Melloni, Traitédela thermochros? ; Paris

MOUVEMENT

d’eau dans une épaisseur de h à 5 mètres d’atmosphère pour que tous les rayons obscurs venus du sol y soient arrêtés. « En considérant, dit-il, la terre comme une source de chaleur, on pourra admettre comme certain que 10 au moins pour 1 00 de la chaleur qu’elle tend à rayonner dans l’espace, sont interceptés par les 10 premiers pieds d’air humide qui entourent sa surface. Si l’on enlevait à l'air en contact avec la terre la vapeur d’eau qu’il contient, il se ferait à la surface du sol une déperdition de chaleur semblable à celle qui a lieu à de grandes hauteurs; car l’air lui-même se comporte comme le vide, relativement à la transmission de la chaleur rayonnante*. »

Pouvoir émisslf. Thermomètre de Leslie. — Pour savoir le temps que plusieurs corps, élevés à la même température, mettent à descendre le même nombre de degrés, dans un lieu clos, Leslie fit une série d’expériences pour lesquelles il avait inventé le thermomètre différentiel qui porte son nom. Cet instrument se compose d’un tube de verre, recourbé en forme de U, et dont les deux branches sont terminées par deux boules d’égale capacité et pleines d’air. Une colonne d’acide sulfurique coloré occupe la partie inférieure de l’appareil et prend le même niveau dans les deux branches ascendantes quand la température des deux boules est la même. La boule exposée à la variation de la température d’un foyer quelconque s’appelle boule focale, qu’il faut séparer de l’autre boule par un écran, afin d’éviter l’influence du rayonnement. Un degré de ce thermomètre, fondé sur la dilatation de l’air, environ vingt fois plus considérable que celle de mercure, correspond à un dixième de degré du thermomètre centigrade. Pour faire ses expériences, Leslie se servait d’une botte cubique, remplie d’eau bouillante, dontjes quatre faces verticales étaient couvertes, la première de noir de fumée et les autres de diverses substances dont il voulait étudier le pouvoir émissif. Au foyer d’un miroir concave était placée la boule du thermomètre différentiel, recouverte de noir de fumée;- le degré auquel s’élevait le thermomètre était marqué 100 : c’était le pouvoir émissif du noir de fumée. En variant les substances, Leslie obtint pour lear pouvoir émissif les nombres suivants :

Noir de fumée 100 Cire à cacheter 95

Papier blanc 98 Verre 90

1. Tyndnll, La chaleur considérée comme un mode de mouvement , p. 3 - / et suiv. (trad. par l'abbé Moigno, Paris, 1864).

Encre de Chine.. * 88 Fer poli 15*

Plombagine 75 Étain, argent, cuivre, or.. 12

Mercure, 20

Melloni répéta Ie3 expériences de Leslie et les confirma en grande partie. MM. de la Provostaye et Desains montrèrent plus tard que les nombres assignés par ces deux physiciens aux pouvoirs émissifs des métaux étaient trop considérables, et qu’il fallait attribuer ces inexactitudes au mode d’expérimentation employé. Mais, quoi qu’on ait tenté pour établir une théorie générale du rayonnement, on a dû s’en tenir aux solutions empiriques fournies par les expériences de Leslie et de ses successeurs .

Conductibilité. Refroidissement. — On connaissait de temps immémorial la propriété qu’ont les corps de conduire la chaleur, de s’échauffer et de se refroidir plus ou moins vite. Mais ce n’est que depuis le dix-septième siècle de notre ère que l’on se mit à bien étudier ces phénomènes. Newton imagina d’échauffer des corps de même forme et de même dimension, et de mesurer le temps qu’ils employaient pour passer d’une température donnée à une autre température. II trouva que la loi de conduction doit être exprimée, non par une ligne droite, mais par une courbe logarithmique. La méthode proposée par Franklin consistait à chauffer, par un bout, des prismes de même dimension, et à observer à quelle distance de l’origine ils ont une même température, ou quelle longueur de chaque prisme est contenue entre deux températures données.

Un fait connu depuis longtemps, c’est que plus un corps est conducteur de la chaleur, plus facilement il s’échauffe, mais aussi plus facilement il se refroidit, lorsqu’il est dans un milieu plus froid que lui. Il était donc naturel de songer à employer le temps du refroidissement comme un moyen de mesurer le pouvoir conducteur de chaque corps. Mais, en suivant cette voie, on rencontra bientôt des difficultés en apparence insurmontables. C’est ce que mirent en évidence les recherches de Dulong et Petit, dont le mémoire Sur les lois du refroidissement fut couronné en 1818 par l’Académie des sciences. Une première difficulté qui se présente, c'est que, aussitôt le refroidissement commencé, les parties extérieures deviennent moins chaudes que les couches profondes, et la surface perd d’autant plus de chaleur par le rayonnement qu’elle en reçoit davantage de l’intérieur par la conductibilité. Celte difficulté, sensiblement nulle dans les liquides, complique le phénomène dans les solides.

