CHAPITRE VI. ~ HISTORIQUE DE LA PILE

pile semblant donner raison aux idées de Volta, cette opinion de Fabroni eut d'abord peu de succès. Les travaux de Becquerel el de De la Rive, qui montrèrent qu'une pile ne peut donner de courants permanents que si elle est le siège d'une action chimique, la remirent en honneur. Pendant près d'un demi-siècle, on enseigna que l'acide, en attaquant le zinc, se chargeait d'électricité positive qu'il transmettait au cuivre non attaqué, tandis que le zinc se chargeait négativement, et transmettait cette électricité au pôle auquel il était réuni. Cette explication avait le grave tort de rendre incompréhensible l'augmentation de l'intensité des courants par l'association des éléments en tension, si simple à comprendre dans la théorie de Volta. Pourtant l'idée de Fabroni contenait, elle aussi, une part de vérité; nous avons vu, en effet (Chap. IV), que la force électromotrice d'un élément de pile est d'autant plus grande, en général, que la diminution de l'énergie chimique pour le passage d'une même quantité d'électricité est plus grande.

En résumé, on peut dire que chacun des trois contradicteurs, Galvani, Volta et Fabroni, avait raison ou partiellement raison: l'électricité animale est un fait incontestable aujourd'hui ; la différence de potentiel (tension de Volta) entre deux métaux au contact est aussi un fait indéniable ; enfin, une action chimique, dans les piles dont toutes les parties sont à la même teijipérature, est nécessaire à la production d'un courant permanent.

IONISATION DES GAZ. — CORPUSCULES. igB

Des découvertes récentes ont révélé un nouveau mode de transport l'électricité, se rapprochant du transport par les ions électrolyues en ce que ce sont des particules matérielles portant aussi une arge constante d'électricité, qui se déplacent dans un champ élecque. On leur a donné encore le nom datons ; mais ces ions se •linguent des ions électrolytiques en ce qu'ils peuvent provenir et )viennent le plus souvent de molécules gazeuses et, en outre, par ir constitution, qui est différente. Les phénomènes qui vont nous îuper sont liés intimement aux décharges électriques dans les gaz s ou moins raréfiés ; aussi leur exposé sera un complément à ce î nous avons déjà dit à ce sujet (Liv. I**", Chap.VII, n°*9, 10 et H). us verrons qu'ils conduisent à une nouvelle conception de la mae et de l'électricité de la plus haute importance (').

. Gaz ionisés. — On a reconnu que, sous un très grand nombre ifluences, la molécule d'un gaz, même simple comme l'hydrogène, ygène, l'azote, etc., pouvait se dédoubler en deux parties, l'une itrisée positivement, que nous appellerons centre positif , l'autre -Irisée négativement, que nous appellerons centre négatif. Ce oublemenl se fait conformément à la loi de la conservation de eclricité ; les deux centres provenant du dédoublement d'une

) On doit être reconnaissant à M. Langevin d'avoir vulgarisé en France, dans portant Mémoire {Recherches sur les gaz ionisés) qu'il a présenté comme thèse doctorat, les travaux des savants anglais et allemands sur le sujet qui forme jet de ce Chapitre. Dans sa rédaction, nous avons fait plusieurs emprunts à cet -lient Ouvrage.

P. — III. i3

194 chjlpttbe ni.

même moléciile neutre coQlienneat, en valeur absolue, autant des deux électricités. La charge électrique est, du reste, inséparable do centre chargé : pour un même centre chargé, elle ne peut ni augmenter, ni diminuer.

Quand un gaz possède ainsi quelques-unes de ses molécules dédoublées en centres chargés, on dit que le gaz est ionise. Nom préciserons plus loin ce qu'il faut entendre par le mot ion ; nous appliquerons, dès maintenant, ce terme au centre chaîné dans le cas où il prend naissance au sein d'un gaz sous une pression voisine de la pression atmosphérique, sans être animé de très grande vitesse.

