Comparaison des pouvoirs èmissifs ahsorbans et

rèfléchissans des diverses substances. — Quand un corps es en équilibre de température dans une enceinte, son pouvoir émissif est évidemment égal à sonpouvoii absorbant, ou, en d’autres termes , ce qu’il perd par l’émission est égal à ce qu’il reçoit par l’absorption, car, sans cela, sa température serait croissante ou décroissante. Au contraire, quand il n’est pas en équilibre, l’un de ces pouvoirs l’emporte sur l’autre, mais ils restent liés entre eux , comme nous le verrons par les lois du réchauffement et du refroidissement. D’une autre part, le pouvoir réfléchissant étant nécessairement complémentaire du pouvoir absorbant, on voit qu’il suffit de déterminer l’un de ces pouvoirs pour en déduire les deux autres. On s’est particulièrement attaché à comparer les pouvoir.* èmissifs des différens corps à température égale par les deu3 procédés suivans. '

Procédé de Leslie. On dispose l’une des boules du thermomètre différentiel au foyer d’un miroir, et sur l’axe di miroir, à une distance convenable, on met le centre d’ui cube rempli d’eau chaude ; lorsqu’on enlève l’écran qui arrêtait la chaleur rayonnante, la boule focale s’échauffe et arrive à l’équilibre quand l’excédant de chaleur, qu’elle reçoi par le rayonnement de la surface du cuhe, est égal à l’excédant de perte qu’elle doit faire par sa plus grande émissioi et par le contact de l’air. Les excès de température qu’elid prend ainsi pour se mettre en équilibre , sont, comme nou

le verrons par les lois du refroidissement, sensiblement proportionnels aux quantités de chaleur qu’elle reçoit de la face du cube, et comme, à température égale, à surfaces et à distances égales , ces quantités de chaleur sont elles-mêmes proportionnelles aux pouvoirs émissifs, on voit que le rapport des excès de température donné par des faces différentes est précisément le rapport de leurs pouvoirs émissifs.

Procédé de M. Melloni. — On supprime le miroir , on substitue le thermo-multiplicateur au thermomètre différentiel, et l’on observe les déviations impulsives de l'aiguille ; de celles-ci on déduit les déviations définitives, et, au moyen de la table dont nous avons parlé, on arrive à comparer les excès de température imprimés au bout de la pile qui regarde le cube ; ces excès, comme ceux du thermomètre différentiel, se trouvent proportionnels aux pouvoirs émissifs des faces qui ont été soumises à l’expérience.

Pour le premier procédé, les faces de cube doivent avoir 15 ou 18 centimètres de côté ; pour le second, qui est beauoup plus délicat, il suffit de leur donner 7 ou 8 centimères. En recouvrant une face de divers enduits d’une épais- :cur suffisante, on obtient aussi leurs pouvoirs émissifs. Voici les résultats des expériences.

Encre de Chine . 85

Glace . 85

Gomme laque . 72

Surfaces mélalliqnes. . . . 12

Ainsi, en représentant par 100 le pouvoir émissif du noir

e fumée, dont le pouvoir réfléchissant est sensiblement nul, e pouvoir émissif des surfaces métalliques polies est seuement 1*2; par conséquent, en vertu de leur pouvoir absorlant, ces surfaces n’absorbent que les ^ de-la chaleur inidente, et elles en réfléchissent par conséquent les Il faut remarquer, cependant, que tes rapports des pouoirs émissifs de ces substances et par suite ceux de leurs louvoirs absorbons et rétléchissans, pourraient peut-être ne las se conserver les mêmes à .toute température et pour

Noir de fumée . 100

Carbonate de plomb . 100

Papier à écrire . 98

Verre ordinaire . 90

424 LIVRE VII.— CHALEUR.— deuxième PARTIE,

toute espèce de chaleur : en exposant, par exemple , à la chaleur solaire, du noir de fumée et du carbonate de plomb, il arrive en effet qu’ils cessent d’avoir des pouvoirs absorbans égaux, le carbonate de plomb réfléchissant beaucoup plus de celte chaleur que le noir de fumée ; ce qui tient soit à une variation réelle du rapport, soit à la déterminalion trop peu précise que l’on en peut faire à la température ordinaire.

Si l’on voulait déterminer directement le pouvoir réfléchissant, on pourrait le faire aussi en exposant en avant du foyer du miroir {fig. 349) des plaques planes des différons corps, et en mettant la boule focale du thermomètre différentiel au foyer des rayons réfléchis. La source de chaleur restant la même , les excès de température de la boule focale seraient entre eux comme les pouvoirs réfléchissans.

