ; elles y seront quelquefois en si grand nombre, qu’elles rendront la glace faite avec de l’eau purgée d’air, moins transparente que la glace ordinaire. Ainsi M. l’abbé Nollet ne dit rien que d’exactement vrai en un sens, quand il assûre qu’il n’a jamais pû faire de glace qui ne contînt des bulles d’air. Leçons de Physique tome IV. pag. 104.
Cet air rassemblé en bulles dans la glace, y est communément plus condensé que dans l’état naturel ; ce qui le prouve, c’est qu’on le voit presque toûjours s’échapper avec précipitation quand on perce la glace pour faire jour aux bulles. Quelquefois aussi on n’observe rien de semblable, & l’air dont nous parlons ne donne aucune marque de condensation extraordinaire. Mariotte, mouvement des eaux, premier discours. Nollet, leçons de Physique, tome IV. pag. 117. Hales, analyse de l’air, à la fin.
L’augmentation du volume de l’eau, quand elle approche de sa congelation, & sur-tout lorsqu’elle se gele, est un phénomene des plus importans, dont nous n’avons point encore parlé, & de la réalité duquel il est facile de se convaincre. On met pour cet effet de l’eau dans un long tuyau, & on marque l’endroit où se trouve sa surface, lorsqu’elle est dans un lieu tempéré : on expose ensuite le tout à la gelée, l’eau descend très-sensiblement ; mais lorsqu’elle approche de sa congelation, sa surface s’arrête & demeure stationnaire pendant quelques momens ; après quoi elle remonte assez promptement, & s’éleve au-dessus de l’endroit où elle étoit d’abord. Cette expérience ne laisse aucun lieu de douter que l’eau qui approche de la congelation, & celle qui se glace actuellement, n’occupent plus d’espace, & ne soient par-là plus legeres qu’un pareil volume d’eau médiocrement froide.
Cette augmentation de volume n’est pas moins sensible dans l’eau actuellement gelée. On sait que la glace nage toûjours sur l’eau, & que les glaçons qu’on met au fond d’un vaisseau plein d’eau ou au fond d’une riviere, montent toûjours vers la superficie.
Une suite & une nouvelle preuve de la dilatation de l’eau convertie en glace, c’est la rupture des vaisseaux où elle est contenue ; rupture très-ordinaire dans le cas d’une prompte congelation, lorsque ces vaisseaux sont étroits par le haut, & que l’épaisseur de leurs parois est trop peu considérable pour résister à l’effort que fait la glace en se dilatant.
Cet effort en plusieurs cas est immense. Tout le monde a entendu parler de la fameuse expérience de M. Huyghens, répétée par M. Buot, dans laquelle un canon de fer épais d’un doigt, rempli d’eau & bien fermé, ayant été exposé à une forte gelée, creva en deux endroits au bout de douze heures. Mʳˢ. de l’académie de Florence ont fait rompre par ce même moyen plusieurs vaisseaux, soit de verre, soit de différens métaux, la plûpart de figure sphérique ; & M. Musschenbroek ayant calculé l’effort nécessaire pour faire crever un de ces vaisseaux, il a trouvé qu’il avoit fallu une force capable de soulever un poids de 27720 livres. Tentam. pag. 135.
Il ne faut plus s’étonner après cela que la gelée souleve le pavé des rues, qu’elle creve les tuyaux des fontaines, quand on n’a pas la précaution de les tenir vuides, qu’elle fende les pierres & les arbres, qu’elle détruise en plusieurs circonstances tout le tissu des végétaux, &c. Ce sont des suites nécessaires de la dilatation & de la force expansive dont nous venons de parler. Voyez Gelée.
La glace faite avec de l’eau ordinaire non purgée d’air, se dilatant avec tant de force & si sensiblement, il étoit naturel d’examiner ce qui arriveroit dans les mêmes circonstances à de l’eau bien purgée d’air, qu’on auroit soûmise à l’action de la gelée ; de voir si elle augmenteroit ou si elle diminueroit de volume en se gelant : on a fait pour éclaircir ce point quantité d’expériences. M. Homberg par un procédé qui dura deux ans, fit en 1693 avec de l’eau purgée d’air, de la glace qu’il jugea plus pesante & d’un moindre volume que l’eau ordinaire, mémoires de l’académie, tom. X. pag. 255. Il paroît qu’il se décida sur la seule inspection du morceau de glace, & non par son enfoncement dans l’eau, la seule preuve sans replique ; ce qui est certain, c’est que Mʳˢ. de Mairan, Musschenbroek, Nollet & plusieurs autres physiciens, qui ont répété & tourné en plusieurs manieres cette même expérience, n’en ont jamais pû obtenir le même résultat. La glace faite avec de l’eau purgée d’air a toûjours nagé sur l’eau ; souvent même elle a cassé les vaisseaux où elle étoit contenue, preuves incontestables d’une augmentation de volume. Il faut néanmoins remarquer que si la glace faite avec de l’eau purgée d’air, est plus legere à raison de son volume que l’eau dans l’état de liquidité, cette même glace est toûjours spécifiquement plus pesante que celle qu’on a faite avec de l’eau ordinaire : on verra même que la différence de leurs pesanteurs spécifiques est souvent assez considérable.
La dilatation de l’eau qui devient glace est une exception apparente à la loi générale, suivant laquelle presque toutes les matieres qui perdent leur fluidité pour devenir solides, loin d’augmenter de volume en diminuent constamment ; ainsi les huiles en se gelant & lorsqu’elles sont gelées, occupent toûjours moins d’espace qu’auparavant. Une autre observation importante, c’est que les huiles ne se gelent point comme l’eau par filets & par lames, mais par pelotons de différente figure, qui tombant les uns sur les autres, composent une masse solide assez peu liée dans les commencemens ; mais qui à mesure que le froid augmente, acquiert de la consistance & de la fermeté.
Le vin glacé se leve par feuillets assez semblables à des pelures d’oignon.
Nous venons d’exposer avec assez d’étendue ce qui se passe réellement & sous nos yeux dans la formation de la glace ; voyons maintenant ce que les Philosophes ont imaginé pour rendre raison de ces phénomenes.
Descartes suivi en cela d’un grand nombre de physiciens, a cru que la congelation de l’eau & des autres liquides étoit une suite nécessaire de leur refroidissement à un certain degré déterminé, sans qu’il intervint précisément pour cet effet dans les pores du liquide aucune matiere étrangere ; c’est aussi le sentiment de Boerhaave, de s’Gravesande, de Hartsoeker, de M. Hamberger, de M. de Mairan, &c. Tous ces physiciens rejettent les corpuscules frigorifiques, la matiere congelante proprement dite : si l’on remarque de la diversité dans le détail de leurs explications, on voit en même tems qu’ils se réunissent tous dans le point que je viens d’indiquer ; c’est un même fond qui se reproduit sous plusieurs formes différentes.
Les Gassendistes supposent au contraire des corpuscules frigorifiques salins ou nitreux, qui s’introduisant entre les pores d’un fluide, arrêtent le mouvement de ses parties, & les fixent en un corps solide & dur. Cette opinion a été adoptée par le célebre M. de la Hire.
M. Musschenbroek s’en éloigne peu : il soûtient à la vérité contre les Gassendistes, que le froid n’est que la simple privation du feu ; mais persuadé en même tems que la congelation & le froid sont deux choses assez différentes, il a recours à une matiere répandue dans l’air, qui venant à pénétrer l’eau & les autres fluides, fixe la mobilité respective de leurs parties en les liant fortement entr’elles, comme feroit de la colle ou de la glu. Cette matiere est-elle abondamment répandue dans l’air ? la gelée est considérable ; au contraire n’y a-t-il dans l’air que peu ou point de cette matiere ? il ne gele point ou il ne gele que foiblement. Ce n’est point précisément par le degré de froid (nous parlons d’après M. Musschenbroek) qu’on doit juger de la présence ou de l’absence de ces particules congelantes ; si on lui demande ce que c’est que ces particules, il répondra que leur nature est encore un mystere qu’on pourra quelque jour pénétrer. Essais de Physique, tome I. chap. xxv. Tentam. Florent.