On peut reconnaître facilement qu*un gaz est ionisé par une propriété très évidemment acquise alors par le gaz, la propriété de décharger les corps électrîsés. Supposons, par exemple, un corps négativement électrisé : autour de lui règne un champ électrique; sur les lignes de force de ce champ, le sens de celui-ci est tourné vers le corps. Il en résulte que les ions positifs du gaz ionisé vont suivre les lignes de force en se dirigeant vers le corps chargé négativement, auquel ils apportent de Télectricité positive jusqu*à ce que le champ électrique soit devenu nul autour de lui, c*est-à-dire jusqu*à ce qu'il soit complètement déchargé. Explication analogue pour les corps positivement élcctrisés. qui sont déchargés par les ions négatifs. Nous pourrons ainsi reconnaître si un gaz renferme les deux sortes d'ions (il déchargera les corps positivement électrisés et les corps négativement électrisés ), ou s'il ne renferme que des ions d'un certain signe (les corps électrisés de signe contraire seront seuls déchargés;.

2. Causes d'ionisation des gaz. — Nous allons indiquer les principales circonstances dans lesquelles se produit Tionisation des gaz.

Ionisation par action chimique, — Lorsqu'un gaz prend naissance par une action chimique, il est presque toujours plus ou moins ionisé.

En particulier, les produits gazeux de la combustion sont ionisés. Si Ton place un corps électrisé au-dessus d'un réchaud à gaz allumé, il est presque instantanément désélectrisé. On connaissait depuis longtemps celte propriété, mais on l'attribuait à une conductibilité électrique acquise par les gaz chauds. Voici deux expériences, réci-

IONISATION DES GAZ. — CORPUSCULES. igS

)roques l'une de l'autrç, qui montrent que cette explication est Qexacte.

Si on laisse refroidir les gaz qui se sont échappés du réchaud lumé, en ayant soin de ne pas les mettre en contact intime avec des irois conductrices, on constate que les gaz froids jouissent encore, indant quelque temps, de la propriété de décharger les corps élecsés.

Par contre, si sur le réchaud à gaz allumé on place une toile métal- [ue, ou mieux deux toiles métalliques superposées, à mailles un u serrées, on constate que les gaz qui s'élèvent du fourneau à trars ces toiles, quoique presque aussi chauds, ont complètement rdu la propriété de décharger les corps électrisés (*). Ce phénoène s'explique aisément ; les ions sont attirés par les fils conducurs de la toile métallique, comme un petit pendule isolé et chargé t attiré quand on lui présente un conducteur en communication ec le sol, par suite de la charge contraire que prend, par influence, ; conducteur. Les centres électrisés venant se déposer ainsi sur les Is des toiles métalliques, les gaz sont désionisés.

Cette propriété des produits de la combustion de désélectriser les 3rps est constamment employée.

Ionisation par les rayons Rôntgen. — Comme nous l'avons éjà vu (Liv. P*", Chap. VII, n** H), M. Jean Perrin a montré qu'il uffit que des rayons Rôntgen rencontrent dans l'air les lignes de orce qui réunissent deux conducteurs pour amener la surface de eux-ci au même potentiel, par conséquent, pour faire disparaître le '»amp électrique entre ceux-ci, pour décharger leurs surfaces en égard (2). Ceci ne peut s'expliquer qu'en admettant que les rayons

(') CeUe expérience intéressante, due à M. Villard, n'a été bien interprétée que 'cpuis qu'on a reconnu Texistence de l'ionisation des gaz.

(*) M. Jean Perrin a fondé sur cette propriété des rayons Rôntgen une méthode '''ginale pour trouver la différence de potentiel apparente de deux métaux au «>ntact.

