COMPARAISON DE LA RÉSISTANCE DES GAZ A DE BASSES TEMPERATURES

Comme nous le verrons, les gaz ne consentent à laisser passer le courant que lorsque leur température est suffisamment élevée. Dans ces conditions on peut donc déterminer leur conductibilité et par suite leur résistance parles méthodes ordinaires employées pour les solides et les liquides. Mais si

l'on veut comparer ces résistances à la conductibilité, à la température ordinaire, il importe de suivre une autre marche.

Il est clair en effet que la marche que l’on doit adopter dans la détermination de ces résistances dépend essentiellement de la nature du corps. Lorsqu’il s’agissait des fils métalliques, on pouvait indifféremment déterminer leur résistance à la conductibilité, soit par la déviation de l’aiguille d’un galvanomètre , soit, comme l’a fait Riess, par l’observation de la chaleur qui se dégage dans le fil au moment d’une décharge électrique.

Pour les gaz à la température ordinaire, il est impossible de suivre le premier procédé. Les courants sont complètement interrompus par la moindre solution de continuité, et quel que soit le nombre des éléments, il est impossible d’observer la moindre conductibilité.

Mais l’on a pu chercher à comparer les résistances en les déterminant dans les tubes de Geissler par le même procédé que pour les métaux.

Le moyen était très-simple et ne laissait pas d'être ingénieux. Si l’on suppose, en effet, qu’une machine de Holtz fournisse à travers un tube de Geissler un courant continu, il est clair que l’on pourrait faire de ce tube un véritable rhéostat, en diminuant ou en augmentant la distance de l’électrode déterminant la résistance d’un gaz à la conductibilité. Cette manière d’opérer suppose évidemment la continuité des décharges, c’est-à-dire des quantités d’électricité qui passent dans un temps donné. Afin de s’en assurer, Wiedemann avait entrepris de mesurer avec soin la chaleur dégagée dans les tubes de Geissler, par le même procédé que pour les métaux. Si en effet les décharges étaient continues, les gaz s’échauffant et devenant incandescents comme des conducteurs métalliques, on devait retrouver la loi de Joule. Or les expériences de Wiedemann lui ont montré que les quantités de chaleur dans un tube de Geissler étaient plutôt proportionnelles à l’intensité du courant qu’au carré de cette intensité.

La discontinuité des décharges résultait bien de cette observation ; mais Wiedemann, grâce à la méthode du miroir tournant, a pu démontrer la discontinuité même sous les pressions les plus faibles de 1/4 de millimètre. C’est là un des résultats les plus importants de son mémoire de 1878, et qui reste définitivement acquis.

Afin de simplifier le problème et de ne pas avoir à tenir compte de l’électricité, qui, s’accumulant à la paroi intérieure des tubes de Geissler, peut réagir sur les électrodes, Wiedemann et Ruhlmanu ont employé pour leurs expériences un vase de métal d’une capacité assez grande et remplie de gaz raréfié. Dans ce vase pénètrent les deux électrodes terminés en boules métalliques, et que l’on peut voir de l’extérieur, par deux ouvertures en regard faites dans le réservoir et fermées par deux petites glaces.

D’un côté de l’appareil est un héliomètre placé perpendiculairement à la ligne des électrodes, avec lequel on vise, à travers les deux glaces, le miroir tournant. Celui-ci, placé vis-à-vis de l’héliomètre, a son axe de rotation parallèle à la ligne des électrodes. Le flux constant d’électricité est fourni par une machine de Holtz, dont on mesure l’intensité au moyen d une boussole.

Lorsqu’on fait passer le courant, le miroir en repos réfléchirait une ligne lumineuse parallèle à la ligne des électrodes, qui, par la rotation du miroir, deviendrait une bande lumineuse si le flux était continu. Or jamais, même sous les plus faibles pressions, l’on n’a aperçu des bandes lumineuses. Ce sont toujours des traits brillants parallèles à la ligne des électrodes, et séparés par des intervalles obscurs.

Wiedemann et Ruhlmann, dans ce travail, commencent par rechercher l’influence de l’intensité de la source. Car il était important de prouver que la discontinuité du courant n’était pas due à une discontinuité de la source électrique. D’un autre côté, si l’intervalle de deux décharges distantes de 1 millimètre est de O*.000124, il est clair que la boussole ne saurait indiquer cette discontinuité. — Cette remarque est importante, et elle met dans leur vrai jour les expériences de M. E. Becquerel sur la conductibilité des gaz [portés à une haute température.

Il est d’abord facile de calculer le temps qui s’écoule entre l’apparition de deux traits lumineux, c’est-à-dire la durée d’une décharge. A cet efiet, on mesure, à l’aide de Théliomètre, la distance des deux traits, et, connaissant la vitesse de rotation du miroir, on en déduit la durée cherchée. D’un autre coté, si l’on fait le produit de l’intensité du courant, que donne la boussole, par la distance de deux traits lumineux, on obtient une quantité qui reste constante, quelle que soit l’intensité du courant, toutes choses égales d’ailleurs. D’où cette première loi, que les intervalles des traits qui correspondent à des intensités données d’un courant sont inversement proportionnels à ces intensités, par conséquent, que les quantités d’électricité qui passent dans chaque décharge sont constantes.