Nous ne connoissons aucun système sur la formation de la glace, essentiellement différent de ceux que nous venons de rapporter ; tout paroît donc se réduire à cette seule question. La congelation d’un liquide suit-elle nécessairement d’un refroidissement à un certain degré déterminé, ou faut-il pour la formation de la glace quelque chose de plus ? Si le refroidissement suffisoit, la matiere congelante dont l’existence n’est point prouvée immédiatement seroit inutile, & par-là même elle devroit être rejettée.
Quelque idée qu’on se forme de la fluidité, on ne sauroit s’empêcher de reconnoître la chaleur pour une de ses principales causes ; il suffit donc afin qu’un corps devienne solide de fluide qu’il étoit, que la chaleur qui agitoit ses parties diminue à un certain degré, ou, ce qui est la même chose, que ce corps se refroidisse. Dans ce cas la force de cohésion de ses particules augmente ; nous l’avons vû en parlant du froid : or on sait que cette force de cohésion est la cause de la solidité des corps & de leur dureté. Voyez Fluidité, Solidité & Cohésion.
Voilà l’eau changée en un corps dur par un simple refroidissement ; mais ce corps dur aura-t-il toutes les propriétés de la glace ? présentera-t-il dans sa formation les mêmes phénomenes ? C’est ce qu’il faut examiner.
L’eau se gele par filets qui s’assemblent sous différens angles, d’où résultent diverses figures ; dans ce phénomene on n’apperçoit rien qui favorise la matiere congelante. Tout paroît dépendre de la figure, quelle qu’elle soit, des parties intégrantes de l’eau, & de la maniere dont la force de cohésion agit sur ces particules pour leur leur faire prendre un certain arrangement déterminé. Un liquide autrement conformé & sur lequel l’attraction agira d’une autre maniere, se gelera par pelotons, comme on l’observe dans les huiles ; les sels n’affectent-ils pas différentes figures dans leurs crystallisations ? Si l’on demande pourquoi les filets de glace tiennent d’ordinaire par un de leurs bouts aux parois du vase qui les renferme, nous répondrons que tout corps flottant sur l’eau dans un vase qui n’est pas plein, va s’attacher de lui-même aux parois du vaisseau, si ces parois sont de nature à être mouillées par l’eau ; & ce qui prouve la justesse de cette explication, c’est que l’adhésion des filets de glace aux parois du vase disparoît absolument, quand on a frotté le dedans du vaisseau d’huile, de suif ou de quelqu’autre matiere qui s’unit difficilement avec l’eau.
L’eau qui se gele à mesure que les parties se rapprochent, se dessaisit de l’air qu’elle contient en grande quantité ; une partie de cet air s’échappe à-peu-près comme l’eau sort d’une éponge mouillée que l’on presse.
Ce qui reste d’air dans l’eau glacée s’y rassemble en différentes bulles ; c’est un air, pour ainsi dire, extravasé, dont la masse de glace est entre-coupée.
L’air ne sauroit se développer de la sorte sans augmenter son volume ; avant ce développement il étoit comme dissous dans l’eau : or on sait que du sel, par exemple, dissous dans l’eau, y tient moins de place que du sel en masses sensibles.
L’air caché dans l’eau & intimement mêlé avec elle, y est sans ressort ; en se dégageant il reprend son élasticité, autre cause de dilatation.
De tout ceci on infere naturellement, que quoiqu’il soit sorti beaucoup d’air de l’eau prête à se geler, ce qui reste dégagé & en masse doit y occuper plus de place que le tout n’en occupoit quand il y étoit dissous, & qu’ainsi le volume de l’eau glacée en doit être augmenté.
La force qui rassemble l’air en bulles est très-considérable ; elle est absolument la même que la force de cohésion qui unit les particules d’eau, & qui est très-supérieure à la pesanteur : le ressort qui se rétablit dans l’air à mesure qu’il se dégage, est aussi très actif & très-puissant. De ces deux causes réunies suit la rupture des vaisseaux où la glace est contenue.
Cette explication, qui est celle d’un très-grand nombre de physiciens, ne laisseroit rien à desirer, si la glace faite avec de l’eau purgée d’air se trouvoit aussi pesante que l’eau même, ce qui n’arrive jamais ; mais nous avons vû que toute glace contient des bulles d’air, quelque soin qu’on ait pris de l’en purger. De plus la glace faite avec de l’eau privée d’air autant qu’il est possible, est sensiblement plus pesante que la glace ordinaire, ce qui affoiblit beaucoup la difficulté.
Ceux qui admettent la matiere congelante, prétendent que cette matiere s’introduisant dans les pores de l’eau, augmente le volume de ce fluide. Il semble que cette autre explication ne doit avoir lieu, que supposé qu’on ne puisse pas déduire d’ailleurs le phénomene dont il est ici question.
En l’attribuant seulement en partie à l’air rassemblé en bulles, ne peut-on pas soupçonner en même tems que les parties intégrantes de l’eau qui se gele, se disposent dans un ordre différent de celui qu’elles observoient avant la congelation ? Selon cette idée, il faudroit reconnoître dans la glace une nouvelle sorte d’aggrégation, pour parler le langage des Chimistes : ceci au reste n’est pas difficile à concevoir. La chaleur qui portée à un certain degré, maintient l’eau dans l’état de liquidité, ne tend pas seulement à desunir les parties intégrantes de ce fluide ; elle peut encore altérer facilement la direction de leur tendance mutuelle : il ne faudra donc qu’un refroidissement pour rendre à ces différentes molécules la liberté de s’arranger conformément à cette tendance qui leur est propre. Or pourquoi, en vertu de cette tendance, ces molécules ne s’uniroient-elles pas de maniere qu’en adhérant plus fortement les unes aux autres par certaines portions de leurs surfaces, elles laisseroient entr’elles d’un autre côté des intervalles plus considérables que ceux qui les séparoient dans l’état de liquidité ? M. de Mairan regarde comme une preuve assez forte de tout ce qu’on vient d’avancer, la constance des filets de glace à s’assembler sous différens angles, principalement sous des angles de 60 degrés : on peut consulter la seconde partie de sa dissertation sur la glace. Un plus grand détail sur ce sujet nous meneroit loin, & nous devons nous resserrer.
Contentons-nous de remarquer, 1°. que l’augmentation de volume de l’eau glacée n’est point proprement une suite de l’action immédiate du froid ; ce n’est que par accident que le froid y contribue, & à raison seulement de certaines circonstances particulieres.
2°. Que la dilatation de l’air reuni en bulles dans la glace, & peut-être aussi une certaine tendance propre aux particules intégrantes de l’eau, semblent être les principales causes de ce phénomene.
3°. Que si on n’observe pas la même chose dans les huiles, c’est sans doute par le défaut d’une tendance de cette nature, & parce que l’air qu’elles contiennent se dégage & s’échappe avec plus de facilité.
4°. Que la matiere congelante paroît inutile pour l’explication des phénomenes dont nous avons donné le détail ; qu’ainsi la congelation ne dépend probablement que du refroidissement d’un liquide & de la cohésion de ses parties, qui s’accroît toûjours à mesure que la chaleur diminue.
Selon cette idée, la congelation & le dégel sont deux effets beaucoup plus communs qu’on ne pourroit d’abord l’imaginer ; on les découvre dans toute la nature : la fonte d’un métal occasionnée par la chaleur est un dégel ; la dureté qui survient à ce métal fondu en conséquence du refroidissement de ses parties, est une véritable congelation. Nul corps n’est essentiellement solide ou fluide : la solidité & la fluidité sont deux états différens & successifs d’un même corps ; l’eau est une glace fondue par la chaleur ; la glace une eau que le froid a fixée en un corps dur : comme tous les corps ne se fondent pas au même degré de chaleur, de même aussi tous les liquides ne se gelent pas au même degré de froid. Si certains fluides comme le mercure ne se gelent jamais, c’est sans doute parce qu’on n’a pas observé jusqu’ici un froid suffisant pour les glacer.