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Mais un corps se refroidit encore par le gaz au milieu duquel il se trouve plongé : ce gaz s’échauffe au contact de la surface et il enlève une quantité de chaleur variable avec sa nature, avec sa pression, avec sa température, etc. Pour compléter la liste de ces éléments de complication, il faut ajouter que le refroidissement est une fonction de la grandeur de l’enceinte, de la nature de ses parois et de toutes les circonstances qui font changer la chaleur que 1 enceinte absorbe, qu'elle prend au gaz et qu’elle renvoie vers le thermomètre. Pour plus de simplicité, Dulong et Petit ne s’attachèrent qu’à rechercher la formule qui exprime la vitesse du refroidissement en fonction des excès de température. Us sont ainsi parvenus, à l’aide d’une méthode détournée, à établir, entre autres, que # les vitesses du refroidissement croissent en progression géométrique, quand les températures de l’enceinte croissent en progression arithmétique. » Du reste, les résultats généraux obtenus où l’on ne tenait aucun compte de la qualité des chaleurs émises, bien qu’elle doive influer sur le refroidissement, n’expriment pas, comme on l’avait d'abord pensé, des lois naturelles, mais de simples relations empiriques. C’est ce que firent voir MM. de ia Provostaye et Desains en refaisant le travail de Dulong et Petit.

Les expériences anciennes de Franklin, d'Ingenhousz, de Rumford, etc., ont établi que les métaux sont les meilleurs conducteurs de la chaleur, qu’après les métaux viennent les pierres, l’argile, le sable, le verre, etc., et qu’après les pierres vient le bois. Mayer a fait des observations multipliées sur la capacité conductrice du bois ; en prenant l'eau pour unité, il a trouvé pour le bois de pommier 2,7ù0, pour le bois de prunier 3,25, pour le bois de poirier 3,82, pour le bouleau 3, 51, pour le chêne 3,63, pour le pin 3,86, le sapin, 3,89 le tilleul 3,90. Ces résultats s’éloignent sensiblement de ceux qu’ont obtenus plus récemment , par des méthodes et des expériences beaucoup plus exactes, Biot, Despretz, Péclel, Langeberg, Wiedraann et Franz.

En voyant ce qui se passe dans réchauffement graduel de la masse d’un liquide contenu dans un vase, on rangea d’abord les liquides parmi les corps conducteurs de la chaleur. C’était une erreur. Rumford démontra, par des expériences concluantes, que les liquides sont, au contraire, non conducteurs de la chaleur, et il expliqua réchauffement graduel par la facilité extrême avec laquelle les molécules d’un liquide, tel que l’eau, peuvent se déplacer en tout sens. D’autres physiciens, comme Thompson, Pictet, Murray,

Nicholson l, ont combattu la conclusion de Rumford comme trop absolue ; ils ont essayé de faire admettre que tous les liquides ne sont pas absolument non conducteurs. De nos jours, M. Gripon a montré que le mercure, entre autres, possède une conductibilité comparable à celles des autres métaux ; elle serait égale aux 0,41 de celle du plomb

La conductibilité des gaz est une question tellement difficile, qu’on a pendant longtemps désespéré de la résoudre , à cause de l’extrême mobilité des fluides élastiques. Ce n’est que de nos jours que M. Magnus parvint (en 1860) à démontrer la conductibilité de l’hydrogène. Mais en général les gaz sont de très-mauvais conducteur de la chaleur.

La science n’est pas encore assez avancée pour qu’on puisse poser le problème du mouvement exécuté par les molécules de la matière, quand elles subissent l’influence de la chaleur ; si l’on connaissait la nature de ce mouvement, on pourrait probablement calculer les lois de la propagation de la chalenr, comme on a calculé celles de la transmission de la lumière et du son. Fournier a tourné la difficulté en admettant comme un fait qu’une molécule s’échauffe quand elle a absorbé une radiation, et qu’elle devient alors capable de rayonner autour d’elle, à travers les espaces intermoléculaires, comme le font dans le vide ou dans les gaz les masses de corps qui se trouvent en présence les unes des autres. C’est ainsi qu’il a constitué ce qu’on a nommé inexactement la théorie de la conductibilité : ce n'est qu’une manière de concevoir la propagation des températures, en partant de la loi de Newton, donnée empirique, et de l’hypothèse du rayonnement moléculaire.