II. — EFFET THERMIQUE DU RAYONNEMENT DU POLONIUM

$ 6. — Mme P. Curie et D. K. Yovanovircx (#) ont constaté que pour deux sels de radium d’égales teneurs en élément radioactif (la comparaison étant faite par la mesure du rayonnement 7), mais d’âges différents, le débit thermique du sel plus anciennement préparé était supérieur à celui du sel de préparation récente. Ainsi l'accroissement de l’effet thermique d’un sel âgé de 16,75 ans représentait 11 % du débit de chaleur du même sel, fraîchement précipité.

Th. Kavrz a trouvé, de son côté, pour un sel de Ra âgé de 13,92 ans, un effet thermique de 9,5 % supérieur à celui correspondant à sa teneur en (Ra — RaC, C) (*%).

L'augmentation progressive du débit de chaleur des sels de Ra est due à l'accumulation du polonium, par l'intermédiaire de RaD-RaE. Mme P. CuRIE et D. K. Yovanovircx ont proposé (loc. cit.) pour le calcul du débit thermique du Po accumulé en t ans dans 1 gramme de Ra, l’équation suivante :

Po :

ï és ARaD!) POS RAD

(1) CRE Q(x+ Poll Et Q + représente ici le débit thermique de 1 Gurie Polonium.

Z — 3,710 étant le nombre de désintégrations par seconde dans 1 Curie de Po et W — 5403,3-10$ eV, l'énergie d’une désintégration de cet élément (compte tenu de l’énergie du rayon de recul radioactif), on calcule le débit thermique

horaire :

Os de r) = 27,4 cal.-g. RL,

En posant Àp, = 1,807a- et pan = 0,0315 a-1, l'équation devient :

cal.-g. h1.

Mile A. DorABIALSKA (1) a mesuré, à l’aide du microcalorimètre adiabatique de SwierosLawsxt, le débit thermique du Po pur extrait d’un vieux sel de Ra. Elle trouve, pour 1 Curie Po, un débit thermique expérimental : Qp, = 24,2 cal.g. h.-1, notablement inférieur à celui calculé ci-dessus. Il était

donc nécessaire de reprendre l’étude expérimentale de l'effet calorifique du rayonnement du Polonium.

Notre travail a porté sur des préparations de Po pur. Get élément était déposé par des procédés variés à la surface de supports métalliques divers. La quantité de Po présente dans une préparation est définie par l'intensité I U. E.S du courant de saturation entretenu dans l’angle solide 2x par les rayons & totalement utilisés. La mesure de ce courant était effectuée, aussitôt la préparation terminée, à l’aide de deux appareils « absolus », du modèle décrit par Mme P. Cu- RIE (#). On obtenait ainsi une valeur de I déterminée à la précision de 0,5 %.

$ 7. — a) Sources n°8 I et II. — Une solution faiblement acétique de Po pur est concentrée jusqu’à quelques gouttes et déposée ensuite au centre d’un disque d’argent de 10 mm. de diamètre et 0,2 mm. d’épaisseur. On laisse le Po se déposer pendant une heure environ, on soutire le liquide, on lave plusieurs fois avec quelques gouttes d’eau bi-distillée et on chauffe très doucement le support afin de chasser l'humidité. Après la mesure d’ionisation, la source est enfermée

Cu Const :

Fig. 4.

dans un dessicateur à vide, garni de P205. On l'y maintient pendant plusieurs jours avant de l’introduire dans le récipient calorimétrique: . Celui-ci est constitué par deux cylindres de cuivre électrolytique, mesurant chacun 7 mm. de hauteur et 14 mm. de diamètre. Le disque porte-source est intercalé entre les cylindres, que deux vis de cuivre serrent l’un sur l’autre. Les couples thermoélectriques sont soudés sur les bases du bloc ainsi formé (fig. 4).

L’enceinte calorimétrique est partiellement évacuée : pression résiduelle de l'air : 30 mm.Hg environ.