Nous avons vû à l’article Gelée, que la glace se formoit dans tous les pays au même degré de froid, en faisant abstraction de certaines circonstances que nous allons indiquer : cela seul est un grand préjugé que la congelation est une suite du simple refroidissement.
2°. Des phénomenes de la congélation relativement à l’état & aux circonstances où se trouve l’eau qui se gele. Ce que l’expérience & l’observation nous apprennent à ce sujet se réduit aux points suivans :
1°. L’eau qu’on a fait bouillir ne gele pas plus promptement que d’autre eau qui n’a point été altérée par l’ébullition ; on a cru long-tems le contraire sans beaucoup de fondement.
2°. Le mouvement translatif de l’eau augmentant en quelque maniere sa fluidité, apporte toûjours du changement à sa congelation. On sait qu’une eau dormante, comme celle d’un étang, gele plus facilement & plus promptement que l’eau d’une riviere qui coule avec rapidité ; il est même assez rare que le milieu d’une grande riviere, & ce qu’on appelle le fil de l’eau, se glace de lui-même. Si une riviere se prend entierement, c’est presque toûjours par la rencontre des glaçons qu’elle charrioit, & que divers obstacles auront forcés de se réunir : ces glaçons s’amoncelant & s’entassant irrégulierement les uns sur les autres, ne forment jamais une glace unie comme celle d’un étang.
3°. Ceci explique assez naturellement pourquoi la Seine qu’on voit assez souvent à Paris geler d’un bord à l’autre dans des hyvers moins rudes que celui de 1709, ne fut pas totalement prise cette année-là. La violence même du froid produisit un effet extraordinaire en apparence, en glaçant tout-à-coup & entierement les petites rivieres qui se déchargent dans la Seine au-dessus de Paris, que leurs glaçons ne purent y être portés, du-moins en assez grande quantité. Ceux qui se formerent dans la Seine même s’attacherent trop fortement à ses bords ; ainsi elle charria peu, & le milieu de son courant, qui, comme nous venons de le dire, ne se glace point de lui-même, demeura toûjours libre. Hist. de l’acad. des Sciences, année 1709, pag. 9.
4°. On a été long-tems en doute si les rivieres cemmençoient à se geler par la surface ou par le fond, mais cette question n’en est plus une ; il est présentement bien sûr qu’elles commencent à se geler comme les autres eaux par la surface. M. l’abbé Nollet a demêlé la vérité sur cet article à-travers plusieurs apparences séduisantes qui en avoient imposé à d’habiles physiciens. Leçons de Phys. t. IV.
5°. L’état de l’air qui touche immédiatement la gelée doit être considéré. Un grand vent rend la congelation plus difficile, & souvent même l’empêche entierement ; c’est qu’il diminue d’une part la violence du froid (voyez Froid), & que de l’autre il agite l’eau considérablement, celle sur-tout d’un étang ou d’une grande riviere. Au contraire un petit vent sec est toûjours favorable à la formation de la glace, quand il emporte l’air chaud ou moins froid qui étoit sur la surface du liquide, pour se mettre à sa place.
6°. Le repos sensible tant de la masse d’eau qu’on expose à la gelée, que de l’air qui touche immédiatement cette eau, produit un effet qu’il n’étoit pas facile de prévoir ; ce double repos empêche que l’eau ne se gele, quoiqu’elle ait acquis un degré de froid fort supérieur à celui qui naturellement lui sait perdre sa liquidité. De l’eau étant dans cet état, vient-elle à éprouver la plus legere agitation sensible de la part de l’air, ou de quelqu’autre corps environnant, elle se gele dans l’instant. C’est à M. Fahrenheit que nous devons la premiere observation de ce phénomene ; c’est lui qui a vû le premier avec la plus grande surprise de l’eau refroidie au quinzieme degré de son thermometre, ce qui revient à plus de dix au-dessous du zéro de la graduation de M. de Reaumur, se maintenir dans une liquidité parfaite jusqu’au moment où on l’agitoit : cette expérience a réussi de même à plusieurs autres physiciens curieux de la répéter. Je l’ai faite plusieurs fois à Montpellier pendant les fortes gelées de 1755, sur de l’eau exposée à un air parfaitement tranquille, & qui s’étoit refroidie au quatrieme degré de l’échelle de M. de Reaumur ; ce qu’il y a de bien singulier, c’est que de l’eau ainsi refroidie de plusieurs degrés au-dessous du terme de la glace, venant à se geler en conséquence de l’agitation qu’on lui imprime, fait monter dans le tems qu’elle se glace la liqueur du thermometre au degré ordinaire de la congelation ; ainsi l’eau diminue de froideur en se gelant, espece de paradoxe qui a besoin de toute l’autorité de l’expérience pour pouvoir être cru.
La vraie cause de ce phénomene est peut-être d’une nature à se dérober long-tems à nos recherches. On pourroit penser qu’une masse d’eau tranquille ou peu agitée se refroidissant plus régulierement, la force d’attraction s’y distribue avec uniformité ; qu’ainsi les parties intégrantes de l’eau tendans les unes vers les autres avec une égale force, balancent mutuellement leurs efforts : cet équilibre contraire à l’union des molécules d’eau, & qui seule entretient la liquidité, doit disparoître à la moindre secousse. Ceci revient assez à l’explication que M. de Mairan a donnée de ce phénomene, qui au reste n’est point particulier à la congelation. M. Romieu de la société royale des Sciences de Montpellier, a observé qu’une dissolution de sel de Glauber dont il avoit fait évaporer une partie, ne s’étoit point crystallisée, tant que le vaisseau qui contenoit cette dissolution avoit été tenu en repos ; mais ayant tant-soit-peu agité ce vaisseau, il vit paroître à l’instant plusieurs crystaux. Deux effets si parfaitement semblables ne dépendent-ils point d’un même principe qui influe & dans la congelation & dans la crystallisation ?
3°. Des phénomenes de la glace lorsqu’elle est toute formée. Examinons maintenant la glace dans son état de perfection. M. Boerhaave en décrit exactement les principaux caracteres, quand il dit que c’est une espece de verre qui se fondant naturellement & de lui-même à une chaleur de 33 degrés du thermometre de Fahrenheit, ne conserve sa solidité que parce qu’il est exposé à un degré de froid un peu plus grand ; que c’est une masse moins dense que l’eau dure, élastique, fragile, transparente, sans odeur, insipide, que l’on peut polir en lui donnant différentes figures, &c. Quelques-unes de ces différentes propriétés doivent être examinées séparément : n’oublions point qu’il est question de la glace proprement dite, de la glace de l’eau.
On a déjà beaucoup parlé de l’augmentation de volume de l’eau glacée ; il reste à assigner le degré précis de cette dilatation : ce degré n’est point uniforme ; tantôt le poids spécifique de l’eau est à celui de la glace, comme 19 à 18, tantôt comme 15 à 14, quelquefois dans la raison de 9 à 8. En général la glace est d’autant plus legere qu’elle contient plus de bulles d’air, & que ces bulles sont plus grosses.
Selon M. de Mairan, la glace faite avec de l’eau purgée d’air, n’excede que d’un vingt-deuxieme le volume qui la produit ; ainsi cette glace est sensiblement plus pesante que la glace de l’eau ordinaire, & le rapport de leurs gravités spécifiques est quelquefois celui de 99 à 92.
