DE LA TEMPÉRATURE DES FLAMMES ET DE SES RELATIONS AVEC LA PRESSION

L — Résumé des recherches de M. Frankland.

En 1861 Je décrivis T^ffet d'une diminution de pression sur quelques phénomènes de combustion^ et je déduisis de ces expériences la loi suivante :

La diminution du pouvoir éclairant de la flamme du gaz et des bougies est directement proportionnelle à la diminution de la pression atvfiosphérique (1).

Quelques expériences faites, il y plus d'un an, sur la nature de ragent lumineux dans la flamme du gaz delà houille (2), m'amenèrent à mettre en doute Texactitude de la théorie communément admise et proposée pour la première fois par Davy (3),d'aprè3 laquelle la lumière d'une flamme degaz^et en

(1) TransacHons philosophiques^ t. CLI, p. 629.

(2) Lectures sur le gaz de houille faites à V Institution Royale en mars 1867. — Journal de V Éclairage au gaz»

(3) Transactions philosophiques pont i^ïTf p. 75.

général des flammes lumineuses^ serait due à la présence de particules solides. .

U est maiutenant généralement admis que la matière fuligineuse produite lorsqu'une toile métallique est appuyée sur la flamme du gaz ou celle d'une bougie^ et que le dépôt de suie qui recouvre un morceau de porcelaine blanche placé dans une semblable position et sur les mêmes flammes, ne sont pas constitués par du carbone pur, mais contiennent en outre de l'hydrogène, dont on ne les débarrasse complètement que par l'exposition prolongée à une température blanche dans une atmosphère de chlore. En poursuivant ce sujet, je trouvai que certaines flammes peuvent posséder un haut degré d'éclat sans contenir des particules solides. Ainsi, la flamme de l'arsenic métallique brûlant dans l'oxygène émet une lumière blanche remarquablement intense; or, comme Parsenic métallique bout à 180 degrés centigrades, et comme le produit de sa combustion, Tacide arsénieux, bout à 218 degrés centigrades, alors que la température d'incandescence des corps solides est d'au moins 500 degrés centigrades, il est évidemmem impossible ici d'admettre là présence de particules solides en ignition dans la flamme. En outre, si Ton fait brûler la vapeur du sulfure de carbone dans l'oxygène ou Poxygène dans la vapeur du sulfure de carbone, il en résulte ime lumière non moins insupportable par son éclat. Eh bien, la matière fulighieuse n'existe dans aucune partie de cette flamme, et le point débullition du souffre (440 degrés centigrades) étant au-dessous de la température d'incandescence, l'hypothèse de particules solides dans la flamme est de môme inadmissible dans ce cas.

Si, dans celte dernière expérience, on substitue du gaz protoxyde d'azote à l'oxygène, le résultat est le même; et TéblQuissante lumière produite par la combinaison de ce mé-

lange est si riche en rayons les plus réfrangibles, qu'elle a été employée pour prendre des photographiés instantanées et pour montrer les phénomènes de fluorescence.

On pourrait citer beaucoup d'autres exemples semblables de production de lumière brillante par l'incandescence de matières gazeuses ou vaporisées. Je n'en mentionnerai qu'un seul. Parmi les réactions chimiques recherchées pour la production de lumières éblouissantes, il en est peu qui surpassent la combustion énergique du phosphore dans Foxygène. Eh bien, l'acide phosphorique, produit de celte combustion, est volatil à une chaleur rouge, et il est ainsi manifestement impossible que cette substance puisse exister sous forme solide dans la flamine du phosphore, dont la température dépasse de beaucoup celle du point de fusion du platine.

Pour ces raisons et pour d'autres énoncées dans les mémoires cités plus haut, je crois que les particules incandescentes de charbon ne sont pas la source de la lumière dans la flamme du gaz et des bougies, mais que leur éclat est dû aux réactions hydrocarbonées, denses mais transparentes; et, en généralisant les conséquences des expériences déjà mentionnées, je suis conduit à cette conclusion : Les gaz et les vapeurs denses deviennent lumineux à une température beaucoup plus basse que les fluides aériformes d'un poids spécifique comparativement faible. Cette loi est presque entièrement, sinon tout à fait, indépendante de la nature du gaz ou de la vapeur. Enûn^ et comme confirmation, j'ai découvert que les gaz de faible densité qui ne sont pas lumineux à une température donnée* lorsqu'ils brûlent sous la pression atmosphérique normale, peuvent le devenir lorsqu'on les fait brûler sous une forte pression. Ainsi, des mélanges d'hydrogène et d'oxyde de carbone avec l'oxygène n'émettent que peu de lumière quand on les fait brûler ou détoner à l'air libre, mais produisent un

éclat intense lorsqu'ils détonent dans des vases de terre clos de manière à empêcher leur expansion au moment de leur combustion.