Voici les résultats concernant la source II. (Les résultats fournis par la source Î ont été analogues.) Préparation de la source : le 17-X1-1934.

Intensité initiale (le 17 à 12 heures) : 1, — 3319 U. E.S. (+ 0,5 %) (moyenne de 2 mesures absolues).

ROSE ALEXANDRE SANIELEVICI h

Les mesures colorimétriques commencées le 1-TI1-34, de 15 à 18 heures, ont été poursuivies aux mêmes heures jusqu’au 29-IV-34.

Le poids du bloc de Cu étant p — 19 g. 047, la capacité calorifique dusystème (compte tenu des corrections d'usage) était K — 1,76 cal.-g.(+ 0,3 DA Les mesures d’accroissement horaire de la température, AT.k-1, sont réunies dans la courbe I, fig. 5. |

L'évolution de l’activité thermique de la préparation est anomale. Le débit de chaleur, au lieu de décroître selon la période du Po, augmente pendant quelque temps, passe par un maximum et diminue ensuite. La branche descen-

dante de la courbe peut être décomposée en exponentielles qui fournissent, pour le temps de réduction à moitié du débit, des valeurs croissantes qui paraissent tendre vers la période du Po, courbe IT, fig. 5. Le débit, de son côté, semble tendre vers la valeur normale, ainsi que le montrent les nombres ci-dessous :

TaBLEeaAu IV

Po non-détruit LA à Débit en cal.-gr. h71 Date HE ME Ag pour 1 U. E.S.Po SIN LR Le ame 2548,3 0,063; 11281072 kk,0-106 A ASS SE DEL See 2497 ,1 0,048, 8,5 34,2 D BR ee ET PNEU 2361,5 0,033, 5,8 24,7 Tee CR er: 2290 ,4 0,032; 5,6 24,5

(*) Pour le calcul des quantités de Po non détruites on pose Tp, = 140 jours.

Dans les conditions d'expérience données (Po déposé sur Ag ; préparation «ouverte », récipient non étanche exposé à l’action des agents physico-chimiques de l’air qui l'entoure) on doit attribuer l'effet thermique anomal à un ensemble de phénomènes secondaires dont la résultante est exothermique et variable. L'un de ces phénomènes est sans doute l'oxydation des métaux Ag et Cu, favorisée par le bombardement auquel ils se trouvent soumis, et qui d’autre part provoque la formation d’ozone. A la fin de l’expérience, nous avons constaté que le disque d’Ag et la surface de Cu en contact avecle Po étaient fortement oxydés. Supposons que le processus ait eu lieu conformément aux équations thermochimiques les plus exothermiques :

4Ag + 5 O, — Ag,0, humide + 21000 cal.-g.

Cu + 5 O, + H,0 = Cu(OH), + 41 600 cal.-g.

Une augmentation de poids du disque d’Ag, de l’ordre de 0,001 g., correspondrait à un dégagement de 0,5 cal.-g. Or, il n’a pas été possible en fait de mettre en évidence une augmentation de poids, à 0 g. 0002 près. Il y a par contre augmentation du poids du bloc de Cu (0,0019), mais elle ne correspond qu’à un dégagement de 2,45 cal.-g. Une intégration approximée de la courbe I, fig.s, permet d’évaluer à environ 440 cal.-g. la chaleur totale dégagée en 59 jours, tandis que l’énergie de désintégration du Po dans le même temps ne dépasse pas 80 cal.-g. Les réactions chimiques considérées expliquent moins de 1 % de l'excès de chaleur.

Ïl serait certainement intéressant de faire une étude complète des phénomènes physico-chimiques auxquels le Po donne lieu. Notre but étant cependant la mesure de l’effet thermique radioactif, nous nous sommes efforcé simplement d'éliminer ces phénomènes. |

b) Source III. — Le dépôt de Po sur Ag est effectué comme pour les sources I et II. Aussitôt après la mesure d’ionisation, la feuille d’Ag est roulée et introduite dans une ampoule de verre, cylindrique, de 6 mm. de diamètre et 14 mm. de longueur, que nous scellons au chalumeau après y avoir fait le vide (pression de l’ordre de 0,01 mm. Hg).

