III* PART., CII,YÏ\ II. — CALORIQUE RAYONNANT

thermomètre différentiel. Pour le graduer, on enveloppe une des boules avec de la neige fondante , tandis qu’on maintient l’autre il une température connue , h 20° par exemple, et l’on divise en vingt parties égales l’espace qui a été parcouru par la colonne depuis le o jusqu’au point où elle s’arrête. Les divisions peuvent être continuées des deux côtés. Cet ingénieux appareil est du à M. Leslie, l’un des premiers et des plus habiles expérimentateurs qui aient étudié les propriétés du calorique rayonnant. Pendant que M. Leslie , en Ecosse , jetait les fondemens de cette nouvelle théorie de la chaleur , Rumford , en France , se livrait à des recherches sur le même sujet et avec le même succès. Rumford avait aussi inventé , pour ses expériences , un instrument analogue au thermomètre différentiel : c’est le thermoscope qui est représenté dans la figure 210. Ici la colonne liquide i, qui sert d’index, est très-courte; et, pour régler l’instrument , de manière qu’au zéro elle en occupe le milieu , il y a un petit appendice a , où elle peut se loger pendant que l’équilibre de température s’établit entre les deux boules. Ensuite on la fait sortir après avoir produit avec la chaleur de la main un excès de température dans la boule b, qui réponde h peu près à la longueur ai.

248. Pouvoir absorbant. — Le pouvoir absorbant est la faculté qu’ont les corps de s’approprier une partie plus ou moins grande de la chaleur rayonnante qui vient tomber sur leur surface. Tous les corps ont un pouvoir absorbant , par rapport h la chaleur solaire , car tous s’échauffent aux rayons du soleil ; et ils ont des pouvoirs absorbans différons, car ils s’échauffent inégalement. Ces mêmes propriétés se reproduisent par rapport h la chaleur rayonnante obscure. Ln vase un peu grand , étant rempli d’eau bouillante, si on lui présente , h quelque distance , le thermomètre différentiel , de manière que l’une des boules reçoive le rayonnement, tandis que l’autre en reste abritée par un écran, on observe dans la première un excès de température très-sen-

sible , qui est une preuve de l’absorption. Cet excès de température se manifeste, quel que soit l’état de la boule exposée au rayonnement , soit qu’elle ait sa surface vitrée naturelle , soit qu’on la revête d’une feuille d’or battu , ou d’une feuille de papier ou d’une couche de noir de fumée ou d’une autre substance quelconque. Donc toute substance a la propriété d’absorber au moins en partie le calorique rayonnant qui la frappe.

La nature des corps et l’état de leur surface ont une grande influence sur le pouvoir absorbant; car les deux boules du thermomètre différentiel étant exposées de la même manière au rayonnement, l’une ayant sa surface nue, l’autre ayant sa surface noircie ou couverte de diverses enveloppes très-minces , on observe entre elles des différences de température plus ou moins marquées, suivant la nature des enveloppes qui revêtent la seconde boule. En général , les surfaces métalliques, d’or, d’argent ou d’étain, ont un pouvoir absorbant très-faible et beaucoup moindre que celui de la surface nue, tandis que la surface noircie a un pouvoir absorbant plus grand.

•249. Pouvoir réfléchissant. — Le pouvoir réfléchissant est la faculté qu’ont les corps de renvoyer, dans des directions déterminées , une partie plus ou moins grande des rayons de chaleur qui viennent tomber sur leur surface. Une expérience frappante met en évidence cette faculté des corps. On dispose deux miroirs paraboliques m et m' en face l’un de l’autre et à la distance de quinze ou vingt pieds {Fig. 2i3); au foyer du premier on met de l’amadou, de la poudre ou quelque autre substance inflammable ; au foyer du second on met un boulet chauffé au rouge blanc ou des charbons allumés dont on active le feu par un courant d’air rapide. Alors, en peu d’instans, on voit l’amadou qui s’échauffe et s’enflamme. Ce n’est point la chaleur directe qui peut produire ce phénomène curieux ; car à quelques pouces du boulet ou à quelques pouces du feu ,

IIIe PART., CHAP. H. — CALORIQUE RAYONNANT. 3^

l’amadou ne s’enflammerait pas. Mais les rayons calorifiques, émanés du corps chaud , par le côté qui regarde le miroir m', tombent sur ce miroir, se réfléchissent parallèlement à l’axe commun xx , traversent l’air sans s’arrêter et viennent tomber sur le second miroir m , où ils se réfléchissent de nouveau , en se dirigeant pour concourir tous et pour se concentrer au même point f, qui en est le foyer.

