INTRODUCTION

Si on les considère du point de vue de la variation que subissent, au cours des expériences, les grandeurs Te et Ta — température du calorimètre et température du milieu qui l'entoure — toutes les techniques calorimétriques peuvent, être classées dans l’une des quatre catégories suivantes : Calorimétrie non isotherme-non adiabatique ; calorimétrie isotherme-non adiabatique ; calorimétrie isotherme-adiabatique; calorimétrie non isotherme-adiabatique (1). Nous pouvons notamment faire rentrer dans le cadre de cette classification les méthodes utilisées pour la mesure de l'effet thermique des rayonnements radioactifs.

A. Calorimétrie non isotherme-non adiabatique. — On mesure des variations de Te assez rapides pour que l’on puisse admettre que T4 est demeuré constant au cours de l’expérience. Citons dans cette catégorie :

1. MÉTHODES DE SUBSTITUTION. — a) Calorimètre de C, RuNGE et J. PRECHT (?). — Le débit de chaleur du corps radioactif provoque une différence de température entre le massif métallique à l’intérieur duquel il est placé et un massif identique vide. Cette différence provoque la déviation du spot d’un galvanomètre intercalé dans le circuit d’un thermocouple dont les soudures prennent les températures des deux massifs. Lorsque la déviation est devenue constante (état de régime), on ramène le spot au zéro grâce au débit de chaleur réglable d’un effet Joure. On substitue enfin au corps radioactif un effet Joue dont on règle l’intensité de façon que le spot se maintienne au zéro. Le débit thermique de ce second effet JouLe est égal à celui du corps radioactif. b) Calorimètre de D. K. YovanoviTex (?). — Il diffère du précédent par le fait que la température de référence est ici Ta, que l’on maintient constante, et par la réalisation pratique du principe.

2. MÉTHODES DE COMPENSATION. — a) Calorimètre de K. AxGsrRüM (4). — Deux massifs métalliques contiennent l’un l’ampoule de sel radioactif, l’autre une spire de manganine de résistance connue, chauffée par effet JouLe. On règle celui-ci de manière à compenser la déviation du spot du galvanomètre intercalé dans le circuit thermoélectrique, dont les soudures prennent les températures des deux massifs, qui sont aussi identiques que possible. Cette déviation est produite par le débit de chaleur de l’ampoule. Le spot galvanométridue étant

maintenu au zéro, l'effet Jour est égal au débit. On élimine l’erreur que peut introduire la non-identité absolue des massifs, en interchangeant l’ampoule et la spire.

b) Calorimètre de E. v. ScaweipLer et V. F. Hess (5). — C’est une modification perfectionnée de l'appareil précédent. L’état de régime (déviation maximum du spot après introduction de la source de chaleur, l'effet JouLe de compensation étant nul) était atteint en 400 min. à { pour mille près.

c) Calorimètre de E. RurHerForp et H. RoBinson (f). — Dans cet appareil,

les massifs métalliques sont remplacés par des bobines de fil de Pt à spires __jointives. L'état de régime est atteint en quelques minutes, grâce à la faible capacité calorifique des récipients ainsi obtenus. Les mesures peuvent être effectuées par compensation, ou par substitution d’un effet Jouce au débit thermique radioactif examiné.

3. MÉTHODES DIFFÉRENTIELLES. — a) Calorimètre de E. RUTHERFORD et H. T. Barnes (7). — Deux ballons de verre sont reliés par un tube en U rempli partiellement de xylène, et fonctionnant comme manomètre différentiel. La dilatation de l’air du ballon où l’on a introduit la source de chaleur à mesurer produit dans le manomètre une dénivellation proportionnelle au débit thermique. L'appareil est étalonné à l’aide de débits connus.

b) Calorimètre de W. DuaxE (5). — Modification du précédent, il utilise les variations rapides de la pression de vapeur d’un liquide très volatil, l’éther, pour de faibles variations de la température. Les deux ballons sont remplis à moitié d’éther, ainsi que le tube capillaire qui les relie, et dans lequel on a introduit une bulle d’air de longueur convenable: Les différences de température entre les ballons produisent des différences de pression, donc des déplacements de la bulle d’air. On peut observer ainsi, après étalonnage, des débits de l’ordre de 2-10-—tcal. g. h—1.