^s rayons Rôntgen traversent la couche d'air qui sépare les deux métaux pris ^us forme de plateaux parallèles; un des plateaux, de métal Mp communique avec

sol; Tautre, en métal M,, est isolé. On fait d'abord communiquer M, par un fil, - métal quelconque M, avec Taiguille d'un électromètre à quadrants, dont les secjrs pairs et impairs communiquent respectivement avec les deux pôles d'une pile, iflt SCO milieu au sol. On fait ensuite communiquer le plateau M, avec l'aiguille

196 CHAPITRB VII.

Rontgen provoquent dans l'air des centres chargés positifs et négatifs : ces rayons ionisent les gaz.

Action des rayons cathodiques pénétrant dans un gaz, — Action des aigrettes, — Nous avons vu comment on obtenait les rayons cathodiques dans une ampoule de Crookes, et que ces rayons transportaient avec eux de l'électricité négative (Liv. I**", Chap. Vil, n° 10). Le physicien allemand Lenard est parvenu à faire sortir les rayons cathodiques de l'ampoule où ils se produisent et à étudier leur action sur les gaz (voir n° 17). Or, en pénétrant dans un gax sous la pression atmosphérique, les rayons cathodiques donnent dans celui-ci des centres chargés positivement et négativement, avec prédominance de ces derniers, ayant les mêmes propriétés que les ions provenant de l'action des rayons Rontgen.

Un autre moyen analogue, mais beaucoup plus simple, d'obtenir des centres chargés consiste à employer une pointe métallique communiquant avec le pôle négatif d'une machine électrique, de façon ! à former l'aigrette négative. Nous verrons plus loin (n° 19) qu'il s'échappe alors de la pointe des rayons cathodiques. De fait, l'air qui entoure la pointe contient des centres chargés négativement : les corps positivement électrisés, placés dans le voisinage, sont déchargés, mais non les corps négativement électrisés. On conçoit, en effet, que si, comme c'est probable, il se forme encore ici des centres chargés positivement, aussi bien que des centres négatifs, les premiers, par suite de l'action du champ électrique intense qui règne près de

par le fil M; la déviation fait connaître la différence Vj — Vj des potentiels de 1'»'* guillc dans les deux cas. Or, en- appelant V le potentiel commun des surfaces eo regard des deux plateaux, on a, avec les notations habituelles, et en appeiaot tf Tcxcès constant du potentiel de l'aiguille sur celui du fil M :

Vj = V -h A I M, -♦- M J M -+- a, V, = V -h A | M, -h M, | M -+- a, doù :

V,— V,= A I M,-f- Mj I M -f- M I M,-h Mj I A = A I M,-hM, I M,-*-M, I A = Jïljl^r

Ainsi, l'indication de réiectromètre donne directement la différence de polent»» apparente OTL, | OILi des deux métaux en contact.

Par cette méthode, M. Jean Perrin a obtenu le» mêmes résultats que M. P*"*^ par la méthode que nous avons indiquée (Chap. VI, n* 3).

U pointe, se dirigent rapidement vers celle-ci et disparaissent presque aussitôt formés.

On constate de même qu'une pointe métallique communiquant avec le pôle positif d'une machine électrique, de manière à former Taigrette positive, donne naissance autour d'elle à des centres chargés positivement : les corps chargés négativement sont déchargés, mais non les corps chargés positivement. L'explication donnée ci-dessus montre, en eflet, qu'il ne peut pas subsister de centres négatifs dans le voisinage de la pointe, à cause du champ électrique qui y existe.

Phénomène de Hertz. — Le physicien allemand Hertz a trouvé qu'un métal frappé par la lumière ultra-violette émettait des centres chargés négativement, quand il est chargé négativement, qu'il est à l'état neutre, ou même qu'il est faiblement chargé positivement, pourvu que, dans ce cas, son excès de potentiel sur le milieu ambiant ne dépasse pas 2 volts. Parmi les métaux communs, c'est le zinc fraîchement nettoyé qui produit ces centres négatifs en plus grande <fuantité. Les centres négatifs ainsi obtenus jouissent encore des mêmes propriétés que les ions négatifs produits par l'action des rayons Rôntgen.

