A gõzök kiterjedése kisebb figyelmet kapott, bár a vízgõz rendkívüli hatásai már hosszú évek óta ismertek; s noha ezeket a hatásokat igen kedvezõ módon használjuk fel, tudomásom szerint eddig csak Ziegler és Bettancourt próbálkozott a mérésükkel. Kísérleteik azonban nem adhatnak számot a vízgõz valódi tágulásáról, hiszen készülékükben mindig volt víz, ezért minden új hõfoknál az elõzõ hõfokok hatására keletkezõ gõz tágulását kapták meg az új gõz képzõdésével járó térfogat-növekedéssel együtt; ez a két ok nyilvánvalóan befolyásolta manométerükben a higany emelkedését.

Az a hõmérõ, amelyet manapság használunk, nem alkalmas a pontos hõarányok megállapítására, mert még mindig nem tudjuk, milyen arány van a hõmérõ fokai és a fokok által jelzett hõmennyiségek között. Általában elfogadják ugyan, hogy a hõmérõ skálájának egyenlõ osztásai a caloricum egyenlõ feszüléseinek felelnek meg, de ez az elképzelés semmilyen határozott tényen nem alapszik.

Be kell tehát vallani, hogy még mindig nagyon távol állunk a gázok és gõzök tágulásának és a hõmérõ kiterjedésének ismeretétõl; ennek dacára a fizikában és a kémiában naponta kell adott térfogatú gázt egyik hõmérsékletrõl a másikra átvinnünk, a testek állapotválatozásakor bekövetkezõ hõfejlõdést vagy hõelnyelést mérnünk, vagy ugyanennek a testnek a hõmérséklet-változásakor keletkezõ vagy elnyelõdõ hõt mérnünk; a mesterségek gyakorlásakor a hõ hatására mozgó gép hatását kiszámítanunk vagy egyes testek pontos tágulását ismernünk; a meteorológiában a levegõben oldott víz mennyiségét meghatároznunk, mely mennyiség egy eleddig ismeretlen törvény szerint változik a hõmérséklet és a sûrûség függvényében. Végül pedig a csillagászati fényvisszaverõdés-táblázatok és a magasságok mérésére szolgáló barométerek használatához nélkülözhetetlen a levegõ hõmérsékletének és a levegõ tágulását leíró törvénynek az ismerete.

Bár ezek a körülmények elegendõk ahhoz, hogy valakit ilyen egyetemes fontosságú kutatásra késztessenek, a vizsgálatok nehézsége engem is elriasztott volna, ha Berthollet polgártárs, akinek van szerencsém tanítványa lenni, nem sürgetett volna nyomatékosan az elvégzésükre. Tõle kaptam a munkához szükséges berendezést; s gyakran támaszkodtam az õ és Laplace polgártárs tanácsaira: ilyen nagy tekintélyek még hitelesebbé teszik az eredményeket.

A gázok és gõzök tágulását leíró törvényre és a hõmérõ kiterjedésére vonatkozó kutatásaim még nem teljesek. Ebben az értekezésben csak az a célom, hogy adott hõmérséklet-emelkedés esetén vizsgáljam meg a gázok és gõzök kiterjedését, és megmutassam, hogy ez minden fluidum esetében ugyanakkora; de mielõtt beszámolnék a kísérleteimrõl, érdemesnek tartom felvázolni, hogy mi történt eddig ezen a téren; ugyanakkor némi megjegyzést fûzök a különbözõ módszerekhez, ezért a történeti áttekintést egy olyan fontos bizonytalansági tényezõvel kezdem, amely az effajta kísérletek során felléphet. Bár ez a tényezõ igen jelentõs és bár a gázok kiterjedését tanulmányozó fizikusok többségének figyelmét elkerülni látszik, elegendõ csak megemlítenem, hogy hatását megvilágítsam. Amit a légköri levegõrõl mondok, a többi gázra is vonatkozik.

Ez a bizonytalansági tényezõ a készülékben levõ víz. Tegyük fel, hogy a levegõvel teli gömbben marad néhány csepp víz, és a levegõ hõmérséklete a forrásban lévõ víz hõmérsékletére emelkedik; a víz elpárolog, és eredeti térfogatánál körülbelül 1800-szor nagyobb térfogatot foglal el, így a gömbbeli levegõ nagy részét kiszorítja. Amikor ez a gõz kondenzálódik, szükségképpen 1800-szor kisebb térfogatot foglal el, ami a gömbben maradt levegõt túlságosan nagy tágulásra készteti, mert azt feltételezik, a forrásban lévõ víz hõmérsékletén a levegõ töltötte be a gömb teljes térfogatát. Ha a hõmérséklet nem emelkedik erre a fokra, ugyanez a bizonytalansági tényezõ akkor is fennáll, s jelentõsége a kísérleti hõmérséklettõl függ: ebben az esetben a víz nem párolog el teljesen, de a levegõ egyre többet old fel, ahogy a hõmérséklet emelkedik, s emiatt egyre nagyobb térfogat-növekedésre tesz szert a hõ hatására bekövetkezõ növekedésen kívül; ezért amikor újra alacsonyabb hõmérsékletre hûl, a gömböt betöltõ levegõ térfogata két ok miatt csökken, 1. a caloricum-veszteség miatt, 2. az oldatban tartott víz elvesztése miatt. Ezért a levegõnek túlságosan nagy tágulást tualjdonítunk.