Quand la pression diminue, les décharges se rapprochent, mais le miroir tournant montre qu’il y a toujours des décharges discontinues, car la séparation des traits lumineux a toujours été observée, même pour une pression de 1/4 de millimètre. Soit t la distance de deux traits lumineux, p la pression. a, b, c des constantes qui varient avec la nature du gaz, on aura la relation suivante :

t = a -f- bp — p

Avec les différenls gaz, on obtient pour cet ecartement des nombres pro

portionnels aux chiffres suivants. Nous’nous sommes servi de la formule d’interpolation, pour ramener les nombres de Wiedemann à des chiffres ronds.

Pression. Air. Oxygène

10 millimètres. 2.2

Il est intéressant de rapprocher ces résultats de ceux obtenus bien antérieurement par Faraday. Ce physicien avait opéré de la manière suivante. L’électricité fournie par une machine électrique se rendait sur deux petites boules en cuivre isolées, l’une dans l’air, l’autre dans une cloche contenant le gaz dont on voulait comparer la résistance à celle de l’air. Chacune de ces boules était placée au-dessus d’une boule en cuivre d’un plus grand diamètre et mise en communication avec le sol. On faisait varier les distances respectives des boules en présence, de manière que la décharge se fit indifféremment soit dans l’air, soit dans le gaz. Quand il en était ainsi, on mesurait les distances des boules ; celles-ci étant en raison inverse des résistances à la décharge, on obtint, pour ces résistances relatives dans les différents gaz, les nombres suivants, en faisant arriver de l’électricité positive ou négative :

Hydrogène, d’éclairage. Air. Oxygène. Azote.

Nous pouvons comparer ces nombres à ceux obtenus par Wiedemann, à la pression de 75 millimètres, puisque, d’après les courbes publiées par cet auteur, dès que la pression n’a pas été très-petite, la courbe devient une ligne droite. Nous aurons ainsi, en ramenant les nombres de Faraday à la même unité que ceux de Wiedemann, le tableau suivant-:

Faiuoay. — Résistance à la conductibilité sous la pression de 760 millimètres.

Hydrogène. Oxygène. Azote. Acide carbonique. Air.

Wiedemann. — Résistance à la conductibilité sous la pression de 75 millimètres.

On voit l’accord remarquable qui existe entre les observations de l’illustre physicien anglais et celles de Wiedemann et Ruhlmann (1). Si l’on observe

Acide Gaz Acido

carbonique. oléflant. chlorhydrique.

Azote. Hydrogène. oarbonique.

(1) Ann. de Page/., t. CXLV, p. 235 et 36 1\.

de plus que la pression était dix fois moindre dans les observations des deux derniers expérimentateurs, il en résulte que l’on peut invoquer les anciennes recherches de Faraday, comme une confirmation de la formule

qui, d après Wiedemann, se réduit aux deux premiers termes, lorsque la pression va en augmentant. C’est une observation qui n’échappera certainement pas aux physiciens allemands lorsqu’ils publieront, comme ils l’ont annoncé, la critique des'travaux de leurs devanciers sur le même sujet.

La discontinuité des décharges étant parfaitement établie par les recherches de Wiedemann et Rühlmann. il reste à en donner l’explication. C’est ce que ces physiciens ont tenté de la façon la plus heureuse. On sait que, d’après a théorie des gaz, les molécules des gaz sont toujours en mouvement. Mais on peut admettre que, par suite de forces capillaires, il y avait autour des e ectrodes, dans un tube, une ou plusieurs couches gazeuses maintenues immo-

i es. Les autres molécules libres ne viennent toucher ces couches gazeuses que de temps en temps. Elles se choquent continuellement entre elles, et il y en a relativement peu qui arrivent à la surface. La couche gazeuse peut prendre,alors une certaine charge électrique, qui va en s’accumulant. Bientôt, et c est en cela que consiste la décharge, une tranche de la couche super-

cie e se, détache, et alors il y a un mélange partiel et transport d’électrieite. n s explique ainsi seulement la discontinuité des décharges. On conçoit aussi que, la pression devenant forte, la couche électrique pénétrant jusqu’à une certaine profondeur de l’électrode, il peut y avoir des parcelles de métal entraînées. Enfin, et c’est là ce qui confirme la théorie de Wiedemann et

ii Imann, et en même temps nous éclaire sur la nature de la conductibilité es gaz,, la chaleur agit comme une force qui diminue l’action de la capilarite, c est-à-dire l’adhérence des couches gazeuses, et que le courant doit

passer avec d autant moins de discontinuité que le gaz est à une température plus élevée. C est précisément ce qui résulte des recherches de E. Becquerel.