CHAPITRE IV

TRANSMISSION DE LA CHALEUR RAYONNANTE PAU LES MILIEUX SOLIDES ET LI^^UIDES.

NoUoDS historîqocs. Remarqaes sur les découvertes de Deiarochc. Moyen d*obtenir la mesare de la chaleur immédiatement transmise sans aucun mélange des ra]fons provenant de réchauffement 4« miliea. Description d'an appareil propre à toutes sortes de recherches sur le rayonnement calorifique. Échelles de diatherma^ lie. Transmission rayonnante des corps opaques. Quantités de chaleur qai parviennent à franchir diverses épaisseurs d'un même mi' lien en conservant leur forme rayonnante. La thermocbrôse des corps diaphanes résulte avec la dernière évidence des expériences <le transmission successive; elle manque complètement dans le sel gemme et varie de l'un à l'autre milieu. Action des couleurs sur la tiansmission calorifique. Diathermasie* et (hermochrùse du sel gemme enfumé. Le rayonnement des sources lumineuses terrestres contient, comme le rayonnement solaire , une grande quantité de radiations calorifiques obscures. La chaleur rayonnée par les corps ehauirés au-dessous de Tincandescence se compose de radiations élémvniaircs diff'ércnCes. Toutes les propriétés que l'élude des phéoomincs de transmission révèle dans la chaleur rayonnante s'ei- P^iqiicnt hcureusenicnl par le principe de Tidentilé des dcoi agents ^*t'M dérivent les rayons lumineux cl les rayons colerifiques.

Nations générales.

Apres avoir vu les radiafions de noe sources âe cKaleur se propager dans le TÎde et obâr exactement daai Tair atmosphérique aux lois que la lumière suit à Fégard des substances transparentes, on éprouve une bien grande surprise Iorsqu*on s*aperçoit pour la prennère fois que presque toutes ces radiations calorifiques , obscures ou ai^ compagnées d*un développement de hmiière, s*éloignent cmh sidcrablement de leur analogie avec les radiations lumimineuses par rapport aux milieux diaphanes solides et liquides , et ne peuvent traverser , en conservant leur étil rayonnant , une mince couche d*eau , de verre , de cristal de roche , et d\iutres corps parfaitement limpides et incolores, qui laissent passer en grande abondance Faction ea* lorifiquc de la lumière solaire.

Los premières expériences sur la propriété que possèdent les substances diaphanes, en général, d'intercepter la plus grande partie du rayonnement calorifique de nos sources terrestres , tout en se laissant aisément traverser par la chaleur solaire , paraissent dues à Mariette. Ayant exposé au soleil un miroir concave métallique , et ayant observé que la chaleur concentrée au foyer ne perdait pas sensi* blemcnt de son intensité en traversant une lame de verre, ce physicien porta son appareil devant le feu d*une cheminée , et trouva qu a une distance de cinq à six pieds, l'image réfléchie au foyer était d'une température insup-

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portable à la main, lorsque les rayons sy réunissaient librement ; mus qu*en interposant la lame de verre , on n avait plus aucune sensation de chaleur , quoique l'image conservât encore tout son éclat. Il en conclut que la chaleur du feu terrestre ne passe point à travers le verre , ou bien qù il y en passe trèS'peu (*).

Schéele répéta la même expérience cent ans environ aftès Mariotte, mais il ne se tint pas dans la sage réserve de cet ingénieux physicien ; car il assura que lors de Tinlerposition du verre on tiav^aitptts la moindre chaleur au byer du imroir (^). L'inexactitude d'une telle assertion fut bientôt relevée par Pictet au moyen des miroirs conjugués que nous avons décrits dans le chapitre précédent. Dn interposa un carreau de verre bien transparent entre la radiation d*nne bougie concentrée par le second mircrir , et le thermomètre placé à son foyer ; le mercure monta en quelques instants de plusieurs degrés. Il y eut encore élévation sensible de température lorsqu'on substilaa à la bougie un matras rempli d*eau bouillante (*^).

Quelques années plus tard W. Herschel entreprit sur le même siqet une série très-étendue d'expériences. Il n*eut Toeoors & aucun artifice pour augmenter Faction des rayons de dialenr, et se contenta de mesurer directement Teffet calorifique en fixant le thermomètre à une très-petite dialance du corps diaphane. Sa condusion finale est bien

n MhtrMî9, Traité de la Batnre des eoQlenrs. JPanli 1680» deaiième forUê; à la fin de Vintro4uetion de l'ouvrage.

(**) Schéele. Traité de Tair et da fea. Parie 1781, g S6. Cet ouwch $e a éié publié pour la première foie en 1777. MarioUe est mort aultBS.

(^) HcM. Basai aar le feo, 8* ^^ et sul? aats.

connue de tous ceux qui soccupent de sciences physiques. Persuadé d'abord de la vérité du principe de ridentilé , les diflerences qu'il remarqua entre le pouvoir échauffant et le pouvoir éclairant des radiations transmises par les verres j colorés 9 le déterminèrent enfin à admettre que ces deux L propriétés appartiennent à deux agents essentiellement distincts (*).