481. Equilibre de température dans une enceinte quelconque. — Réflection du froid. — Il résulte de ce qui précède, que, quand l’équilibre de température est établi dans une enceinte quelconque, chaque corps perd autant de chaleur qu’il en absorbe; sa perte va réparer en partie les pertes de tous les corps qu’il voit, et réciproquement son gain réulte de l’émission que tous ces corps font vers lui; cet échange mutuel et constant maintient donc en rapport continuel tous les corps du système de telle sorte qu’aucun de ces corps ne peut éprouver une modification de température, sans que tous les autres à l’instant ne participent à celte modification, mais dans des rapports variables à raison de leur grandeur, de leur distauce et de leurs pouvoirs calorifiques.

Ainsi, une bougie allumée que l’on introduit dans un appartement change à l’instant par son émission de chaleur la température de tous les corps, comme elle change leur clarté par son émission de lumière. Un morceau de glace produirait un effet analogue, mais d’une intensité différente. Le thermomètre qui en serait voisin baisserait de suite ou monterait suivant qu’il se trouverait par l’équilibre anté-

rieur au-dessus ou au-dessous de zéro, et son mouvement serait d’autant plus considérable qu’il verrait le morceau de glace sous un angle plus grand, ou qu’il en serait plus rapproché. Lorsque le thermomètre baisse, ce n’est pas que la glace ne lui envoie pas de chaleur, mais elle lui en envoie moins que les corps que sa présence vient cacher au thermomètre, et auxquels elle se substitue; alors le thermomètre , perdant autant et recevant moins, doit nécessairement s’abaisser. Si l’on veut augmenter cet effet, il sufGt de mettre le thermomètre au foyer d’en miroir et le morceau de glace en avant; car, le thermomètre voyant la glace directement et par réflexion, l’effet sera le même que si l’on avait augmenté les dimensions du morceau de glace, ou que si on 'avait approché plus près du thermomètre. Cette expérience te la réflection du froid parut d’abord paradoxale ; on essaya l’en tirer la preuve qu’il existe réellement des rayons frigoriiques: mais, l’on voit avec quelle simplicité elle s’explique, t comment elle devient une conséquence nécessaire desprinipes que nous avons développés.

I 2. Phénomènes généraux de la chaleur rayonnante dans les substances diathermanes.

Ce que nous allons dire sur ce sujet est extrait en totalité es belles recherches qui ont été faites par M. Melloni, et ui sont publiées dans les Annales de Chimie et dans les omptes rendus de l’Académie des Sciences (depuis 1833 à 839). C’est, comme le dit M. Biot dans le rapport très relarquable qu’il en a fait à l’Académie des Sciences (t. 14), un nouveau champ de découvertes que M. Melloni a excité avec une sagacité, une adresse et une patience inimainables. >> Nous avons à regretter de ne pouvoir en donner i qu’une idée très succincte.

482. Des substances alhermanes et diathermanes. — Les ibslances qui arrêtent la chaleur rayonnante comme les >rps opaques arrêtent la lumière sont appelées substances

athef mânes : au contraire, les substances qui livrent passage à la chaleur rayonnante comme les corps diaphanes livrent passage à la lumière sont appelées substances diathermanes. Ainsi, l’air est un corps diathermane, et nous allons voir que les corps solides et liquides peuvent aussi avoir des diathermanéités différentes, suivant leur nature, leur épaisseur, l’état de leur surface, la nature delà chaleur qui se présente pour les traverser, etc.

483. Tous les corps diaphanes ne sont pas également diathermanes, et tous les corps opaques ne sont pas également athermanes. — L’appareil qui sert à ces expériences est le thermo-multiplicateur (fig. 346) dont nous avons déjà parlé page 412 : les sources de chaleur sont la lampe Locatelli i; la spire de platine k, portée au rouge par la combustion de l’alcool ; la plaque de cuivre noircie l, portée à 400“ par une lampe à alcool 5 enfin le cube q, rempli d’eau bouillante,! dont on maintient aussi la température au moyen d’une lampe. Ces sources constantes de chaleur se mettent tour à tour sur le support e, qui peut être approché ou éloigné de la pile; des écrans 0, composés de deux feuilles minces de laiton, sont mobiles à charnière sur leur tige, et peuvent être abaissés ou relevés iostantanément; enfin, des supports ayant des ouvertures de grandeur convenable sont destinés à recevoir les plaques des différents corps que l’on veut soumettre à l’expérience. Maintenant, si l’on essaie les diverses sources de chaleur, qu’on note les déviations impulsives correspondantes, pour en déduire les déviations définitives, et par suite l’expression des intensités, puis, qu’aprèscela on interpose sur le trajet de la chaleur successivement des lames r de sel gemme, d’alun, de verre noirci, de quartz très enfumé, etc., pour obtenir aussi les intensités correspondantes, on reconnaît, en les comparant aux premières : que le sel gemme laisse passer la presque totalité de la chaleur, quelle que soit la source; que l’alun n’en laisse jamais passer que une portion très petite, et d’autant plus petite que la tera-