Cette expérience ne prouve pas seulement que Ta chaleur se réfléchit , mais elle prouve encore que la chaleur se réfléchit comme la lumière : car, une bougie étant placée en /', on observerait en f une image nette et brillante de la flamme; c’est même parce moyen qu’on ajuste les miroirs et qu’on détermine les positions précises des foyers f et f'. La loi remarquable de'cette réflexibililé est que l’angle de réflexion est toujours égal à l’angle d’incidence. L ’angle d’incidence est celui que le rayon incident fait avec la normale , au point d’incidence , et V angle de réflexion , celui que le rayon réfléchi fait avec cette même normale, en se relevant de l’autre côté et dans le même plan.

Puisque la chaleur obscure se propage par rayonnement , comme la chaleur lumineuse, il est probable aussi qu’elle se réfléchit comme elle. En effet , si , au boulet rouge de l’expérience précédente, on substitue un corps simplement chauffé à la température de l’eau bouillante ou même îi une température encore moindre , et si , en même temps , h la place de l’amadou , on met , au foyer de l’autre miroir, une des boules du thermomètre différentiel , on voit celte boule focale s’échauffer sensiblement. C’est bien par les rayons réfléchis qu’elle s’échauffe ; car l’autre boule est , comme elle , exposée aux rayons directs et ne s’échauffe pas. La même expérience peut se faire avec un seul miroir , comme on le voit figure 2i4; c est un cube rempli d’eau chaude, t un thermomètre qui en indique les températures.

Le pouvoir réfléchissant varie comme le pouvoir absorbant , suivant la nature du corps et suivant l’état de sa sur-

face. Si les miroirs n’avaient pas le vif éclat du métal , s’ils étaient mal polis , s’ils étaient enfumés à la flamme d’une lampe ou seulement ternis , il ne seraient plus capables d’allumer l’amadou , ni de produire les autres effets que nous venons d’observer. On voit même que ces deux pouvoirs ont entre eux une liaison nécessaire : les rayons qui ne sont pas réfléchis , en tombant sur un corps , sont certainement absorbés par sa surface , à moins que le corps ne soit transparent pour la chaleur; c’est pourquoi nous dirons en général que le pouvoir absorbant, est en raison inverse du pouvoir réfléchissant , ou bien encore' que le pouvoir absorbant est complément du pouvoir réfléchissant.

s5o. Pouvoir rayonnant. — Le pouvoir rayonnant , qu’on appelle aussi pouvoir émissif , est la faculté qu’ont les corps de rayonner ou d’émettre de la chaleur dans tous les sens , comme les corps lumineux rayonnent ou émettent de la lumière. Après avoir montré l’existence de cette faculté, en montrant l’existence de la chaleur rayonnante, nous allons rechercher les causes qui font varier le pouvoir rayonnant d’un même corps et comparer entre eux les pouvoirs rayonnans des corps différens.