Préparation de la source : le 28-IV-1934.

Intensité initiale (le 28, à 12 heures) : 1, — 3388 U. E. S( 0,3 per

Le récipient calorimétrique est constitué par un cylindre de Ni pur, fermé aux deux extrémités, mesurant {7 mm. de longueur sur 8 de diamètre. L’épaisseur de la paroi est { mm. Le système cylindre-ampoule a une capacité calorifique K — 0,625 calg.-g.

Les mesures calorimétriques, commencées le 30-IV-34, de 15 à 18 heures, ont été poursuivies aux mêmes heures pendant 55 jours.

La courbe I, figure 6, représente l’évolution de l’activité thermique de la

source III.

Dans les conditions expérimentales données (Po déposé sur Ag, isolé -en

Alexandre Sanielevici. 2

18 ; ALEXANDRE SANIELE VICI

système clos dans une atmosphère d’air raréfié), les phénomènes -secondaires semblent avoir une résultante endothermique, qui augmente, passe.par un maximum puis diminue rapidement. Cette résultante est déjà très faible le 11€ jour de l'éxpérience ; le 14-V, le débit par U.E.S.Po n’est plus que de 6 % inférieur à.la valeur théorique et il continue à croître lentement. De son côté, le temps de réduction à moitié du débit thermique diminue et se rapproche de la période de Po (courbe IT, fig. 6).

t:jours 10 14 21 6 14 25

AT.h°*

ATK!

AS ET ET L21 2529 M6 NN TA 0S 25 29 12 12 16 21 2628 tjours v VI L: joue x XI

Fig. 6. Fig. 7.

Une source IV, préparée et étudiée dans les mêmes conditions que ci-dessus, a fourni une courbe d’évolution thermique analogue.

Bien que l'établissement de l’équilibre physico-chimique se fasse dans ces conditions plus rapidement que pour une préparation « ouverte » nous.avons Cherché à améliorer ce résultat.

c) Source V. — Le Po a été déposé sur une lame de Ni tournant dans une solution faiblement azotique de polonium pur. Les dimensions de la lame de Ni étaient : 4 mm. de largeur, 20 mm. de longueur.

Préparation : le 21-X-34.

Intensité initiale (le 21, à 11 heures) : 18093 U. E. S(Æ 0,6 %)).

Conservée pendant 3 jours dans le dessiccateur à P,0;,1la préparation est introduite (24-X) dans un tube de Pb, que l’on ferme hermétiquement après y avoir fait passer pendant 2 heures un courant d’azote pur sec. L’enceinte calo-

rimétrique est remplie du même gaz, maintenu sec par une quantité suffisante de pentoxyde de phosphore déposé dans une coupelle. Le tube de plomb qui constitue ici le massif calorimétrique possède une capacité calorifique (avec les corrections): K — 1,07 (+ 0,5 96) ak-2.

Les mesures calorimétriques ont été poursuivies durant 35 jours conformément au tableau V.

TaBLEAU V

Po non détruit .h—1 Date Fe Durée AT:h=1 à gr. : ne PRES Observations Peu nie AQU à JU. EiS.

+ CARE : ve de 1

Ére. dome de Lo |. Les phénomènes secon- CRETE 3 k 0 336. RU ef FE daires exothermiques, peu ARE & . 032 8, Fe = a intenses, s’annulent en huit 2-XI 5 » 0320, | 34,3-10—2| 16938 | 20,3-10-6 JOUTS.