Filament incandescent. — Un fil conducteur porté au rouge par le passage d'un courant électrique donne naissance dans le gaz qui l'entoure à des ions : on obtient ainsi la décharge des corps électrisés placés dans le voisinage du fil. Il y a, dans ce cas, production des deux sortes d'ions, avec prédominance des ions négatifs.

Corps radioactifs. — La radioactivité de l'uranium, découverte par M. Henri Becquerel, s'est d'abord manifestée par ce fait que l'uranium et ses sels déchargeaient les corps électrisés placés dans son voisinage. Depuis, cette propriété remarquable a permis de reconnaître l'existence de métaux très rares, mais la possédant à un haut degré : le polonium et, surtout, le radium découverts par M. et M"* Curie; l'actinium découvert par M. Debierne.

C'est principalement par suite de Tionisation des gaz qui les entourent que ces corps déchargent les corps électrisés. Encore,

Une autre expérience, plus simple à répéter, montre très bien ( condensation par les ions. On fait bouillir de l'eau dans un ba fermé par un bouchon traversé par un tube, qui se recourbe hori. taleinenl {,fig. 37), se redresse et se termine en pointe effilée. Il

Fi(. S7.

par celte pointe un jet de vapeur qui se condense piirliclleuient produisant une fumée blunclic ; or, si l'on approdie du jet une po métallique comuiiinii|u;inl aM?c le pùle isolé d'une macliinc ttriquc. de fa<;on ù produire l'aigrette et, par là même, des ions.

IONISATION DBS GAZ. — CORPUSCULES. ^OI

voit la fumée blanche augmenter beaucoup d^opacité, ce qui indique une plus grande condensation de la vapeur. Le phénomène est surtout des plus faciles à observer si Ton produit sur un écran blanc l'ombre de la fumée éclairée par une petite source lumineuse très intense.

En approchant du jet une flamme, ce qui donne des ions, on constate aussi l'augmentation de l'opacité du jet de fumée (* ).

Dès iS'jS, Coulier avait déjà reconnu que les gaz de la flamme

provoquaient la condensation, et qu'il en était de même pour un gaz

soumis à l'action d'un (il de platine rendu incandescent par un cou-

raot. De son côté, M. Mascart, en répétant à la même époque les

ex^périences de Coulier, avait trouvé que les gaz soumis à l'action de

l'effluve provoquaient la condensation de la vapeur. Dans tous ces

o SI s, on sait aujourd'hui qu'il se produit des ions.

On doit à M. C.-T.-R. Wilson une étude très soignée de ce phémène. Pour obtenir de la vapeur d'eau sursaturante d'une pression nnue, il a employé la détente brusque d'une masse de gaz primiti%^€ment saturée de vapeur d'eau ; cette détente se faisait par une âi:igmentation connue du volume de la masse gazeuse, pouvant varier ^ v-olonté d'une expérience à une autre. Nous appellerons degré de

cf fiente le rapport — du nouveau volume Va à l'ancien v^.

W. Wilson s'est servi, pour ces expériences, de l'appareil représenté parla figure 58. Le réservoir Aet le tube B, qu'il surmonte, peuvent être remplis par le gaz étudié amené par la canalisation à robinet Ta T3. L-e lube formant cloche P sert de piston. Pour cela, la partie inféneure de ce lube plonge dans le mercure recouvert d'eau que contient '^ partie inférieure du tube B; un tube C fait communiquer l'intél'heur de la cloche-piston P avec un espace où l'on peut produire des pï'essions diverses. Si l'on y produit la pression atmosphérique en Ouvrant le robinet T| , la cloche P prend une certaine position dans *^ tube B, d'autant plus élevée que la pression qui règne dans ce ^^be est plus faible. En tirant la valve V, qui met l'espace en commu-

(* ) C'est précisémenl pour ne pas provoquer la condensation par les ions qui s'é- ^happent du fourneau servant à chauffer le ballon qu'on recourbe horizontalement ^ tube d'échappement de la vapeur.

nicalion avec le réservoir F, où une pompe fait cootinuellement le vide, il en résulte ud rapide abaissement de la cloche-piston P, dont le bord inférieur vient buter contre une plaque de caoutchouc. C'est ainsi que se produit la brusque déteale.

