CHAPITRE IL

Incandescence* irradiation.

§ 1. Effets généraux ; pyromètre employé dans V étude de l’irradiation.

Lorsqu’on élève graduellement la température d’un corps, en même temps qu’il s’échauffe il rayonne de tous côtés de la chaleur; tant que la température n’atteint pas un certain degré, il reste obscur et agit seulement comme source calorifique. Mais il arrive une certaine limite à partir de laquelle ce corps agit comme source de lumière; l’intensité de la lumière qu’il émet alors est d’autant plus vive que sa température est plus élevée. On admet généralement que les corps commencent à devenir lumineux à partir de la même limite et que cette limite est voisine de 500° centigrades; ils donnent à cet instant une faible lumière de teinte rouge sombre bien connue. En élevant davantage la température, non-seulement l’intensité de la lumière augmente, mais encore cette lumière peut renfermer des rayons de plus en plus réfrangibles, de sorte qu’à une température qui ne dépasse pas beaucoup celle de la fusion de l’or, la lumière émise est sensiblement blanche, et donne des rayons compris entre les limites de réfrangibilité des raies obscures- A et H qui terminent les deux extrémités visibles du spectre solaire*

Lorsque l’incandescence d’un corps solide opaque, tel que le platine ou la chaux, se produit, il faut examiner quels sont les effets lumineux qui se manifestent à mesure que la température s’élève et varie par degrés déterminés. Puisque ce corps incandescent émet à un instant donné des rayons de toute longueur d’onde, mais que les plus réfrangibles ne dépassent pas une certaine limite de réfrangibilité dépendant du degré de température , il faut donc examiner :

1° Si les différents corps commencent à émettre de la lumière par irradiation à la même température ;

2° Gomment augmente l’intensité de la lumière émise par un même corps à mesure que la température croît, non-seulement pour chaque rayon d’une réfrangibilité déterminée, mais encore pour la totalité des rayons émis ;

3° Comment augmente la réfrangibilité des rayons les plus réfrangibles émis à une température déterminée à mesuré que cette température s’élève.

Les questions relatives à l’intensité lumineuse peuvent être abordées facilement, surtout en ce qui concerne les rayons d’une même couleur, car leur comparaison peut être faite à l’aide des appareils dont il sera question plus loin; mais celles qui sont relatives à la réfragibilité n’ont pas été étudiées jusqu’ici d’une manière complète.

Avant de parler des résultats des observations faites sur ce sujet, il est nécessaire d’indiquer quels sont les procédés pyrométriques dont on peut faire usage.

Dans des recherches sur l’irradiation (1), après avoir comparé les températures à l’aide de diverses méthodes, je me suis arrêté à l’emploi des courants thermo -électriques , car il est nécessaire de connaître à chaque instant, et cela tres-rapidement, quelle est la température du corps incandescent sur lequel on opère; en outre, ce procédé a l’avantage de permettre d’étudier l’intensité lumineuse de la portion des métaux qui forment le couple thermo-électrique lui-même, en même temps que l’on évalue l’intensité du courant électrique développé, lequel peut servir à faire connaître la température.

Les différentes conditions exigéespour un bon pyromètre thermo-électrique se trouvent remplies par un couple platine-palladium qui avait été proposé par mon père (2) en 1833 ; ce couple est formé par deux fils, l’un de platine, l’autre de palladium, de 2 mètres de longueur et de 0mm,8 à 1 millimètre de diamètre environ, joints ensemble sans soudure par une de- leurs extrémités en les pressant fortement sur 1 centimètre de longueur, et en les entourant, sur cette étendue, à l’aide d’un fil de platine d’un petit diamètre qui les tient serrés l’un contre l’autre.

Ce couple platine-palladium a une force électro-motrice peu différente d’un couple fer-platine pour une différence de température de 0° à 100° ; l’intensité du courant électrique développé est donc assez forte. En outre, cette intensité croît avec la température d’une manière assez régulière, comme on le verra plus loin, et ces deux métaux ne s’altèrent pas par l’action de la chaleur quand le couple est placé dans un tube en porcelaine ou dans une moufle. Cette dernière propriété est

(1) Ann. du Conservatoire imp. des Arts et métiers, t. IV, p. 597 ; 1863.

(2) Compte rendu de V Académie des sciences , t. I, p. 28. Becquerel Traité d'électricité, 7 volumes, t. IV, p. 1.

CHALEUR

précieuse, car j’ai pu me servir d’un couple de ce genre pendant plusieurs années, sans qu’il ait été altéré. Le fil de palladium seul a diminué un peu de diamètre, par suite peut-être d’une légère altération superficielle; mais lorsque je l’ai placé dans la flamme d’un bec de gaz alimenté avec de l’oxygène ou de l’air, la fraction du fil de palladium placée dans la flamme est devenue rapidement cassante.-

On place les fils dans deux tubes concentriques en porcelaine AB, a b (fig. 1), ces tubes entrant l’un dans l’autre, et le tube extérieur A B étant

ri

Fig. I.

fermé en A; le fil de palladium m est dans l’axe du plus petit tube a b , et le fil de platine n entre les deux; la surface de jonction des deux fils est donc au fond du tube. Quant aux points de jonction de ces fils et des conducteurs du rliéomètre, ils sont maintenus constamment dans la glace fondante pendant la duré des observations, comme on l’indiquera plus loin dans la figure 2.