Les bulles d’air qui se rencontrent dans la glace dès sa premiere formation, ne sont d’abord, comme nous l’avons vû, que de la grosseur à-peu-près d’une tête d’épingle ; mais à mesure que le froid continue ou qu’il augmente, la réunion de ces bulles forme des globules plus considérables, qui ont souvent 3 à 4 lignes de diametre, quelquefois un demi-pouce, & même un pouce entier. Dans ces circonstances le ressort de l’air contenu dans la glace agit plus fortement pour la dilater : une grosse bulle d’air fait plus d’effet qu’un grand nombre de petites dispersées çà & là, quoique ces petites jointes ensemble composent une masse égale à celle de la grosse bulle. En général les forces expansives de deux bulles d’air de figure sphérique sont proportionnelles à leurs diametres. M. de Mairan en a donné la véritable raison dans sa dissert. sur la glace, II. part. sect. j. ch. 5.
Il suit de-là, & l’expérience le justifie, que le volume de la glace doit continuer à augmenter après qu’elle s’est formée. Un morceau de glace qui dans sa premiere formation n’étoit que d’un quatorzieme plus leger que l’eau, fut trouvé au bout de huit jours plus leger que ce fluide dans la raison de 12 à 11 : nous devons cette observation à M. de Mairan.
La dureté de la glace est très-grande ; elle surpasse considérablement celle du marbre & de plusieurs autres corps connus. Il paroît que la glace est d’autant plus forte pour résister à sa rupture ou à son applatissement, qu’elle est plus compacte & plus dégagée d’air, ou qu’elle a été formée par un plus grand froid & dans des pays plus froids. Les glaces du Spitzberg & des mers d’Islande sont si dures, qu’il est très-difficile de les rompre avec le marteau : voici une preuve bien singuliere de la fermeté & de la tenacité de ces glaces septentrionales. Pendant le rigoureux hyver de 1740, on construisit à Petersbourg, suivant les regles de la plus élégante architecture, un palais de glace de 52 piés 1/2 de longueur, sur 16 1/2 de largeur & 20 de hauteur, sans que le poids des parties supérieures & du comble qui étoit aussi de glace, parût endommager le moins du monde le pié de l’édifice : la Neva riviere voisine, où la glace avoit 2 ou 3 piés d’épaisseur, en avoit fourni les matériaux. Pour augmenter la merveille, on plaça au-devant du bâtiment six canons de glace avec leurs affuts de la même matiere, & deux mortiers à bombe dans les mêmes proportions que ceux de fonte. Ces pieces de canon étoient du calibre de celles qui portent ordinairement trois livres de poudre : on ne leur en donna cependant qu’un quarteron ; mais on les tira, & le boulet d’une de ces pieces perça à 60 pas une planche de deux pouces d’épaisseur : le canon dont l’épaisseur étoit tout au plus de 4 pouces, n’éclata point par une si forte explosion. Ce fait peut rendre croyable ce que rapporte Olaüs-Magnus des fortifications de glace, dont il assûre que les nations septentrionales savent faire usage dans le besoin. M. de Mairan, dissert. sur la glace, II. part. iij sect. chap. iij.
La glace étant plus legere que l’eau, peut supporter des poids considérables, lorsqu’elle est elle-même portée & soûtenue par l’eau. Dans la grande gelée de 1683, la glace de la Tamise n’étoit que de onze pouces ; cependant on alloit dessus en carrosse. On doit observer qu’une glace adhérente à des corps solides, comme celle d’une riviere l’est à ses bords, doit supporter un plus grand poids que celle qui flotte sur l’eau, ou qui est rompue & felée en plusieurs endroits.
Ce qu’on peut dire de plus précis sur la froideur de la glace, c’est que dans les commencemens le degré qui l’exprime est le trente-deuxieme du thermometre de Fahrenheit, ou le zéro de celui de M. de Reaumur. Mais dans la suite la glace, comme tous les autres corps solides, prend à-peu-près la température du milieu qui l’environne ; elle doit donc augmenter de froideur, quand il gele plus fortement, & en diminuer, quand la gelée est moindre.
La glace est communément moins transparente & plus blanchâtre que l’eau dont elle est formée : ce qui vient de cette multitude de bulles d’air qui interrompent toûjours la continuité de sa masse. Cet air rassemblé en bulles est d’une part beaucoup plus rare que les parties propres de l’eau glacée, & de l’autre Newton a démontré qu’un corps est opaque, quand les vuides que laisse sa matiere propre, sont remplis d’une substance dont la densité differe de la sienne. Plus les bulles d’air sont grosses, moins la glace est transparente. Celle qu’on a faite avec de l’eau purgée d’air, autant qu’il est possible, n’est pas toûjours également diaphane ; elle l’est quelquefois plus que la glace ordinaire, quelquefois aussi elle l’est beaucoup moins ; c’est qu’elle n’est pas privée de tout l’air qui y étoit contenu, & que les petites bulles presque invisibles qui s’y forment, peuvent dans certaines circonstances faire beaucoup d’effet. Voyez Opacité & Transparence.
Les glaces du Groënland sont moins transparentes que les nôtres : de plus, s’il en faut croire certains voyageurs, elles ont une couleur bleue que n’ont point celles de notre climat.
La réfraction de la glace est un peu moindre que celle de l’eau ; elle est d’ailleurs assez réguliere : on fait des lentilles de glace qui rassemblent les rayons du soleil au point d’allumer & de brûler de la poudre au fort de l’hyver. Voyez Lentille, Miroir-ardent, &c.
Quoique la glace soit un corps solide & très-dur, elle est sujette à s’évaporer considérablement ; & ce qui est bien digne de remarque, cette évaporation est d’autant plus grande & plus prompte, que le froid est plus violent. Selon les observations faites à Montpellier en 1709 par feu M. Gauteron, secrétaire de la société royale des Sciences de cette ville, la glace exposée à l’air libre perdoit alors un quart de son poids en vingt-quatre heures ; évaporation que M. Gauteron jugea plus considérable que celle de l’eau dans un tems moyen entre le chaud & le froid. Mém. de l’Acad. 1709, à la fin du volume.
M. de Mairan fait dépendre ce phénomene de la contexture particuliere de la glace, qui occupant un plus grand volume que l’eau, offrant une plus grande superficie, hérissée d’une infinité d’inégalités, doit par-là même, nonobstant sa dureté, donner plus de prise à la cause générale de l’évaporation. J’ajouterai que la sécheresse de l’air & le vent de nord accompagnent presque toûjours les grandes gelées. Or dans ces circonstances l’évaporation est considérable ; un air plus sec est plus disposé à se charger de vapeurs, qui s’éleveront d’ailleurs en plus grande quantité, quand cet air sera incessamment renouvellé. Ceci explique assez naturellement pourquoi les liquides qui ne se gelent point, s’évaporent de même très-considérablement pendant les grands froids.
Nous ne parlons point ici de la neige ni de la gelée blanche ; ce sont des especes de glace, dont on marque ailleurs les différences d’avec la glace proprement dite. La grêle est une vraie glace, qui n’a rien de particulier que les circonstances & le méchanisme de sa formation. Voyez Neige, Gelée blanche & Grêle.
Tout ce que nous avons dit des propriétés de la glace de l’eau, ne sauroit guere être appliqué aux différentes sortes de glace qui résultent de la congelation des autres liquides. La glace de l’huile d’olive, par exemple, est terne, opaque, & fort blanchâtre ; celle de l’eau est transparente : la premiere est plus dense qu’auparavant ; l’autre est plus rare & plus legere qu’elle n’étoit avant la perte de sa liquidité. Il paroît que la dureté est la propriété que convient le plus généralement à toutes les especes de glace ; encore ceci doit-il être entendu avec quelque restriction. La glace de l’huile d’olive n’est pas dure dans les commencemens, mais elle le devient toûjours quand le froid continue, & ce n’est qu’alors qu’elle est censée avoir acquis toute sa perfection.
