COHÉSION DIÉLECTRIQUE DE LA VAPEUR DE MERCURE

On voit que la loi des moyennes donne invariablement des nombres trop petits.

Des mélanges de vapeur de mercure et d'acide carbonique ont fourni des résultats analogues, quoiqu'un peu moins nets. L'écart de la loi des moyennes est dans le même sens que pour les mélanges de gaz, dont Tun des éléments est Targon ; mais, avec Targon, les écarts étaient beaucoup plus importants.

12. On pouvait se demander ce qui arriverait si Ton mêlait Targon et le mercure, tous deux monoatomiques. Je n'avais à ma disposition qu'un argon légèrement impur, dont les champs critiques étaient représentés par la formule

Voici quelques-uns des résultats obtenus :

Pression de V argon d 17» = 0«"»,315

Température

Pression Hg 0/0 ^

obsenré calculé

un 1023 1842 1688

différence

Pression de l'argon à

Pression de Vargon à

170 iic«,025

Ici les écarts sont énormes, c'est-à-dire à peu près aussi importants que pour les mélanges de Targon avec un gaz polyatomique quelconque.

13. En étudiant le spectre de Targon, avec une prise de gaz qui avait été manipulée sur la cuve à mercure à la température ordinaire, j'ai observé que les quatre raies du mercure, et notamment la raie bleue et la raie violette, avaient une intensité tout à fait comparable à celle des raies propres de l'argon, bien que la pression de Targon fût de 20 centimètres et que celle de la vapeur de mercure ne pût dépasser un cinquantième de millimètre. Ainsi le mercure, en proportion très minime, impose ses raies à l'argon. Il tend aussi à im-

poser sa cohésion diélectrique, conformément à ce que j'ai déjà énoncé, pour d'autres cas, comme conclusion à mes études sur les mélanges de Targon (*).

REGOMBINAISOll ET DIFFUSIOll DBS lOHS 6AXEUX; Par M. LANGEVIN.

1° La connaissance exacte des lois relatives au déplacement et à la recombinaison des ions dans les gaz pour des pressions et des températures variées est de la plus haute importance, en particulier pour les progrès ultérieurs des théories de la décharge disruptive où ces ions jouent le rôle essentiel, pour Tétude des phénomènes de conductibilité des gaz chauds et des flammes, enfin pour la compréhension des faits météorologiques de plus en plus nombreux qui sont liés à la présence d'ions dans Tatmosphère.

La plus actuelle peut-être de ces applications, la théorie des phénomènes disruptifs, a fait récemment de tels progrès que M. Townsend (^), dans un travail récent, a pu calculer à quelques volts près les potentiels explosifs en s'appuyant sur Tétude du courant qui précède la décharge disruptive dans les gaz à basse pression. Ce phénomène préliminaire ainsi élucidé, la décharge disruptive qui lui succède modifie profondément la répartition du champ électrique dans le gaz ; des ions sont présents en quantité considérable, et le régime permanent qui s'établit dépend pour une large part de la loi suivant laquelle les ions de signes contraires se recombinent à la pression généralement très faible où l'étude de la décharge est particulièrement intéressante. Le fait qu'un tube de Lécher, où la décharge vient de passer, conserve pendant un temps relativement très long la possibilité de s'illuminer facilement dans un champ électrique, semble indiquer que cette recombinaison se produit beaucoup plus lentement aux basses pressions qu'à la pression ordinaire.

2* En effet, comme conséquence de déterminations directes du

(») Voir /. de Phys., 4- série, t. III, p. 605.

(<) J.-S. TowNsiND, Phil. Mag.y décembre 1904.

rapport

entre le coefficient de recombinaison des ions dans les gaz et le produit par At: de la somme des mobilités des ions positifs et négatifs dans un champ électrique, j'ai obtenu (*) ce résultat qu'aux pressions inférieures à la pression atmosphérique le coefficient a varie sensiblement comme la pression du gaz. Ce résultat, d'accord avec des prévisions basées sur la théorie cinétique des gaz est en contradiction avec les expériences de M. Me Clung(^), qui obtient un coefficient de recombinaison constant. Je voudrais montrer comment ces expériences sont entachées d'une grave cause d'erreur, par suite de la diffusion des ions vers les parois métalliques du récipient qui contient le gaz conducteur, et comment il est vraisemblable que les

valeurs obtenues par M. Me Clung aux faibles pressions [- d'atmosphère pour la plus petite) sont au moins quatre ou cinq fois trop fortes. De plus, la même observation s'applique aux mesures que le même auteur a publiées récemment (*) sur la variation du coefficient de recombinaison avec la température, de sorte que vraisemblablement la variation exacte, encore inconnue et qu'il serait de la plus grande importance d'établir de façon certaine, est beaucoup moins rapide que celle indiquée par M. Me Clung;

3® La méthode qu'il emploie dans ses deux travaux, indiquée tout d'abord par M. Rutherford(*), consiste à ioniser le gaz placé entre deux lames métalliques parallèles au moyen de rayons de Rôntgen, qui libèrent par unité de volume une quantité d'électricité q de chaque signe, mesurée par le courant de saturation qu'un champ intense permet d'obtenir entre les deux lames.