Le pouvoir rayonnant d’un corps ne dépend que de l’état de sa surface : il est d’autant moindre que la surface est plus nette et plus polie, et au contraire d’autant plus grand qu’elle présente plus de stries et d’aspérités. Pour le démontrer on prend un cube creux dont les quatre faces latérales sont de même substance et de même épaisseur : l’une d’elles a le plus haut degré de poli et de netteté , les autres sont diversement dépolies , striées et sillonnées dans des sens différens. Ce cube étant mis en présence d’un réflecteur {Fig. 21 4), à la distance de trois ou quatre pieds, on ajuste son centre pour qu’il se trouve sur l’axe, et avec une bougie on détermine le foyer/1, où doit se placer la boule focale du thermomètre différentiel. Après celte disposition , le cube étant rempli d’eau chaude, ses quatre faces latérales auront

IIIe PART. , CH /VP. III. CxVLO R IQUE RAYONNANT. 38 I

la même température, et l’on pourra successivement , sans rien déranger, les tourner en présence du réflecteur. Or, on observe, dans cette expérience , des résultats fort différons pour les différentes faces. Par exemple, la face polie produisant dans la boule focale une élévation de température de i°, la face la plus dépolie et la plus striée pourra produire une élévation deux ou trois fois plus grande, et les autres faces des résultats intermédiaires. Donc, la même substance, à la même température, peut avoir, suivant l’état de sa surface, des pouvoirs rayonnans très-différens , et , par conséquent , perdre par le rayonnement des quantités de chaleur très-différentes dans le même temps.

Sans trop s’écarter de la vérité, on peut supposer d’une part que les quantités de chaleur que reçoit la boule focale, sont proportionnelles aux excès de température qu’elle peut prendre; on peut supposer, d’une autre part, que les quantités de chaleur qu’elle reçoit sont proportionnelles aux quantités de chaleur rayonnante émise par les faces du cube , et , par conséquent , proportionnelles aux pouvoirs rayonnans de ces faces. Donc, /es pouvoirs rayonnans sont entre eux comme les excès de température de la boule focale. Ainsi , la face polie donnant à cette boule un excès de température de i° et la face la plus dépolie un excès de 5°, le pouvoir rayonnant de celle-ci est trois fois aussi grand que le pouvoir rayonnant de la première.

Pour comparer les pouvoirs rayonnans des différens corps, on peut se servir d’un cube pareil au précédent, ayant des faces latérales très-minces et successivement recouvertes de substances différentes : de verre , de papier blanc, ou de diverses couleurs, de noir de fumée, etc. Toutes ces substances doivent former elles- mêmes des couches peu épaisses , afin que leurs surfaces soient exactement maintenues à la température de l’eau intérieure. En représentant par 100 le pouvoir rayonnant du noir de fumée , qui est le plus grand que l’on observe , les pouvoirs

38a LIVRE II. *— DE LA CHALEUR.

rayonnans des autres substances seront proportionnellement représentés par des nombres plus petits , comme on le voit dans le tableau suivant :

Noir de fumée . ioo

Eau . ioo

Papier à écrire . g8

Crown— glass . 90

Encre de Chine . 88

Eau glacée . 85

Mercure. . . . . . 20

Plomb brillant . 19

Fer poli . i5

Etain , argent , cuivre , or. . . 12

Lorsqu’une surface métallique polie est légèrement humectée de quelque liquide, d’eau , d’huile, etc. , son pouvoir émissif est à l’instant augmenté dans une grande proportion ; une couche extrêmement mince de vernis produit un effet analogue; et, ce qui est fort remarquable, une seconde couche ajoute encore à cet effet , une troisième pareillement, et ainsi de suite jusqu’à une certaine limite d’épaisseur. Il en résulte que les rayons de chaleur ne partent pas seulement de la surface mathématique des corps ; mais qu’ils partent aussi des couches inférieures, jusqu’à une profondeur sensible au dessous de cette surface. Ce qui arrive aux rayons émergens qui sont lancés au dehors doit arriver aussi aux rayons incidens qui viennent frapper les corps pour pénétrer dans leur intérieur; et , en effet , un miroir verni réfléchit un peu moins qu’un miroir nu et poli; et il réfléchit d’autant moins que la couche de vernis est plus épaisse. Donc, la réflexion se fait à une cerlaine profondeur au dessous de la surface mathématique de la dernière couche de vernis; car si elle avait lieu sur cette surface, elle resterait la même, quelle que fût l’épaisseur de la couche.

2Ôi. De V équilibre mobile de la chaleur dans une en -