Általában amikor a gázban olyan folyadék vagy szilárd anyag, például ammónium-klorid van, amely a kísérlet hõmérsékletén feloldódhat vagy elpárologhat, a gáz tágulásának meghatározása szükségképpen hibás lesz.

...

A most leírt kísérletek, amelyek mindegyikét nagy gonddal végeztem, tagadhatatlanul azt bizonyítják, hogy a légköri levegõ, valamint az oxigén-, a hidrogén-, a nitrogén-, a nitrogén-monoxid, az ammónia-, a klór-, a kén-dioxid és a szén-dioxid gáz ugyanolyan mértékben terjed ki azonos hõfokok között; következésképpen az azonos nyomáson és hõmérsékleten mutatott kisebb-nagyobb sûrûségük, vízben való kisebb-nagyobb oldhatóságuk és egyedi jellegük nem befolyásolja tágulásukat. Ennek alapján azt a következtetést vonom le, hogy általában minden gáz egyenlõ mértékben terjed ki ugyanolyan hõfokok között feltéve, ha mindegyik ugyanolyan körülmények közé kerül.

A gázok kiterjedésének tanulmányozása természetesen arra késztetett, hogy a gõzök kiterjedését is megvizsgáljam; de miután az elõzõ eredményekbõl azt vártam, hogy a gõzök a gázokhoz hasonlóan terjednek ki, csak egyetlen gõzzel szándékoztam elvégezni a kísérletet, s a kén-étert [dietil-étert]választottam, mert azzal igen könnyû dolgozni.

Az étergõz tágulásának meghatározásához a már említett két csövet használtam, és összehasonlításként légköri levegõt alkalmaztam. A készüléket elõször egy edényben tartottam, körülbelül 60^o-os hõmérsékleten. Ezután étergõzt engedtem be az egyik csõbe, és légköri levegõt a másikba úgy, hogy mindkettõ ugyanannak az osztásnak felelt meg. Az edény hõmérsékletét ekkor 60^o-ról 100^o-ra emeltem, és megelégedéssel tapasztaltam, hogy akár emelkedés, akár süllyedés következett be, az étergõz és a légköri levegõ egy idõben ugyanannak az osztásnak felelt meg. Ezt a kísérletet, amelyet Berthollet polgártársnak is bemutattam, többször megismételtem, és soha semmilyen különbséget nem tapasztaltam az éter és a légköri levegõ kiterjedése között. Megjegyezném azonban, hogy amikor az éter hõmérséklete csak egy kissé haladja meg a forráspontját, kondenzációja egy kissé gyorsabb, mint a légköri levegõé. Ez a tény rokon azzal a jelenséggel, amelyet számos test mutat, ha folyékonyból szilárd állapotba megy át, de amely nem érzékelhetõ néhány fokkal az átmenet hõmérséklete fölött.

Ez a kísérlet azt mutatja, hogy az étergõz és a gázok egyenlõen terjednek ki, s egyben azt is demonstrálja, hogy ez a tulajdonság semmiképpen nem függ a gázok és gõzök egyedi jellegétõl, hanem csak elasztikus állapotuktól, következésképpen arra a konklúzióra vezet bennünket, hogy minden gáz és minden gõz egyenlõen terjed ki azonos hõfokok között.

Miután minden gáz egyenlõ mértékben tágítható a hõvel és egyenlõ mértékben nyomható össze, és miután ez a két tulajdonság összefügg, amint azt máshol meg fogom mutatni, a gázokkal azonos mértékben tágítható gõzöknek azonos mértékben kell összenyomhatónak lenniük; de megjegyezném, hogy ez utóbbi következtetés csak akkor lehet igaz, ha az összenyomott gõzök teljesen elasztikus állapotban maradnak; ehhez pedig az szükséges, hogy hõmérsékletük kellõen magas legyen, mert így tudnak csak ellenállni annak a nyomásnak, amely a folyadékállapot felvételére készteti õket.

Saussure és az õ méréseit alátámasztó kísérleteim nyomán kijelentettem, hogy a nagyon száraz levegõ és az a levegõ, amely több-kevesebb vizet tartalmaz feloldva, egyenlõ mértékben tágítható; ezért az elmondottak alapján joggal vonhatom le a következõ konklúziókat.

1. Minden gáz, függetlenül a sûrûségétõl és a benne oldott víz mennyiségétõl, és minden gõz egyenlõ mértékben terjed ki azonos hõfokok között.

2. A permanens gázok térfogat-növekedése az olvadó jég és a forrásban levõ víz hõmérséklete között az eredeti térfogat 80/21333 része, ha a hõmérõ 80 részre van osztva, és 100/26666 a 100 fokra osztott hõmérõ esetén.

A munka befejezéséhez meg kell határoznom a gázok és gõzök tágulásának törvényét, hogy bármely hõfokhoz megkapjam a tágulási együtthatót, és megállapítsam a hõmérõ valódi kiterjedését. Ezekkel az új vizsgálatokkal folytatom a munkámat; s amikor elkészültem, megtiszteltetésnek tekintem, ha beszámolhatok róluk az Intézetnek.