Ce dispositif peut encore être utilisé de la manière suivante : on maintient la bulle d’air sur la position zéro, en absorbant, à l’aide d’un effet PELrier, la chaleur débitée par la source mesurée. On a que 1 amp. heure correspond à l'absorption de 8,2 cal. g., et que d’autre part, l'intensité du courant qui circule à travers une soudure Fe-Ni est proportionnelle à la vitesse d'absorption de la chaleur par la soudure, et cela jusqu’à 0,06 amp.

c) Calorimètre de L. WERTENSTEIN (?). — Un circuit thermoélectrique, branché aux bornes d’un galvanomètre sensible, permet de mesurer, par les déviations étalonnées du spot, la différence de température qui s’établit entre deux vases de DEwAR placés dans un bain à température constante et uniforme, Jorsqu’on introduit dans l’un d’eux une source de chaleur, Les mesures peuvent être pratiquées, soït par la méthode de déviation maximum, soit par celle de vitesse de déviation.

B. Calorimétrie isotherme-non adiabatique. — On maintient Te. constant en absorbant à l’aide d’un effet PEeLTIER le débit thermique à mesurer. T, ne doit pas nécessairement être égal à Te, auquel cas nous aurions une méthode

A ALEXANDRE SANIELEVICI

isotherme-adiabatique. Le calorimètre de DuanE peut fonctionner, ainsi que nous l’avons vu ci-dessus, d’après le principe défini 1e.

C. Calorimétrie isotherme-adiabatique. — On doit avoir, pendant toute la durée de l'expérience, Te — Ts — constante. On peut citer comme rentrant dans cette catégorie :

a) le Calorimètre à glace de Bunsen. Ta est ici égal à zéro, température que l’on maintient à l’aide d’un mélange de glace et d’eau. On utilise la chaleur de la source pour faire fondre de la glace, sans élévation de température. La construction et le fonctionnement de cet appareil sont connus (1). LINDNER (") en a donné une étude détaillée. Récemment, W. SwierosLawskI et ses collaborateurs en ont décrit un type nouveau, permettant de mesurer des effets thermiques de l’ordre de 1 cal. g. h-1 avec une précision de + 3 à Æ 10 VMS

b) le Calorimètre à gaz liquéfié de P. Curie et J. Dewar (#). On utilise le débit de chaleur du corps étudié pour faire bouillir un gaz liquéfié sous pression normale. On a : Ta — Te — température d’ébullition du gaz utilisé. De la mesure du volume gazeux dégagé, ramené à 00 et à 760 mm.Hg, on déduit la quantité de chaleur dégagée. On utilise la relation : Q — L.m, où m est le volume, L la chaleur latente d’évaporation du gaz. C’est l'hydrogène liquide qui confère à la méthode sa plus grande sensibilité, qui est de l’ordre de 1-10 cal. gr. avec une erreur de l’ordre de 1 9%,

D. Calorimétrie non isotherme-adiabatique. — Cette technique est caractérisée par le fait que l’expérience est conduite de telle sorte que T, suive les variations de Te, les deux grandeurs demeurant égales à chaque instant.

Le principe en est dû à Th. W. RicHarps () et a été utilisé par celui-ci, ainsi que par E. LANGE et ses collaborateurs (), à de nombreuses recherches physico-chimiques. Cette méthode s’adapte en effet d’une façon remarquable aux problèmes de la Chimie-Physique, à ceux de la Radioactivité en particulier, ainsi que l’a montré W. SwierosLawsxI (1°). Elle rend possible l’accumulation sans pertes de quantités de chaleurs résultant de débits très faibles et de longue durée, de façon à pouvoir les mesurer néanmoins avec des erreurs relatives faibles. L'auteur cité ci-dessus a élaboré une méthode de microcalorimétrie adiabätique-non isotherme, caractérisée par les dimensions réduites du massif calorimétrique, par sa faible capacité calorifique, par les petites quantités de substances actives mises en œuvre, ce qui nécessite parfois des durées d’expérience considérables (17).

Nous nous sommes servis, pour nos recherches, d’un microcalorimètre construit dans les ateliers de l’Institut du Radium, et directement inspiré de celui de SwisrosLawski. Nous nous sommes efforcés d’en rendre aussi pratiques et simples que possible la réalisation et le maniement. Nous donnons ci-dessous l’étude détaillée de la méthode et du montage.