Fig. 5S.

Pour régler le degré de détente, on ouvre !e robinet Tj, on laisse fermé le robinet T}, on maintient le piston P au bas de sa course e*t en manœuvrant le réservoir à mercure R, on règle la pression qu'on veut avoir à la fin de la détente; elle est donnée par le manomètre à air libre, la température étant la température ambiante ; soit/») cetie pression toujours inférieure à la pression atmosphérique. Ceci fait, on ferme T^ et, en ouvrant T,, le piston P remonte A une hauteur d'autant plus grande que pi est plus inférieur à la pression atmosphérique. L'atmosphère de AB se trouve alors, au moment de produire la détente, à la température ambiante et sous une pression />i, à peine supérieure à la pression atmosphérique existant à l'intérieur

^e P, la différence, très petite, étant connue par une expérience

préalable. Après la détente, lorsqu'on a attendu assez longtemps

pour que la température fût redevenue la température ambiante, la

ptession est redevenue />2, puisqu'on est ramené aux conditions

lûiiiaies. Pour avoir le degré de détente — > il n'y a qu'à appliquer la

loi de Mario tte au gaz contenu dans AB; en désignant par it la pression maximum de la vapeur d'eau pour la température ambiante,

on a

t>,(/?,— 7î) = t>,(/7i — r), d'où ? = 7^ ^•

Lorsqu'on commence, les premières détentes font apparaître un

nuage dû à la condensation de la vapeur, à cause des poussières que

contient le gaz; ce nuage, en tombant^ entraîne les grains de pous-

siére formant les noyaux des gouttes ; aussi, après quelques délentes,

'atmosphère de AB reste limpide après la détente. Si, à ce moment,

^^ fait tomber sur le ballon A des rayons Runtgen pour un degré de

latente — inférieur à 1,20, il ne se produit encore aucun nuage;

■^^is, si le degré de détente est supérieur à 1,26, un nuage se proluit (*). Le nuage conserve à peu près le même aspect tant que le legi-^ de détente n'atteint pas 1 , 35 environ ; mais, à partir de ce degré '^ détente, le nuage formé est beaucoup plus abondant, indiquant lue la condensation se produit maintenant autour d'un plus grand nombre de centres.

Pour montrer que dans ces expériences ce sont bien les centres chargés qui provoquent la condensation, on a remplacé le ballon A par un autre contenant deux lames métalliques parallèles, permettant ^^ créer entre elles un champ électrique ; un écran en plomb conve- ^^hïe ne laisse tomber les rayons Rcintgen qu'entre les deux lames. E-n l'absence du champ électrique, la condensation se produit, ïnênae si l'on a interrompu les radiations de Rontgen un instant avant de produire la détente; mais, si l'on crée un champ électrique suffisamment intense en présence des rayons Rontgen, la condensation est très faible, et la condensation est nulle si la détente est produite

(') Pour bien voir ce nuage, il est bon de diriger sur le ballon A un faisceau de fayoDu lumineux convergents.

un instant après qu'ont cessé ces radiations. Sous l'influenc -champ électrique, les centres chargés ont suivi les lignes de et se sont portés sur les lames métalliques, ce qui fait que, pei les radiations de Rôntgen, les ions sont moins nombreux par de volume, et que, peu après le passage des radiations, il n'y a -d'ions.