. Pour mesurer l’intensité du courant, j’ai fait d’abord usage de la •méthode par opposition ou par compensation dans un même circuit thermo-électrique, dont mon père a tiré un si grand parti pour la mesure des températures (1); mais la difficulté de faire varier la température entre des limites assez étendues pour ramener l’équilibre électrique dans le circuit m’a fait renoncer à ce mode d’expérimentation. J’ai préféré l’emploi d’un magnétomètre, formé par un fort barreau aimanté creux et mobile au milieu d’un cadre en cuivre de galvanomètre pour amortir les oscillations ; ce barreau porte un miroir, et 1 observateui placé à distance examine à l’aide d’une lunette l’image des divisions tracées sur une règle divisée fixée à la lunette. Ce procédé, comme on le sait, donne des déviations qui sont proportionnelles aux intensités des courants électriques; si, en outre, l’on a soin de prendre un circuit assez long pour que la résistance à la conductibilité des parties des fils de platine et de palladium portés à la température rouge ne représentent qu’une très-petite fraction de la résistance du circuit total, on peut négliger les variations qui proviennent de réchauffement de ces fils, et

(1) Mémoires de l'Académie des sciences de Paris, t. XXXII ; 1860.

SOURCES DE LUMIÈRE

les déviations observées donnent les forces électro-motrices comparées du couple thermo-électrique dans les différentes circonstances de température que l’on étudie. On pourait également se servir d’une boussole des sinus; c’est môme avec un simple multiplicateur que ce pyromètre peut rendre dans les arts de très-bons services.

Il est évident que si l’intensité du courant thermo-électrique développé dans le couple platine-palladium croissait suivant une loi simple et parfaitement régulière , ce pyromètre serait peut-être le plus facile à employer parmi ceux dont on peut se servir pour l’évaluation des hautes températures. Mais bien que l’intensité du courant augmente assez régulièrement avec la température, cependant la loi suivant laquelle a lieu cet accroissement ne peut être exprimée d’une manière simple, et il faut le graduer par comparaison avec un thermomètre à air, ou bien en le rapportant à des points fixes bien déterminés.

J’ai d’abord comparé la marche de ce pyromètre thermo-électrique platine-palladium avec celle de thermomètres étalons, dont les indications ont été rapportées à celles du thermomètre à air. Les points fixes 100° et 358°, 50 ont été obtenus dans la vapeur d’eau bouillante et dans le mercure bouillant, et même, je dois dire que dans chaque série d’expériences j’avais soin de déterminer, à l’aide du magnétomètre, l’intensité du courant thermo-électrique correspondant à 100°, de façon à rapporter toutes les indications de cet appareil à celle que donne le couple placé dans la vapeur d’eau bouillante à 76 centimètres de pression. Cette précaution est nécessaire, car le circuit du magnétomètre change de résistance extérieure avec la température ainsi qu’avec l’intensité magnétique du barreau aimanté, de sorte que, suivant la température extérieure, à 100° la déviation du magnétomètre peut n’être pas toujours la même.

Une autre précaution doit être indiquée ici; comme les déviations du barreau aimanté ne doivent pas dépasser 3° ou 4°, on a soin de placer dans le circuit des bobines de résistance, de façon que dans le cours d’une même expérience ces déviations n’excèdent pas les limites des quantités que l’on peut observer directement avec la lunette du magnétomètre.

On reconnaît, d’après les résultats des expériences, que l’intensité du courant électrique augmente avec la température, mais plus • rapidement que cette température elle-même, puisque le rapport R de l’intensité I du courant à la température T croît à mesure que T devient

CHALEUR

plus grand. Cependant entre 300° et 400° il y a un ralentissement dans la manière dont varie ce rapport. A température égale du couple, ce rapport n’est pas le même dans chaque expérience, car l’intensité magnétique du barreau, ainsi que la conductibilité du circuit peut changer ; mais il reste le même pendant une même série de déterminations. On a rapporté, du reste, tous les résultats à la déviation donnée à la température de l’eau bouillante à 0m,760 de pression.

On reconnaît également que le rapport

7 n’est point constant, et

qu’il diminue depuis 0° iusqu’à 358°, 50, de sorte qu’une formule empirique de la forme I = AT + BT2, dans laquelle A et B sont deux coefficients constants, ne saurait lier la température T à l’intensité I du cou- •rant entre ces deux limites extrêmes des observations ; mais si la différence de température ne dépasse pas 50°, on peut prendre la formule précédente pour représenter les résultats, et les températures calculées ne diffèrent pas de J degré des températures observées. Ce point est important à signaler, car on peut interpoler des valeurs entre les résultats des expériences, et l’on a ainsi des nombres qui ne diffèrent que fort peu de ceux que donneraient les observations. C’est ainsi qu’ont été obtenues les valeurs intermédiaires entre les nombres observés, dans les tables relatives au pyromètre thermo-électrique , et que l’on trouve l’intensité du courant électrique correspondant à une température donnée quand on connaît les intensités relatives à deux températures voisines de celle-ci.

Pour les températures inférieures à 0°, on a plongé le couple, convenablement entouré d’un tube de verre, dans une petite éprouvette contenant 20 ou 30 grammes de protoxyde d’azote liquide. Au moment où le protoxyde d’azote est entré en ébullition, la température est restée constante et a donné une déviation également constante au magnétomètre. A la suite de cette expérience, on a fait solidifier du mercure dans l’éprouvette, et l’on a attendu que le métal se liquéfiât ; on a eu une- température fixe, et l’on a admis les deux nombres — 87,9 et — 38,5 trouvés par M. Régnault à l’aide du thermomètre à air comme indiquant les températures fixes lors de ces changements d’état.

66 SOURCES DE LUMIÈRE

D’après cela, on aurait pour les valeurs de A et B dans la formule I = AT + BT2 :