CHàP. I. — PROPAGATION DE LA CHALEUR. 427

pérature de la source est moins élevée-, tandis que le verre noir et le quartz enfumé, qui sont assez opaques pour laisser voir à peine le disque du soleil, laissent passer une portion de chaleur beaucoup plus grande que l'alun, bien qu’elle soit décroissante aussi avec la température de la source.

Ainsi, le sel gemme est très diathermane, et l’est également pour toutes les sources ; l’alun excessivement peu, et d’autant moins que la température de la source est moindre; le verre noir et le quartz enfumé ont une diatbermanéité très étonnante si on la compare à leur opacité, mais elle diminue aussi avec la température de la source.

484. La quantité de chaleur réfléchie perpendiculairement sur les deux faces d’une plaque diathermane est à peu près constante et égale à delà chaleur incidente. — Si l’on représente par 100 l’intensité de chaleur qui tombe sur une plaque de sel gemme, l’intensité de celle qui passe est toujours 92,3, quelle que soit la source. Ainsi, la quantité absorbée ou réfléchie sur ses 2 faces est 7,8 ; ce qui donnerait bien environ ~ s’il n’y avait pas d’absorption sensible. )r, des plaques d’un millimètre ou de plusieurs centimètres l’épaisseur donnant le même résultat, on est déjà porté à îonclure qu’en effet le sel gemme n’atténue la chaleur que lar réflection, et non par absorption.

Cette conclusion devient une certitude par les expériences iuivantes.

On prend, d’une part, 1 plaque de verre de 8 millimètres i’épaisseur, et, d’une autre part, 6 plaques de verre pareil, a première de 2 millimètres, et les autres d’épaisseur valable, mais formant avec la première une épaisseur totale e 8 millimètres : l’intensité du faisceau transmis par la pîaue de 8 millimètres est 23; celle du faisceau transmis par es 6 plaques est 15; l’absorption étant la même, l’affaiblisement dû au groupe de 6 est l’effet seul de la réflection. ’our déterminer ce qui appartient à la première et à la euxième surface, on peut donc raisonner comme si l’aborplion était nulle ; soit i l’intensité du faisceau incident,

r^r' les proportions qui seraient réfléchies à la première et à la deuxième surface si l’intensité primitive était l’unité; l’intensité du faisceau qui tombe sur la deuxième surface du verre de 8 millimétrés sera i (1 — r), et celle du faisceau transmis par cette deuxième surface i (1 — r) (1 — r') ; c’est aussi l’intensité qui serait transmise par le premier verre du groupe de 6, mais il est facile de voir que l’intensité du faisceau transmis par le sixième verre de ce groupe après les six réflections extérieures et les six réflections intérieures serait définitivement i (1 — r)® (1 — r')®; le rapport de ces deux intensités est donc (1 — r)^ (1 — r')®, qui est égal au rapport de 15 à 23 donné par l’expérience; on en déduit (1 — r) (1 — r')=0,918; par conséquent, la proportion réfléchie par une réflection extérieure et une intérieure est 1 — 0,918= 0,082, ou environ comme pour le sel gemme. Le cristal de roche taillé perpendiculairement à l’axe donne encore le môme résultat. On peut donc tirer de là ces deux conséquences : 1° que le sel gemme n’absorbe qu’une proportion insensible de la chaleur qui le traverse ; 2® que la réflection perpendiculaire sur la première et la deuxième surface d’une plaque de sel, de verre ou de quartz, ne s’exerce que sur 7^3 de la chaleur incidente.

485. Influence de V épaisseur des plaques diathermancs et composition des flux de chaleur émis par différentes sources ou transmis par différentes plaques. — Nous venons de constater ce fait remarquable que le sel gemme n’absorbe aucune portion sensible de chaleur rayonnante, du moins jusqu’à l’épaisseur de trois ou quatre centimètres ; mais il est le seul corps qui possède cette diathermanéité absolue ; toutes les autres substances absorbent des proportions plus ou moins grandes de chaleur, et ces absorptions varient avec l’épaisseur des plaques et la nature des sources calorifiques, suivant des lois très comjdiquées.

Voici le tableau des résultats que présentent à cet égard le| verre, le cristal de roche limpide ou enfumé, l’huile de colza,et l’eau distillée.

lô lô NA J* O