AGn d'étudier de plus près la part que les ions de l'un et 1' ^igne prennent au phénomène de condensation, M. Wilson a jplacé le ballon A de la figure 58 par le dispositif représenté p

Fig. 59.

v//////Mm'///A vmmmmA

figure 59 : un ballon B contient une cloison métallique étanche . divise le ballon en deux parties égales, et deux lames métalliqi et D parallèles à la cloison A. On produit entre C et A et eni €t D un champ électrique très faible et de même sens ; pour celj lames sont portées, l'une C à un potentiel supérieur, l'autre D potentiel inférieur à celui de la cloison A, par exemple, en faisant muniquer C et D avec les extrémités d'une résistance de 200 c dont le milieu communique avec A, et qui est parcouru par le rant fourni par quatre éléments Leclanché. Les radiations Rii: passent à travers une fenêtre pratiquée dans une cloison en plo très épaisse, puis pénètrent dans le ballon en traversant une f mince d'aluminium L mastiquée à la surface de celui-ci ; de

IONISATION DES GAZ. — COBPLSCULES. '205-

façon, les radiations ne traversent le ballon que dans un espace étroit limité par deux plans parallèles à A., situés de part et d'autre, et à une très petite distance de cette cloison. Il en résulte que l'ionisation du gaz ne se produit que tout près de celle-ci. Considérons ce qui se passe dans la région AC; le champ électrique étant dirigé de C vers A, lésions positifs se dirigent sur A et disparaissent tout de suite du gaz, tandis que les ions négatifs se dirigent vers C : dans la partie AC, il n'existe donc que des ions négatifs. Pour une raison analogue, dans la partie AD, il n'existe que des ions positifs. Or, l'expérience montre que, tant que la détente est comprise entre 1,26 et 1 , 3 1 , la condensation ne s'opère que du côté AC, là où se trouvent les ions négatifs; aucune condensation ne se produit du côté AD, autour des ions positifs. Mais, pour une détente supérieure à i,3i, la condensation de la^ tapeur se produit des deux côtés ; pour une détente de i,35 ou plus, '^ nuage a le même aspect du côté des ions positifs et du côté des 'ons négatifs. Ainsi, entre i,25 et i,3i, la condensation de la vapeur ^^ se produit qu'autour des ions négatifs, et c'est seulement à partir ^^ degré de détente i,3i qu'elle s'opère aussi autour des ions posit'^s ; mais tous les ions positifs ne deviennent un centre de condens^tion qu'à partir d'un degré de détente égal à i,35.

Cette expérience nous fait comprendre pourquoi, dans la première ^^périence rapportée plus haut (Jiff- 58), la condensation devient P*^s abondante à partir de i,35.

En ionisant le gaz du ballon, soit par les corps radioactifs, soit par ' action de la lumière ultra- violette sur une plaque de zinc fraiche- '^^Ul décapée, M. Wilson a obtenu exactement le même résultat que Pour les gaz ionisés par les rayons Riintgen : les ions produits par ces ^'^Vers procédés sont donc de même nature. Par contre, quelques autres modes d'ionisation ont donné des résultats .différents. Nous '^^ viendrons plus loin sur ce point (n" 10).

^•^ Comparaison de la charge portée par les ions des deux signes. — ^<Uîànd, dans un gaz primitivement à l'état neutre, on produit l'ionisation en l'absence d'un champ électrique et loin des corps conduc- ^^i*s, de façon qu'aucune force électrique ne fasse disparaître les ^^ritres chargés d'une espèce de préférence à ceux de l'autre, on ^^^ustate, en introduisant le gaz ionisé dans un cylindre de Faraday (Liv. l^r^ Chap. I**", n" 13), que ce gaz renferme autant des deux

'2o6 CHAPITEB VII.

électricités ; ce résultat est conforme à la loi de la conservation de Télectricité.

Mais une question se pose : les ions positifs sont-ils produits en même nombre que les ions négatifs ? L'expérience suivante de M. Wilson, faite avec Tappareil précédent {fig* 09), permet de voir que rionisation par les rayons Rontgen donne un nombre d'ions qui est le même pour les deux signes.

M. W ilson a d'abord vu qu'une condensation avec un degré de détente suffisamment élevé (à partir de i,35 environ) fait disparaître du gaz tous les centres chargés, car, l'action des rajons Rontgen ayant cessé, une nouvelle détente du même genre ne produit plus de condensation. Ceci montre que tous les ions sont devenus des centres de condensation lors de la détente précédente.