RMS AR 6 » 0,314, | 33,7 16598 | 20,3

CAE ARS 7 » 0,310, | 33,2 16345 | 20,3

D. 8 » . -| -0,308 (32,6 16099 | 20,2 UP 9 » 0,300, | 32,1 15936 | 20,1 RON eAneN SOS 10 » 0,298 | 32,0 15771020 S * G STRESS 11 ; 0.29%, | 31,6 15536 | 20,3 rad :

'NTEE 12 , 0291, | 31,2 15381 | 20,3 cal.-g. (E 0,5 %) SOLE 13 » 0,289; | 31,0 15303 | 20,2

TRUSTE 14 » 0,284, | 30,4 14995 | 20,3 RACE 15 » 0,281; | 30,2 . 14843 | 20,4

Pour le calcul des quantités de Po non détruites, on, prend Tp, = 140 jours. L’intensité initiale de la préparation comportant une approximation de + 0,6 %, on trouve, pour le débit thermique de 1 UES Po; L he AQ:h-1 — 20,8-10<cal.-g. (1,1 %).

L'évolution de l’activité thermique est représentée par la courbe I, fig. 7. Calculons, d’après cette courbe la période du Polonium. Nous utiliserons pour cela les équations :

Logio AT, — L0g9 ATo = 0,4343-h4; TT — 0,6932/X

t est le temps, exprimé en jours, qui sépare les mesures AT, et AT,(AT, > AVE

TagLeau VI

AT; AT: 1 jours Diff. des Log. À jours-t 0,3208 0,2815 26 0,05675 5,02-10—$ 0,3047 » 16 0,03439 &,95 0,2988 » 12 0 ,02590 5,00 0,2914 » 7) 0,01501 &k,93

La moyenne est} — 4,98-10-% jours-t, ce qui donne me 4890 CÉE LOL

20 ; ALEXANDRE SANIELEVICI

d) Source VI. — Polonium déposé sur Au, par la méthode de volatilisation de Roxa et Scamipr (*). Le disque d’or qui sert de support est plané, poli, lavé à l’éther, à l’alcool et à l’eau bi-distillée, puis séché dans l’étuve à 1100C et enfin conservé pendant plusieurs jours dans le dessicateur. La volatilisation du Po se fait dans un courant d’azote sec. Le dépôt a l’aspect d’une tache de 4 mm. de diamètre environ, faiblement colorée. Le disque a 14 mm. de diamètre, 0,2 mm. d’épaisseur.

AT.h"

OS, à O1M6 D

26 L 4 9 12 16 20 24 28 t. jours

Fig. 8.

Préparation : le 24-VI-34.

Intensité initiale (le 25, à 13 heures) : I, — 4119 U. E.S (+ 0,4 %).

La préparation est recouverte d’un second disque d’or et placée dans un petit boîtier d’argent pur. De cette façon, le Po n’entre pas en contact avec l'argent. La capacité calorifique du système ainsi constitué est K — 0,67 cal.-g.

La première mesure calorimétrique est effectuée le 26-VI-34 à partir de 10 heures ; l’expérience est poursuivie pendant 34 jours. Voici les résultats :

TagLzeau VII

2. < in = Po non |AQ-h-tcal.-g. Date Mes. n Durée AT-h-1 Ag-h=1 détruit, UES| par UES PÉ , h. m.

GR A OUR EU UE 4 2 30 0,425, us — ee

PATNSRO ES PRSE TS ONTE A AE 2 3 00 0,226 a — — —

CUT ÉDIRE RARES SEL 3 2 30 0,260, = Li, —

FT AS A AN UE ME L » 0,239, = = DNS RRMAENEES LR AA 5 3 00 0,120, 8,04-10—2 3 981 20,2-10-6 D RU CA PAR RS 6 » 0,118; 7,94 3 935 20,2 Re PR RER Ds 7 » 0,1153 718 3 836 20,1

VOUS Pat in me UE VIS 8 2 30 0,114 7,71 3 798 20,3

ANUS De NE LPS ERRel 9 » 0,113; 7,60 3 778 20,1

Te tn AA) 10 3 00 0,111, 7,48 3 702 20,2

DORE ER rent eur Pa 11 » 0,109; 7,32 8 623 20,2

RE «ee Le 12 » 0,107, 7,17 8 555 20,2