4°. Des phénomenes de la glace dans sa fonte, & du dégel. La glace se fond à un degré de froid un peu moindre que celui qui la produit. Ainsi le contact des corps voisins suffit pour la fondre, si ces corps sont moins froids qu’elle, ou, ce qui est la même chose, si leur température actuelle est au-dessous du froid de la congelation.
Tous les corps solides appliqués sur la glace ne sont pas également propres à produire cet effet. Ceux qui la touchent en un plus grand nombre de points, la fondent beaucoup plus vîte que les autres, tout le reste étant égal d’ailleurs. Ainsi la glace fond beaucoup plus vîte sur une assiette d’argent que sur la paume de la main.
M. Haguenot, de la société royale des Sciences de Montpellier, répéta & vérifia plusieurs fois cette expérience en 1729 ; il en fit en même tems plusieurs autres dans ce goût, dont les résultats ne sont pas moins curieux. Il trouva, par exemple, que la glace fondoit plus vîte sur le cuivre que sur aucun autre métal. Assemblée publique de la S. R. des Sciences de Montpellier, du 22 Décembre 1729.
L’efficacité des fluides pour fondre la glace n’est pas moins puissante que celle des solides. La glace redevient plûtôt liquide dans l’eau que dans l’air à la même température, & plus promptement dans de l’eau tiede que près du feu, à une distance où l’on auroit peine à tenir la main. Ajoûtons qu’elle fond aussi plus aisément dans l’air subtil que dans l’air grossier. Selon les observations de M. de Mairan, un morceau de glace qui est six minutes vingt-quatre secondes à fondre à l’air libre, est absolument fondu en quatre minutes dans la machine du vuide. On comprend sans peine que l’air contenu dans la glace fait effort pour en desunir & en séparer les parties : or cet effort est toûjours plus considérable dans le vuide, où il n’est point balancé par la pression de l’air extérieur environnant.
La glace se fond beaucoup plus lentement qu’elle ne s’est formée. La matiere du feu trouve sans doute plus de difficulté à séparer de petites masses liées par une forte cohésion, qu’a s’échapper d’un liquide qui se gele. Quoi qu’il en soit, le fait est constant : de l’eau qui se sera gelée en cinq ou six minutes, ne reprendra sa liquidité qu’au bout de quelques heures, quelquefois même de quelques jours, dans un lieu dont la temperature est au-dessous du terme de la congelation, & où cette eau ne se seroit jamais glacée d’elle-même. C’est sur ceci qu’est fondée l’utile invention des glacieres ; car ce seroit une erreur de s’imaginer qu’à l’endroit le plus profond du creux qu’on fait en terre pour conserver la glace, le froid surpasse toûjours le degré de la congelation : bien loin de-là, l’eau qu’on y porteroit s’y maintiendroit presque toûjours liquide ; mais il suffit que la température des glacieres soit au-moins un peu au-dessus du terme de la congelation : par-là les grosses masses de glace qu’on y a entassées ne se fondent que très lentement, & il en reste toûjours assez pour notre usage.
La destruction de la glace offre quelques-uns des phénomenes remarqués dans sa formation ; ainsi l’on retrouve les filets de glace qui subsistent encore, quand les intervalles qui les séparoient sont dégelés. Les angles de soixante degrés reparoissent aussi dans ces circonstances, mais toutes ces apparences sont rares dans un morceau de glace un peu épais. Au reste l’ordre qui s’observe dans la fonte de la glace, n’est point à tous égards contraire à celui de sa formation. La glace se forme par les bords & par la surface de l’eau : elle commence de même à se détruire par ses bords, par ses pointes, ses angles solides, & ensuite par toute sa surface exposée à l’air.
La glace se fond naturellement par la diminution du froid de l’atmosphere, quand la liqueur du thermometre qui s’étoit abaissée au terme de la congelation & au-dessous, remonte de quelques degrés au-dessus. Ce relâchement du grand froid, cet adoucissement qui résout les glaces & les neiges dans tout un pays est ce qu’on appelle proprement dégel. Voyez Dégel & Gelée.
5ᵒ. De la glace artificielle par le moyen des sels. L’art qui imite si souvent la nature, a trouvé le moyen de se procurer de la glace semblable à celle qui est formée par les causes générales, & dont nous venons de décrire les propriétés. Rien de plus aisé que d’avoir en peu de tems au fort de l’été de cette glace artificielle. Nous avons vû à l’article Froid, qu’on plaçoit pour cet effet dans un vaisseau de capacité & de figure convenable une bouteille remplie de l’eau qu’on vouloit glacer ; qu’on appliquoit ensuite autour de cette bouteille de la glace pilée ou de la neige mêlée avec du salpetre ou du sel commun, ou avec quelqu’autre sel ; que ce mélange entrant de lui-même en fusion, l’eau de la bouteille se refroidissoit de plus en plus à mesure qu’il se fondoit : & qu’enfin elle se convertissoit en glace ; qu’on pouvoit hâter la fusion réciproque de la glace & des sels, & la congelation de l’eau qui en est une suite, en plaçant immédiatement sur le feu le vaisseau qui contient le mélange.
Nous avons fait voir que c’étoit une propriété commune aux sels de toute espece, que celle de fondre la glace & de la refroidir en la fondant ; que non seulement les sels qui sont sous forme seche, mais encore que les esprits acides, tels que ceux de nitre, de sel, &c. les esprits ardens, comme l’esprit-de-vin, &c. opéroient le même effet ; que toutes ces substances mêlées avec la glace donnoient des congelations artificielles, qui, selon la nature & la dose des matieres qu’on avoit employées, différoient les unes des autres & par la force & par la promptitude. Le sel marin, par exemple, est plus efficace que le salpêtre, l’esprit de nitre est plus actif, & produit un degré de froid plus considérable que l’esprit de sel, &c. Nous ne reviendrons plus sur ces différens objets, pour ne pas tomber dans des redites inutiles.
On ne voit rien dans la glace artificielle, qui la distingue de la glace naturelle formée rapidement ; il ne paroît point qu’elle se charge des particules des sels qu’on employe, qui en effet auroient bien de la peine à pénétrer le vaisseau qui la contient.
Si au lieu d’appliquer autour d’une bouteille pleine d’eau un mélange de sel & de glace, on remplit la bouteille de ce même mélange, & qu’on la plonge ainsi dans de l’eau, une partie de cette eau se glacera autour de la bouteille.
Que le mélange soit autour de l’eau, ou que l’eau environne le mélange, la chose est très-indifférente, quant à l’effet qui doit s’ensuivre ; l’essentiel est que le mélange soit plus froid que l’eau d’un certain nombre de degrés : car alors il la convertira facilement en glace par la communication d’une partie de sa froideur.
Ce qu’on observe dans le cas où l’eau entoure le mélange, arrive précisément de la même maniere, lorsqu’on fait dégeler des fruits dans de l’eau médiocrement froide ou dans de la neige qui se fond actuellement ; car il se forme très-promptement autour de leur peau une croûte de glace dure & transparente, & plus ou moins épaisse, selon la grosseur & la qualité du fruit.
Nous avons remarqué à l’article Gelée, que les fruits ou les membres gelés étoient perdus sans ressource, si on les faisoit dégeler trop promptement. C’est la raison pour laquelle on employe ici l’eau médiocrement froide ou la neige, plûtôt que l’eau chaude, qui par la fonte trop subite qu’elle produiroit, détruiroit absolument l’organisation qu’on veut conserver. Voyez Gelée.