Ce point établi, M. Wilson produisit une détente d'un degré un peu supérieur à i,35, en se servant du dispositif de la figure 59,. sous l'influence des rajons Rimtgen. La condensation s'opéra des deux côtés, et il vit les deux nuages tomber; en suivant la marche de la partie supérieure des nuages nettement délimitée, ce mouvement de chute, qui est lent, à cause des frottements produits par le gaz s'observe très bien. Il constata alors que ks deux nuages tombaien avec la même vitesse. Ceci indique que les gouttelettes d'eau ont Is même grosseur des deux côtés AC et AO; car dans une chute aa milieu de Tair, qui produit un frottement, les gouttelettes tombeoH d*autant plus vite qu'elles sont plus grosses. Or, par unité de volume il y a la même quantité d'eau condensée des deux côtés, puisqu'il vm reste plus après, de chaque côté, que la quantité d'eau à l'état (■ vapeur correspondant à la saturation. La même quantité d'eau ^ déposant sur des gouttes de même grosseur doit donner nécessaire ment le même nombre de gouttes ; puisque chacune des gouttes pour noyau un ion, et que tous les ions se sont entourés d'une goût t d'eau, il y a, par unité de volume, autant d'ions positifs en AD qa.d'ions négatifs en AC: par conséquent, autant d'ions négatifs qa^ d'iuas positifs ont été libérés par les rayons Rontgen.

D'autre part, puisque l'ensemble des ions positifs possède la roêiii< quantité d'électricité, en valeur absolue, que l'ensemble des ioD^ négatifs, et qu'ils sont en même nombre, il en résulte que :

La charge cFun ion positif est égale, en valeur absolue y à la charge d'un ion négatif.

IONISATION DBS GAZ. — CORPUSCULES.

ao7

Cette loi s'étend à tous les ions identiques comme propriétés à ceux fournis par Faction des rayons Rontgen.

S. Étude de Faction d'un champ électrique sur un gaz ionisé. — Mobilité des ions. — On fait passer le gaz dans un tube métallique T {fig^ 60). Ce tube est percé d'une fenêtre F, fermée par une mince feuille d'aluminium, permettant de faire pénétrer dans le tube des rajons Rontgen produits par une ampoule deCrookes C, et, par conséquent, d'ioniser le gaz. Dans l'axe du tube est placée une tige mé-

Fig. 60.

N\\\VNv\\\\\\\NJ'

*^^'ique isolée A communiquant avec une des paires de quadrants E ^ ^xi électromètre. Une batterie d'accumulateurs P établit une dilTéretiçe de potentiel entre l'autre paire de quadrants E' et le tube T. ^ aiguille est chargée par une batterie de piles à la façon ordinaire.

^ début d'une expérience, un pont métallique D fait communiquer ^^ quadrants pairs E et les quadrants impairs E', de façon que la

S^ A présente avec le tube T la différence de potentiel donnée par ^ batterie d'accumulateurs P : un champ électrique s'établit entre A ^^ les parois du tube T. On isole ensuite les quadrants E en enlevant *^ pont métallique D. Sous l'influence du champ électrique, les ions

se dirigent, ceux d'un certain signe vers la tige A, ceux de l'autre signe vers les parois du tube T. La tige isolée A, recevant ainsi de Félectricité de nom contraire à celle qu'elle possède par suite de sa charge initiale, se décharge graduellement; son potentiel se rapproche de celui du tube T, et l'aiguille de Télectromètre indique par sa déviation la différence de potentiel entre les quadrants pairs et impairs. Si l'on a mesuré la capacité du système formé par la tige A et les parois du tube T, ainsi que celle du système formé par la paire de quadrants correspondanle et Taiguille, de la variation de potentiel on peut déduire la quantité d'électricité apportée par les ions à la tige A. Ajoutons que la variation de potentiel que subit cette tige au cours de cette expérience reste extrêmement faible vis-à-vis de la différence de potentiel entre elle et les parois du tube, de façon qu'on^ peut négliger les variations du champ qui en résulte.

