Incandescence par les actions chimiques

Tout corps suffisamment échauffé est lumineux sans avoir perdu ni gagné aucune quantité de matière pondérable. L’exemple le plus simple de cette propriété des corps, le plus simple parce qu’aucun autre corps n’intervient dans le phénomène, auquel on puisse attribuer

la communication du feu^ est jrincandescence d’un projectile à l’instant où il vient choquer un obstacle. Ainsi une balle de fer lancée avec une vitesse suffisante, vient-elle heurter un obstacle inébranlable et mauvais conducteur de la chaleur, au moment du choc, la balle s’échauffe au rouge; elle devient lumineuse. Ce phénomène ne dure d’ailleurs qu’un instant, parce que la balle se refroidit ensuite très-rapidement, soit par le rayonnement, soit par la conductibilité.

Une balle ayant une vitesse de H 94 mètres, atteint dans ces circonstances la température de 1500 degrés qui est celle de la fusion du fer.

Comme il est difficile de se trouver dans des circonstances favorables pour être témoin de ce phénomène, on doit chercher à faire une expérience de cabinet, qui montre un effet du même genre. Tel sera pour nous l’usage d’un appareil connu depuis longtemps sous le nom de briquet dans le vide. On s‘en servait autrefois sans en tirer la conclusion dont nous avons besoin. Mais le progrès de la science a en quelque sorte rajeuni une vieille expérience, et elle remplit très-bien notre but.

Un rouage d’horlogerie fait tourner rapidement une roue d’acier, sur le bord de laquelle s’appuie un silex.

Le rouage étant mis au repos, on le place sur la platine de la machine pneumatique et on le recouvre d’une cloche de verre munie d’une tige qu’on peut mouvoir du dehors. On fait le vide dans la cloche en manœuvrant les pistons de la machine ; puis avec la tige, on met le rouage en liberté. La roue d’acier tourne en frappant le silex, et des parcelles incandescentes jaillissent du point de contact.

Nous battons ainsi le briquet dans le vide ; de l’acier se détachent, sous le choc du silex, de petites parcelles de fer. Avant le choc, ces parcelles avaient la vitesse de la roue ; elles perdent brusquement cette vitesse en rencontrant la pierre et elles s’échauffent spontanément, au point de devenir lumineuses.

mTRODUCTION.

Lorsque nous battons le briquet dans l’air, le phénomène précédent se produit encore ; mais il se complique de l’action de l’air sur les parcelles incandescentes. L’oxygène de l’air se combine avec le fer suffisamment chauffé, et cette combinaison est par elle-même une source de chaleur et de lumière. Aussi, lorsqu’on reçoit les parcelles détachées pendant le choc sur une feuille de papier, et qu’on les observe au miscroscope, on en distingue trois sortes. Les unes sont anguleuses, ternes et sans éclat métallique; ce sont des parcelles de silex; les autres ont l’éclat métallique et n’ont pas de forme déterminée; ce sont les parcelles d’acier qui ont été simplement échauffées pendant le choc. Enfin on observe des globules arrondis, doués du meme éclat; ce sont les parcelles de fer qui se sont combinées avec l’oxygène, et qui ont éprouvé la fusion par l’effet de l’action chimique.

Ces observations expliquent bien pourquoi l’incandescence est moindre dans le vide que dans fair ; et elles viennent à l’appui de notre expérience.

Les corps deviennent lumineux dans d’autres circonstances analogues. Les essieux des roues s’échauffent quelquefois au rouge par le frottement, et mettent le feu aux voitures; le fer des chevaux fait jaillir sur le pavé des étincelles; deux morceaux de bois frottés vivement l’un contre l’autre s’allument spontanément; c’est un moyen qu’emploient les sauvages pour faire du feu. Dans tous ces exemples, nous avons un corps animé d’une certaine vitesse qui perd cette vitesse en rencontrant un obstacle ; c’est à cet instant que la chaleur apparaît, et si cette chaleur est assez considérable, il y a production de lumière. 11 n’est pas nécessaire qu’il y aitune actionchimique; ces effets se manifestent dans le vide, et le corps incandescent n’a pas changé de poids; ce qu’il est aisé de constater à l’aide de la balance.

La loi qui régit tous les phénomènes d’incandescence dont il s’agit, est contenue dans la proposition suivante :

Lorsqu’un corps animé d’une certaine vitesse perd cette vitesse sans la communiquera d’autres corps, V énergie de mouvement est convertie en énergie de chaleur.

On évalue Vénergie de moiivemhnt en mécanique, à l’aide de la masse et de la vitesse du corps, eiïénergie de chaleur en physique, à l’aide du poids du corps, de sa chaleur spécifique et de l’élévation de sa température.

Ce qu’on appelle ordinairement échauffement est, en langage scientifique, l’élévation de la température, mesurée à l’aide du thermomètre. Dans l’exemple précédent, notre balle de fer s’échauffait de 1500 degrés centigrades^.