On a cherché long-tems les moyens de se procurer de la glace artificielle par les sels tout seuls, sans le secours d’une glace étrangere. Voici comme on y est enfin parvenu. Nous avons parlé ailleurs (voyez Froid) de la propriété qu’ont les sels, principalement le sel ammoniac, de refroidir l’eau, où ils sont dissous sans la glacer. Si donc on a de l’eau déjà froide à un degré voisin de la congelation, il sera facile d’en augmenter la froideur de plusieurs degrés, en y faisant dissoudre un tiers de sel ammoniac. Ce mélange servira à rendre plus froide une seconde masse d’eau déjà refroidie au degré où l’étoit d’abord la premiere qu’on a employée. On fera encore dissoudre du sel ammoniac dans cette nouvelle eau. En continuant ce procédé, & en employant ainsi des masses d’eau successivement refroidies, on aura enfin un mélange de sel & d’eau beaucoup plus froid que la glace ; d’où il suit évidemment que si on plonge dans ce mélange une bouteille d’eau pure moins froide que la glace, cette eau s’y gelera. Nous avons dit qu’il falloit pour cette expérience de l’eau déjà voisine de la congelation. Ainsi ce moyen n’est pas praticable en tout lieu & en toute saison ; il ne laisse pourtant pas de pouvoir devenir utile en bien des occasions. C’est à M. Boerhaave qu’on doit cette découverte. Voyez sa chimie de igne, exp. jv. cor. 4.
Ne pourroit-on pas se procurer de la glace artificielle sans sels & sans glace ? Ce qui est constant, c’est qu’on rafraîchit l’eau en l’exposant à un courant d’air dans un vaisseau construit d’une terre poreuse, ou dans une bouteille enveloppée d’un linge mouille. C’est ce qu’on pratique avec succès en Egypte, à la Chine, au Mogol, & dans d’autres pays. Si l’eau étoit déjà voisine de la congelation, ne pourroit-elle pas se geler par ce moyen ? Cette idée qui est de M. de Mairan, mérite d’être suivie.
Dans toutes les expériences précédentes, l’eau soûmise à l’action de la gelée étoit pure & sans aucun mélange. De l’eau mêlée avec quelque corps étranger, soit solide, soit fluide, présente dans sa congelation d’autres phenomenes.
L’eau salée se gele plus difficilement que l’eau pure ; il faut pour la glacer un froid supérieur au degré de la congelation, & qui excede d’autant plus ce degré, que l’eau est plus chargée de sels. La glace d’eau salée est moins dure que la glace ordinaire ; elle est plus chargée de sel au centre qu’à l’extérieur : ce milieu même trop charge de sel, ou ne se gele point, on ne prend que peu de consistance.
Il en est de même de l’eau qu’on a mêlée avec de l’esprit-de-vin extrèmement rectifié. Ce mélange se gele avec peine, & on voit toûjours au milieu de la masse de glace l’esprit-de-vin sous sa forme liquide. Dans l’un & dans l’autre exemple l’eau se sépare plus ou moins parfaitement des particules de sel ou de celles de l’esprit de vin.
Il seroit difficile de ne pas appercevoir ici un rapport marqué entre la congelation de l’eau mêlée avec quelqu’autre substance, & la congelation des liquides différens de l’eau, tels que le vin, le vinaigre, &c. Ces liquides ne sont eux-mêmes que de l’eau combinée avec des matieres salines ou huileuses. Que l’art ou la nature ayent formé ces mélanges, le même effet doit avoir lieu dans leur congelation & dans la séparation de l’eau d’avec les substances qui lui étoient unies.
L’eau des mares, qui est souvent mêlée avec l’urine des animaux, avec les parties grasses ou salines des matieres tant animales que végétales, qui s’y sont pourries ; cette eau, dis-je, lorsqu’elle se glace, représente des figures très-singulieres, que l’imagination rend encore plus merveilleuses : il n’est pas rare d’y voir des especes de dentelles, de figures d’arbres ou d’animaux, &c. Des auteurs décidés pour le merveilleux vont beaucoup plus loin ; ils assûrent que la lessive des cendres d’une plante venant à se glacer, en représente fidelement l’image. C’est ici la fameuse palingenesie ou régénération des anciens chimistes, chimere trop décriée pour qu’on s’applique sérieusement à en montrer l’absurdité.
L’exposition que nous venons de faire des phénomenes de la glace renferme à-peu près tout ce qu’il y a de plus essentiel dans cette matiere. Rien d’intéressant n’a été omis ; nous pourrions plûtôt craindre le reproche d’avoir donné trop d’étendue à cet article, mais l’importance du sujet sera notre excuse, le détail des faits nous a d’ailleurs bien plus occupés que la recherche des causes ; les vrais philosophes n’auront garde de nous en savoir mauvais gré. On trouvera dans la dissertation de M. de Mairan des conjectures ingénieuses sur les causes de plusieurs phénomenes particuliers que nous avons laissés sans explication. La matiere subtile que cet habile physicien a mise en œuvre, est moins liée qu’on ne pourroit d’abord le penser, au fond de son système, auquel il ne seroit pas difficile de donner, s’il le falloit, un air tout-à-fait newtonien.
La glace doit être considérée par rapport à nos besoins & à l’usage qu’on en fait journellement dans les Sciences & dans les Arts. Combien de boissons rafraîchissantes ne nous procure-t-elle pas, secours que la nature sembloit nous avoir entierement refusés ? La Medecine employe avec succès quelques-unes de ces boissons rafraîchissantes, l’eau à la glace sur-tout, dans plusieurs cas. Le chimiste se sert de la glace pour rectifier les esprits ardens, pour concentrer le vinaigre, pour séparer les différentes substances qui entrent dans la composition des eaux minérales, &c. L’anatomiste, en faisant geler certaines parties du corps humain, a quelquefois découvert des structures cachées, invisibles dans l’état naturel. Nous ne faisons qu’indiquer tous ces différens usages, expliqués avec plus de détail dans plusieurs endroits de ce Dictionnaire. Il suffit d’avoir fait remarquer que la glace, loin d’être pour les Philosophes un objet de pure curiosité, peut beaucoup fournir à cette physique pratique, qui dédaignant les spéculations stériles, ramene tout à nos besoins. M. de Mairan, dissert. sur la glace ; Musschenbroek, tentat. & essais de Physique ; Nollet, leçons de Physique, tome IV. Boerhaave, chim. tract. de aqua ; Hamberger, éle nent. physic. &c. Article de M. de Ratte, auteur du mot Froid, & autres.
Glace, (Medecine.) Il y a différentes observations à faire concernant l’usage & les effets de l’eau sous forme de glace, relativement à l’économie animale, dans la santé & dans les maladies.
On se sert communément de la glace pour communiquer aux différens liquides employés pour la boisson, un plus grand degré de froid qu’ils ne pourroient l’avoir par eux-mêmes, lorsque l’air auquel ils sont exposés est d’une température au-dessus de la congelation. Voyez Thermometre. On leur donne, par le moyen de la glace, une qualité actuelle propre à procurer un sentiment de fraîcheur qui est réputé délicieux, sur-tout dans les grandes chaleurs de l’été. Les moyens de procurer ce froid artificiel sont de plonger les vases qui contiennent les liquides que l’on veut rafraîchir dans de l’eau mêlée de glace pilée ou de neige ou de grêle ; ou dans un mélange de glace avec différens ingrédiens propres à la rendre encore plus froide & plus rafraîchissante qu’elle n’est par elle-même. Voyez dans l’art. Froid (Physique), les différentes manieres de rendre artificiellement le froid des corps liquides beaucoup plus grand qu’il ne peut jamais le devenir naturellement dans nos climats tempérés. Voyez aussi les élémens de Chimie de Boerhaave, de igne, experiment. jv. coroll. 4.
Le froid propre à la glace conservée convenablement, suffit seul pour rafraîchir les liquides destinés à la boisson dans les repas : on ne donne à ce froid plus d’intensité que pour certaines boissons particulieres, telles que les préparations appellées orgeat, limonade, &c. boissons que l’on rafraîchit au point d’y former de petits glaçons, qui n’en détruisent pas totalement la fluidité, & les rendent d’un usage très-agréable, en conservant plus long-tems leur fraîcheur dans le trajet de la bouche, à l’estomac, & même jusque dans ce viscere.