Les expériences de ce genre, faites pour la première fois vers 1896., par MM. J.-J. Thomson et E. Rutherford, donnent les résultats sui — vants :

Si le gaz est immobile, la quantité d'électricité reçue par unité d temps par la tige A, c'est-à-dire l'intensité du courant transporté pa les ions, dans les mêmes conditions de fonctionnement de Tampoul de Crookes, va d'abord en croissant avec l'intensité du champ élec trique qu'on établit entre A et les parois du tube T. Mais Tintensitde ce courant n'augmente pas indéfiniment avec l'intensité du chainj^ comme l'indique la courbe de la figure 61, où l'on a porté en abscissi

Fig. 61.

Intensité du courant

/ntmnsiiè du champ ihctriqu^

les intensités du champ électrique et en ordonnée l'intensité du cof rant transporté par les ions. On voit que cette courbe présente u asymptote parallèle à l'axe des abscisses, ce qui indique que, pourl^ champs intenses, l'intensité du courant de transport devient constanl^

Ainsi, rintensilé du couranl électrique qui se produit entre la tige A et les parois du tube, sous Pinfluence du champ électrique, n'est pas proportionnelle à Tintensité de ce champ : ce courant ne suit pas la loi d'Ohm ; il existe pour les champs intenses une intensité limite correspondant à un courant, dit de saturation.

Ce phénomène s'interprète aisément : la vitesse de déplacement des ions, sous Tinfluence du champ électrique, augmente avec la valeur de celui-ci. Pour de faibles valeurs du champ, les vitesses sont assez faibles pour que les ions de noms contraires, séparés par les rayons Rôntgen, puissent se recombiner partiellement ( * ) avant de rencontrer les parois métalliques vers lesquelles ils se dirigent, en 'ïîarchant en sens inverse : la quantité d'électricité recueillie Q pendant Tunité de temps est donc inférieure à la quantité d'électricité Qo produite par l'action des rayons pendant ce temps. Mais, à mesure flue rintensité du champ électrique augmente, la vitesse de déplaceinent des ions sous son influence augmentant aussi, le nombre des recombinaisons devient de plus en plus faible, et Q augmente et se rapproche de Qo, valeur qu'elle ne saurait dépasser, et qu'elle atteint poiii* les champs très intenses où la vitesse des ions devient telle ^u aincune recombinaison n'a lieu, la tige A recueillant toute l'élec- ^icité produite pendant le même temps sous l'action des rayons Hocitgen.

Gomme nous l'avons vu, on peut, au moyen de l'électromètre, niesurer l'intensité du courant de saturation, et avoir ainsi la quantité

( * ) La recombioaison des ions de signes contraires se fait^ suivant la loi de Guldberg

^aage, pour les réactions chimiques entre molécules placées dans un nriilieu liquide

^^ Sdzeux : la vitesse de réaction est proportionnelle au produit des concentrations

V 'basses par unité de volume) des molécules agissantes. C'est-à-dire qu'en appelant p

^ les nombres d'ions positifs et d'ions négatifs par unité de volume, on a :

dp dn

dû = Tt = - "P"^

* est une constante appelée coefficient de recombinaison.

^* Langevin, qui a étudié avec beaucoup de soin le phénomène de la recombinaison ions, a trouvé pour a une valeur sensiblement indépendante de la pression, confîr-

'^•^t ainsi le résultat des expériences antérieures de Mac Clung. Pour l'air et pour .^^*de carbonique à la température ordinaire, M. Langevin a trouvé pour a respec- *'^«ment les nombres 32oo et 34oo C. G. S., très voisins des nombres obtenus anté- ^^^Utement, et au moyen d'autres méthodes, par M. Townsend et par M. Mac Clung.