J'ai récemment donné plus d'extension à ces expériences en faisant brûler des jets d'hydrogène et d'oxyde de carbone sous une pression généralement croissante jusqu'à 20 atmosphères. Ces expériences étaient exécutées dans un vase solide en fer, garni d'une plaque de verre épaisse et d'une dimension suffisante pour permettre les observations optiques de la flamme. L'aspect d'un jet d'hydrogène brûlant dans l'oxygène est trop connu pour mériter une description : en augmentant la pression jusqu'à 2 atmosphères, l'intensité lumineuse, primitivement faible, s'accroît très-sensiblement, et à 10 atmosphères de pression, la lumière émise pnr un jet d'environ 1 pouce de longueur est suffisante pour permettre à l'observateur de lire un journal à la distance de 2 pieds de la flamme, et cela sans qu^aucune surface réfléchissante en augmente l'intensité^. Examiné au spectroscope, le spectre de cette flamme est brillant et parfaitement continu du rouge au violet. Douée 4*un pouvoir éclairant initial plus grand, la flamme de l'oxyde de carbone, dans l'oxygène, devient beaucoup plus lumineuse, sous la pression de 10 atmosphères, qu'une flamme d'hydrogène de la même dimension et brûlant sous la même pression. Le spectre de Toxyde de carbone brûlant dans l'air est d'une continuité bien connue : dans l'oxygène et sous une pression de 14 atmo^ères, le spectre de cette flamme est très-brillant et parfsâtement continu.

S'il est vrai que le phénomène de l'ignition est plus éclatant dans les gaz denses que dans les fluides raréfiés, le passage, de l'étincelle électrique au travers des différents gaz doit produire une quantité de lumière variant avec leurs densités. Cette prévision se vérifie quand on lait passer, autant que

posfisible, $ous les mômes coodiiioDs^ des étincelles électriques à iTBjfim l'hydrogène^ Toxygène^ le chlore et l'acide sulfureux.

L'intensité lumineuse est trèsfaihle dans le cas de l'hydrogène^ considérable pour roxygène et très-grande pour le chlore et Tacide sulfureux. Lorsque l'acide sulfUr^ix liquéié est enfermé dans des tultes forts munis de fils de platine, et que Ton peut alors élever la température jusqu'à ce que la pression intérieure atteigne 3 ou 4 atmosphères, le passage des étincelles d'hiduction au travers du gaz est accompagné de brillants éclairs de lumièse. Bien plus, si im courant d'étincelles d'induction provenant de la, bobine de Ruhmkorff passe au travers d'une certaine quanUté d'air con&ié dans un tube de verre communiquant avec une pompe foulante, de telle sorte que la pression puisse dire, augmentée gradueUement à 2^ ou 3 atmo^hères, un accroissement très-marqué d'éclat accompagne le passage de TétiaceUe : au contraire, en permettant à l'air condensé de s'échapper, on observe des {^énomènes inverses.

L'arc électrique d'ime pile de 50 éléments de Grove est beaucoup plus lumineux lorsqu'on Interpose de la vapeur de oiercure au lieu d'air atmosphérique, dans le passage de la dédiasge, entre les pointes de charbons.

Les gaz et vapeurs que nous venons de mentionner ont les densités relatives suivantes :

Hydrogène 1

Aur 14,5

Oxygène 16

Acide sulfureux 32

Chlore. 35,5

Mercure. 100

Acide phospborique* 71 ou 142

La faible lumière émise par le phosphore brûlant dans le chlore semble à première vue constituer une exception à la loi p^demment indiquée^ la densité du produit de combustion. Le trichlorure de phosphore étant 68,7, la lumière produite devrait être considérable.

Mais réclat lumineux d'une flamme dépend aussi de sa température, et on peut démontrer que, dans ce cas, celle-ci est très-inférieure à celle que produit la combustion du phosphore dans Toxygène.

Nous n'avons pas toutes les données nécessaires pour calculer la température de ces flammes; mais, d'après Andrews, le phosphore brûlant dans l'oxygène donne 5 747 unités de chaleur, qui, divisées par le poids du produit, pour i gramme de phosphore, donnent 2 500 unités. Lorsque le phosphore brûle dans le chlore, il produit seulement, d*après la même autorite, 2 085 unités de chaleur, qui, divisées comme précédemment par le poids du produit, donnent 470 unités.

11 est donc évident que la température, dans le dernier cas, doit être beaucoup au-dessous de celle qui se produit dans le prepaier, à moins que là chaleur spécifique de Facide phosphorique ne soit beaucoup plus considérable que celle du trichlorure de phosphore; de fait, j'ai trouvé que si l'on élevait la température de la flamme du phosphore dans le chlore d'environ 500 degrés centigrades, en chautïant préalablement les deux éléments à ce degré, on obtenait une brillante lumière blanche.

Uest évident que les résultats précédents ont un intérêt direct pour le développement des théories généralement admises sur la constitution du Soleil, des étoiles et des nébu* leuses. Mais je réserve de semblables applications pour le moment où de nouvelles expériences, actuellement en train, seront termiQées.