C’est à partir de 500 degrés environ, que les métaux deviennent lumineux quand on les échauffe. Ainsi l’argent est au rouge à 649 degrés, au rouge orange à 899 degrés ; il fond à 1000 degrés, et est alors au rouge blanc.

La couleur de la kimière émise par diverses substances varie d’ailleurs avec leur nature à la meme température.

Y a-t-il une nouvelle transformation d’énergie, lorsque l’incandescence a lieu par un échauffement progressif? Doit-on dire que Vénergie de chaleur est convertie en énergie de lumière?

La science moderne rejette cette idée : elle admet que la chaleur et la lumière sont les résultats d’une seule et meme modification subie par le corps, la quelle est simplement plus ou moins intense.

Lorsque cette modification a lieu à basse température, le corps n’agit pas sur l’organe de la vue pour y produire la sensation optique; lorsque la modification a lieu à une température assez élevée, non-seulement le corps est plus chaud que précédemment; mais encore il agit sur notre œil et nous percevons la lumière. La distinction de chaleur et lumière est donc relative à nos sensations; on dit qu’elle e^i subjective. Dans le corps qui est à la fois chaud

* Consulter pour la définition des mots scientifiques le Dictionnaire des sciences de Douillet. Nouvelle édition, entièrement refondue. Hachette.

INTUODUCTIOIN.

et lumineux, nous ne concevons pas deux modificalions opérées simultauémenl ; il y a idenlilé entre chaleur et lumière au point de vue du corps ; on dit qu’elle est objective.

En quoi consiste cette modification ?

Nous sommes sans cesse spectateurs de phénomènes de mouvement : nous voyons un corps animé d’une certaine vitesse rencontrer un autre corps et rentrer au repos, tandis que celui-ci acquiert du mouvement, et de plus si nous mesurons suivant les règles de la mécanique Y énergie de mouvement du corps choquant et celle du corps choqué, dans le cas où nul échauffement n’est appréciable, nous trouvons que ces deux quantités d’énergie sont égales. Tel est le résultat de l’expérience ancienne qui montre une boule d’ivoire choquant une boule semblable et d’égale grosseur.

Les deux boules sont suspendues par des fils, de manière que leurs centres soient à la même hauteur et qu’elles se touchent légèrement. On écarte l’ime d’elles et on la laisse retomber; à rinstant du choc, elle rentre au repos et la seconde boule est projetée de l’autre côté. Avec quelques mesures prises sur le cercle gradué le long duquel se meuvent les boules et avec leur poids déterminé à la balance quand elles sont inégales, on vérifie aisément que Y énergie de mouvement a été conservée pendant le choc, dans tous les cas réalisables.

Cet exemple montre le sens du principe de la conservation de r énergie du mouvement, dont la connaissance est très-ancienne, et rimportance très-grande, puisqu’il régit nos machines motrices, telles que les moteurs hydrauliques, et tous ceux où l’on obtient du travail en utilisant la force pesanteur.

Lorsque l’énergie se transforme en chaleur, n’est-il pas naturel de penser que le mouvement visible du corps choquant engendre dans les particules de ce corps un autre mouvement invisible, qui produit les effets de la

14 LES MElWElLLES DE L’ÉTINCELLE ÉLEGTPJQUE.

cliaieiir et de la lumière? Noire œil muni des instruments les plus délicats ne pourrait saisir les déplacements de particules qui constituent cette sorte de mouvement; nos sens ne pourraient recueillir quel effet extérieur de ces déplacements.

Cette conception n’est évidemment qu’une hypothèse. Mais n’est-elle pas conforme à toutes les notions que nous possédons sur runivers matériel? Les mondes stellaires, qui nous semblent attachés à la voûte céleste, ne sont-ils pas dans notre pensée des corps doués de mouvements immenses, dont les détails échappent à notre vue, dont l’ensemble harmonieux nous est seul accessible? C’est donc par une puissante induction que nous pouvons accepter cette conception. A mesure que les conséquences que nous pouvons en déduire par le raisonnement sont vérifiées par l’observation, • elle tend de plus en plus à devenir l’expression de la vérité ; c’est justement cette série de vérifications que nous offre la physique moderne; aussi Id chaleur et la lumière doivent-elles être considérées aujourdliui comme un mode de mouvement.

Quel est ce mode de mouvement?

Ici la question est beaucoup plus embarrassante. Il faut chercher à se figurer un mouvement de particules des corps capables de produire tous les effets connus de la chaleur et de la lumière ; essayer diverses hypothèses, en soumettant chacune d’elles au calcul, jusqu’à ce que f une d’elles satisfasse le mieux possible aux conditions imposées, et provisoirement cette hypotlièse. Je

dis provisoirement, parce qu’il peut arriver qu’une nouvelle observation ne puisse pas s’en déduire par le raisonnement, et qu’alors il faille la rejeter ou au moins la modifier, pour qu’elle s’accorde toujours avec les faits connus.

mUODllGTlON.