Laissant ensuite, en l'absence de champ, les ions s'accumuler jusqu'à ce qu'un régime permanent s'établisse par équilibre entre la production et la recombinaison, on obtient par unité de volume une densité n des charges de chaque signe telle que :

q = an^ ;

i») P. Lanoevw, C. h., t. CXXXVII, p. 177; 1903. (3) R. K. Me Cluno, Phil. Mag., t. 111, p. 283 ; 1902. («) R. K. Me Cluho, Phil. Mag., t. VI, p. 65.*) ; 1903. (*) RuTBBRFORD, PAt7. Mag., t. XLIV, p. 422 ; 1897.

n est mesuré par la quantité d'électricité qu'un champ intense établi

brusquement peut extraire du gaz où le régime permanent s'est

établi.

4*" Or, dans les mesures de M. Me Clung, le gaz était placé dans un récipient contenant des feuilles d'aluminium parallèles, distantes de 2 centimètres environ, et il est facile de montrer que, dans ce cas, la diffusion des ions vers les lames joue un rôle important dans le régime permanent, et fait disparaître des quantités d'électricité qui peuvent être plusieurs fois supérieures à celle que la recombinaison détruit.

Je supposerai, pour simplifier, que les ions des deux signes ont même coefficient de diffusion D, de sorte que, leur diffusion s'opérant suivant la môme loi, il n'y aura en aucun point du gaz excès de charges d'un signe et, par suite, aucun champ électrique, si les lames parallèles sont maintenues au même potentiel.

Soit 2a la distance de ces lames ; la distribution des ions quand le régime permanent est établi est évidemmentsymétrique par rapport au plan médian M, et il suffit de connaître la densité n des charges libres de chaque signe pour chaque distance x comprise entre o et a. Au voisinage immédiat de la lame, pour a? =i o, la diffusion maintient nulle la densité n ; soit n^ la valeur maximum qu'elle prend au milieu M pour x= a. Dans aucun cas, sauf pour une vitesse de diffusion nulle, tIq ne peut atteindre la valeur qu'elle prendrait sous l'action do la recombinaison seule :

Sous l'influence de la diffusion, chaque unité de surface d'un plan parallèle aux lames, d'abscisse a?, est traversée dans le sens positif pendant l'unité de temps par une quantité d'électricité :

L'accroissement qui en résulte dans la tranche d'épaisseur dx est:

qui s'ajoute à la production qdx pour équilibrer la recombinaison

aw'flte, d'où Téquation :

Pour intégrer cette équation, il suffit de Técrir.e : et d'intégrer après multiplication par dn :

dùj au milieu, pour n = a,ona ^ = o,cequi donne, pour laconstanteC:

(1) C=,n«-îf,

dx=z

___ /"" dn

avec la condition, qui détermine la densité n^ :

La perte d'ions par diffusion pour la moitié considérée de l'intervalle des lames est égale à ce qui traverse la surface de la lame pour ap = o, c'est-à-dire :

La perte totale, tant par diffusion que par recombinaison, est égale à la production qa dans le volume considéré par unité de temps, de sorte que le rapport p de la perte par diffusion à la perte totale a pour valeur :

n^ * V^âCD

On peut, pour trouver ce rapport p en fonction des données D, 9, a, prendre pour variable auxiliaire tIq, qui permet, par (1), (2), (3), de calculer a et p.

5° Pour simplifier les expressions, il est commode d'employer des variables réduites qui mettent plus nettement en évidence la fonction des données dont dépend le rapport p ; ces variables réduites sont : d, que nous appellerons la distance réduite :

et la densité réduite v :

ni V g

On obtient alors les relations :

rfv

ç> eid sont des fonctions de v^, de sorte qu'au total le rapport cherché p delà perte par diffusion à la perte totale est fonction uniquement de la distance réduite d. Pour trouver cette fonction, il suffit de calculer p et d pour une série de valeurs de v^ et de construire une courbe en portant d en abscisses et la valeur correspondante de p en ordonnées. ^

6<^ Avant d'indiquer comment peut s'effectuer le calcul de d en fonction de v^, il faut remarquer que la quantité intéressante au point de vue de la mesure du coefficient de recombinaison est la quantité totale d'électricité qu'extraira du gaz où le régime permanent existe un champ intense établi brusquement. C'est pour le demi-intenralle des lames :

/no

RECOMBINAISON DES lOJ^S GAZEUX de sorte que la densité apparente par unité de volume sera :