On employe aussi la glace rendue plus froide qu’elle n’est naturellement, pour congeler des préparations alimentaires faites avec le lait ou le suc de différens fruits, le sucre, &c. en consistence de creme ou de fromage mou, auxquelles on donne par excellence le nom de glace, qui sont propres à être servies pour les entre-mets, pour les desserts, les colations, &c. & qui ajoûtent beaucoup aux délices de la table. Voyez Glace.
Les Medecins dont les connoissances doivent autant servir à régler ce qui convient pour la conservation de la santé ; à indiquer ce qui peut lui nuire, qu’à rechercher les causes des maladies ; à prescrire les moyens propres pour les traiter, pour en procurer la guérison : convaincus par l’expérience la plus générale, autant que par le raisonnement physique concernant l’effet que peuvent produire dans le corps humain les boissons & autres préparations à la glace, qu’elles sont d’un usage aussi dangereux qu’il est délectable, s’accordent presque tous à le proscrire sans ménagement, & à le regarder comme une des causes des plus communes d’une infinité de desordres dans l’économie animale.
En effet, le sang & la plûpart de nos humeurs n’étant dans un état de liquidité que par accident, c’est-à-dire par des causes physiques & méchaniques, qui lui sont absolument étrangeres ; telles que la chaleur animale qui dépend principalement de l’action des vaisseaux qui les contiennent, & l’agitation qu’ils procurent aux humeurs par cette même action, qui tend continuellement à desunir & à conserver dans l’état de desunion les molécules qui composent ces humeurs, & à s’opposer à la disposition qu’elles ont à se coaguler ; & l’effet de l’impression du froid appliqué aux parties vivantes du corps animal, étant de causer une sorte de constriction, de resserrement, dans les solides, & une vraie condensation dans les fluides ; ce qui peut aller jusqu’à diminuer l’action de ceux-là & la fluidité de ceux ci : il s’ensuit que tout ce qui peut donner lieu à un pareil effet doit nuire considérablement à l’exercice des fonctions, oit dans les parties qui en sont affectées immédiatement, soit de proche en proche dans celles qui en sont voisines, par une propagation indépendante de celle du froid ; par une espece de spasme sympathique, que l’impression du froid dans une partie occasionne dans d’autres, même des plus éloignées. D’où peuvent se former des engorgemens dans les vaisseaux de tous les genres qui y troublent le cours des humeurs, mais sur-tout dans ceux qui peuvent être le siége des inflammations : d’où s’ensuivent des étranglemens dans des portions du canal intestinal qui interceptent le cours des matieres flatueuses qui y sont contenues, dont la raréfaction ultérieure cause des distensions très-douloureuses aux tuniques membraneuses qui les enferment ; des gonflemens extraordinaires & autres symptomes qui accompagnent les coliques venteuses : d’où résultent aussi très-fréquemment des embarras dans les secrétions, de celle sur-tout qui se fait dans le foie ; des suppressions d’évacuations habituelles, comme de celle des menstrues, des hémorrhoïdes, des cours de ventre critiques, &c. Voyez Froid (Pathologie), Pleurésie, Fluxion, Colique, Ventosité, &c. en sorte qu’il ne peut qu’y avoir beaucoup à se défier des observations qui paroissent autoriser l’usage des boissons & des préparations alimentaires à la glace : elles seront toujours suspectes, lorsqu’on aura égard aux observations trop communes des mauvais effets que l’on vient de dire qu’elles produisent très-souvent, en donnant naissance à différentes maladies, la plûpart de nature très-dangereuse, sur-tout lorsqu’on use de glace dans les cas où l’on est échauffé extraordinairement par quelque exercice violent, ou par toute autre cause que ce puisse être d’agitation du corps, méchanique ou physique ; ce qui forme un état où l’on est d’autant plus porté à user des moyens qui peuvent procurer du rafraîchissement, tant intérieurement qu’extérieurement, que l’on s’expose davantage à en éprouver de funestes effets.
C’est contre les abus de cette espece que s’éleve si fortement Hippocrate, lorsqu’il dit, aphoris. lj. sect. 2. que tout ce qui est excessif est ennemi de la nature, & qu’il est très-dangereux dans l’économie animale, de procurer quelque changement subit, de quelque nature qu’il puisse être. Les plus grands medecins ont ensuite appuyé le jugement de leur chef d’une infinité d’observations relatives spécialement à ce dont il s’agit ici ; tels que Marc Donat, de medicis historiis mirabilibus ; Calder. Heredia, tract. de potionum varietate ; Amat. Lusitanus, Benivenius, Hildan, cent iij. observat. 48. & cent. v. observat. 29. Skenchius, observat. lib. II. Hoffman, pathol. génér. c. x. de frigido potu vitæ & sanitati hominum inimicissimo. Il y a même des auteurs qui en traitant des mauvais effets des boissons froides avec excès, comme des bains froids employés imprudemment, rapportent en avoir vû résulter même des morts subites ; tel est, entr’autres, Lancisi, de subitaneis morbis, lib. II. c. vij.
Mais comme l’usage de boire à la glace est devenu si commun, qu’on ne doit pas s’attendre qu’aucune raison d’intérêt pour la santé puisse le combattre avec succès, & soit supérieure à l’attrait du plaisir qu’on s’en promet ; il est important de tâcher au moins de rendre cet usage aussi peu nuisible qu’il est possible. C’est dans cette vûe que nous proposons ici les conseils que donne Riviere à cet effet (instit. med. lib. IV. cap. xxjv. de potu) ; savoir, de ne boire jamais à la glace dans un tems où on est échauffé par quelque agitation du corps que ce soit ; & lorsque l’on use habituellement d’une boisson ainsi préparée, de ne boire qu’après avoir pris une certaine quantité d’alimens, pour que le liquide excessivement froid qui s’y mêle, fasse moins d’impression sur les tuniques de l’estomac ; de ne boire que peu à-la-fois par la même raison, & de boire un peu plus de vin qu’à l’ordinaire, pour que sa qualité échauffante serve de correctif aux effets de la glace, qui sont sur-tout très-pernicieux aux enfans, aux vieillards, & à toutes les personnes d’un tempérament froid, délicat, qui ne peuvent par conséquent convenir, si elles conviennent à quelqu’un dans les climats tempérés, qu’aux personnes robustes accoûtumées aux exercices du corps.
Avec ces précautions, ces ménagemens, & ces attentions, on peut éviter les mauvais effets des boissons rafraîchies par le moyen de la glace : on peut même les rendre utiles, non-seulement dans la santé, pendant les grandes chaleurs, mais encore dans un grand nombre de maladies, sur-tout dans les climats bien chauds. C’est ce qu’établit avec le fondement le plus raisonnable, le célebre Hoffman, qui après avoir montré le danger des effets de la boisson à la glace, dans la dissertation citée ci-devant, en a fait une autre (de aquæ frigidæ potu salutari) pour relever les avantages de l’usage que l’on peut en faire dans les cas convenables & avec modération. Il rapporte, d’après Ramazzini (de tuendâ principum valetudine, cap. v.) des circonstances qui prouvent que cet usage non-seulement n’est pas nuisible, mais qu’il est même nécessaire en Espagne & en Italie pendant les grandes chaleurs ; puisqu’on observe dans ce pays-là, que dans les années où il manque de la neige pour rafraîchir la boisson, il regne plus de maladies putrides, malignes, que dans les autres tems où la neige a pû être ramassée en abondance ; en sorte que lorsqu’il n’en tombe pas, la saison qui suit est regardée d’avance comme devant être funeste à la santé & même à la vie des hommes. Ne seroit-on pas fondé à inférer de-là que ce qu’on appelle des glaces pourroit être encore plus utile dans de semblables cas, que la simple boisson à la glace ; parce qu’elles sont plus denses, plus propres à conserver leur qualité rafraîchissante ; à donner du ressort aux estomacs relâchés, distendus par une trop grande quantité d’alimens ; & à s’opposer à la putréfaction que ceux qui en sont susceptibles pourroient y contracter, en séjournant long-tems dans ce viscere ?
On peut ajoûter que d’après les éloges que font la plûpart des anciens medecins, tels qu’Hippocrate, Galien, Celse, de l’usage de la boisson bien froide, dans bien des maladies ardentes, bilieuses, des praticiens modernes ont employé avec succès la boisson à la glace dans des cas pareils ; mais seulement lorsque ces maladies portoient un caractere de relâchement, d’atonie dans les fibres en général, & particulierement à l’égard des premieres voies, sans aucune disposition au spasme, à l’érétisme du genre nerveux. C’est dans de semblables circonstances que l’on s’est souvent servi utilement de la boisson à la glace, pour guérir des dyssenteries, des cours de ventre opiniâtres pendant les grandes chaleurs ; que la glace elle-même employée tant intérieurement qu’extérieurement, a arrêté des hémorrhagies rébelles, par quelques voies qu’elles se fissent ; qu’elle a guéri des coliques bilieuses, violentes, & sur-tout de celles qui sont causées par des vents & même des emphysemes, des tympanieres confirmées. Voyez les observations citées dans la dissertation d’Hoffman ; & pour ce qui regarde les flatulences, la pneumato-pathologie de M. Combalusier, docteur medecin de Montpellier & ensuite de Paris, publiée en latin en 1747. Il y a aussi bien des observations de cas dans lesquels on a éprouvé de bons effets de la glace appliquée sur les parties gangrenées par le froid. Voyez Gangrene, Mortification, Sphacele ; & le commentaire sur ce sujet des aphorismes de Boerhaave, par l’illustre Wansvieten.
Glaces, s. f. pl. (Arts.) nom moderne donné à des liqueurs agréables au goût, préparées avec art, & glacées en forme de tendres congelations. On parvient promptement à glacer toutes les liqueurs tirées des sucs des végétaux, avec de la glace pilée & du sel ; & au défaut de sel, avec du nitre ou de la soude. M. Homberg indique dans l’hist. de l’académie des Sciences, ann. 1701, p. 73. une maniere de faire de la glace propre à rafraîchir & à glacer toutes sortes de liqueurs ; & M. de Reaumur, dans le même recueil, mém. de l’ann. 1734, p. 178. nous apprend un moyer de faire des glaces à peu de frais ; j’y renvoye le lecteur, pour ne donner ici que la méthode ordinaire de nos limonadiers, confiseurs, maîtres d’hôtel, &c.
Ils prennent des boîtes de fer blanc faites exprès à volonté ; ils les remplissent de liqueurs artistement préparées & tirées des fruits de la saison, comme de cerises, de fraises, de framboises, de groseilles, de jus de citron, d’orange, de creme, de chocolat, &c. car on combine à l’infini l’art de flatter le goût. Ils mettent un certain nombre de leurs boîtes remplies des unes ou des autres de ces liqueurs, dans un sceau à compartimens ou sans compartimens, à un doigt de distance l’une de l’autre : ils ont de la glace toute prête, pilée, broyée & salée, qu’ils jettent vîtement dans le sceau tout-autour de chaque boîte de fer-blanc pleines de liqueurs, & jusqu’à ce qu’elles en soient couvertes.
Quand ils veulent que les glaces soient promptement faites, ils employent une plus grande quantité de sel que la dose ordinaire, & laissent reposer les liqueurs une demi-heure ou environ ; prenant garde de tems en tems que l’eau ne surmonte les boîtes à mesure que la glace se fond, & qu’elle ne pénetre jusqu’aux liqueurs. Pour éviter cet inconvénient, on fait au bas du sceau un trou où l’on met un fausset ; & par ce moyen on tire l’eau de tems en tems ; ensuite on range la glace de dessus les boîtes ; & on remue la liqueur avec une cueillere, pour la faire glacer en neige. Quand ils s’apperçoivent qu’elle se glace en trop gros morceaux, ils la remuent avec la cuilliere afin de la dissoudre, parce que les liqueurs fortement glacées n’ont plus qu’un goût insipide.
Après avoir ainsi remué toutes leurs boîtes & leurs liqueurs, en évitant qu’il n’y entre point de glace salée, ils les recouvrent de leur couvercle, & puis de glace & de sel pilé, comme la premiere fois Plus on met de sel avec la glace, & plûtôt les liqueurs se congelent ; on ne les tire du sceau que quand on veut les servir.
Les glaces font les délices des pays du midi ; & je n’ignore pas qu’en Italie, ce beau sol où on sait les faire avec un art supérieur, la plûpart des medecins, loin de les condamner, assûrent que leur usage y est très-salutaire ; il peut l’être aussi dans nos climats tempérés à plusieurs personnes dont l’estomac & le genre nerveux ont besoin d’être renforcés par des mets & des liqueurs froides. Mais en tout pays, prendre des glaces immodérément sans un régime analogue, ou imprudemment, & dans le tems, par exemple, qu’on est le plus échauffé, c’est exposer ses jours & risquer de payer bien cher un repentir. (D. J.)
Glace inflammable, (Chimie.) glace artificielle qui prend feu. On fait par l’art une telle glace avec de l’huile de térébenthine, du spermaceti, & de l’esprit de nitre : ce n’est qu’un jeu chimique rapporté dans l’hist. de l’acad. des Sciences, ann. 1745 ; mais il y a des curieux, des artistes comme M. Roüelle, des seigneurs même qui préferent ces sortes de jeux à ceux qu’on joue dans la société ; & il arrive quelquefois que la Physique leur est redevable de plusieurs connoissances utiles : voici donc une maniere de produire de la glace inflammable.
On prendra de l’huile de térébenthine distillée ; on la mettra dans un vaisseau sur un feu doux ; on y fera fondre lentement du spermaceti ou blanc de baleine : cette solution restera aussi claire que de l’eau commune, en plaçant le vaisseau qui la contient dans un lieu frais ; & en trois minutes au plus la liqueur se glacera. Cependant si elle se glaçoit trop difficilement, un peu de nouveau blanc de baleine qu’on y fera fondre, y remédieroit : il n’y a nul inconvénient à en remettre à plusieurs fois ; la seule circonstance essentielle est de ne le point piler, mais de le mettre fondre en assez gros morceaux ; sans cela, la glace seroit moins transparente.
Lorsque la chaleur de l’été est trop forte, ou qu’on n’a pas de lieu assez frais pour faire prendre la liqueur, il ne faut que mettre le vaisseau qui la contient dans de l’eau bien fraîche ; la liqueur se glace en moins d’une demi-minute : mais cette glace faite brusquement n’est jamais si belle que celle qui s’est formée tranquillement. Dès que la liqueur commencera à dégeler, & pendant qu’il y aura encore des glaçons flottans dessus, versez-y de bon esprit de nitre ; alors la liqueur & la glace s’enflammeront & se consumeront dans l’instant. Il est vrai qu’il n’y a rien de moins étonnant que de voir l’huile de térébenthine s’enflammer par l’esprit de nitre : mais l’art consiste à la charger d’une matiere capable de la réduire en glace sans altérer sa transparence & son inflammabilité ; & c’est ce qui arrive dans le procédé qu’on vient d’indiquer. (D. J.)
Glace ; on appelle ainsi un verre poli, qui par le moyen du teint, sert dans les appartemens à réfléchir la lumiere, à représenter fidelement & à multiplier les objets : ce verre est disposé par miroirs ou par panneaux, & l’on en fait des lambris de revêtement. On a trouvé depuis peu le secret d’en fondre & polir d’une très-grande hauteur. Voyez la fabrication des glaces, au mot Verrerie.
Glace, en terme de Joüaillier, se dit de certains défauts qui se rencontrent dans les diamans, pour avoir été tirés avec trop de violence des veines de la mine. Lorsque les glaces sont trop considérables dans les diamans, on est obligé de les scier ou de les cliver. Voyez Diamant & Cliver. Dict. de Comm.