Mais on éleva des doutes sur l'exactitude des conséquent ; ces tirées de ces divers résultats. On objecta que la sur* face antérieure de la lame s'échauffe en présence du rayonnement incident; que la chaleur absorbée se transmet do couche en couche jusqu a la surface postérieure, et que de là elle agit sur le thermomètre. Cette action , due à réchauffement du corps interposé , pouvait donc produire , en tout ou en partie, les effets observés. Bref, on en vint au point de nier entièrement la transmission rayonnante de la chaleur terrestre par toute espèce de milieu solide ou liquide. '

Pierre Prévost, de Genève, s'efforça de détruire celle opinion par un moyen très-ingcnioux. Ayant lixé au tuyau d'une fontaine un ajutage de deux lames parallèles et obtenu ainsi une nappe d'eau de l'épaisseur d'environ un demimilliinèlre, il plaça, d'un côté , un thermomètre à air, cl de l'autre tantôt une bougie allumée , tantôt un fer chauiïé au-dessous de lincandescence : le thermomètre fournit dans plusieurs cas des signes évidents de chaleur transmise (**)• Ici la lame traversée par la radiation se renouvelant sans

(•) VhUoaophical Transaction of thc R. S of London for thc ifcU' lôOO.

(") P. Prévost, Mémoire sur la transmission du calorique à tntvers l'eau et autres subslanas, Juunial de phys. du chiin. elc. vaf VelamélheriCy anncc 1811.

esse , il semblait difficile d'admettre la propagation de touche en couche.

Cependant on soutint que le calorique se transmettait )ar rintermède des molécules pondérables beaucoup plus ïiXe qu'on ne l'imaginait , et que pour des couches trcsninces , une certaine quantité de chaleur pouvait fort bien parvenir ainsi au thermomètre, malgré le mouvement du liquide. La méine objection fut opposée avec plus de raison i d autres expériences dans lesquelles on employa, au lieu le la nappe libre , une toile métallique dont les mailles éiaient occupées par des voilures dune eau glutineuse, qui se renouvelait sans cesse par l'application d'un pinceau imbibé à la partie supérieure de Tapparéil.

Ces tentatives sur la transmission calorifique des Hquiles n'allèrent pas plus loin , et Tattention du monde savant fiit appelée de nouveau sur les corps solides par rexpérience de Maycok, d'on il résultait qu'une lame de verre soumise à la radiation d'un corps chaud laissait passer plus de chaleur étant à l'état naturel qu*après avoir été rendue opaque par une légère couche d'encre de Chine oa de noir de fumée (*).

Delarochc 8*empara habilement de cette méthode et montra par des mesures fort soignées que la chaleur rayonnanle d'un (iorps chauffé au-dessous de l'incandescence so tratemettait dans une très-faible proportion à travers le verre; que eette portion n'était pas cependant constante , mais Tariahle; d'abord nulle pour les rayons des corps chauffés au-dessous de 180 degrés, elle commençait à se montrer au-

(*) Mayeoch* Remarks on prof, Leslie doctrine of radiant htat, i jownMkl of fiaftiral pft^^QlopAy, c?iem and Not, 9iay and Junn

delà, et augmentait a?ec la tempàraliire de la source. U trouva en outre que les rayons transmis par une lame de verre traversaient une seconde lame de la même substance I>eaucoup plus facilement que la chaleur directe (*)•

La méthode employée par Delaroche n'était certes pas exempte d'objections, car on pouvait lui reprocher en premier lieu de considérer comme identiques les pouvoirs ab* sorbant et émissif de deux substances aussi diverses que le verre et le noir de fumée ; supposition d'autant moins permise qu'on ne put décider alors , si les différences ob* servées dans la transmission du même corps soumis à diverses sources de chaleur provenaient d'une action de 8u^ face, ou d'une force d'absorption intérieure. Une seconde objection à faire contre la méthode de Delaroche, c'est qu'on y considère réchauffement du verre naturel comme constant et égal à celui de la lame noircie , pendant que cet échauffement peut varier , et varie en effets avec la qualité de la chaleur incidente ; car le verre noirci absorbe constamment la presque totalité des rayons qui lui parviennent, tandis que dans son état de pureté, il doit en absorber d'autant plus qu'il en transmet une proportion moindre. Mais les objections furent passées sous silence, et les résultats furent admis comme des principes fonda* mentaux de la science du calorique rayonnant.

Nous verrons bientôt , au moyen de preuves expérimentales qui ne permettent plus le moindre doute, que les fails observés par Delaroche sont vrais, relativement aux lames de verre comprises entre certaines limites d'épaisseur (10)»

(*) Delaroche. Observations sar le calorique rayonnaoU Journal d» phys. de chim, etc, par Delamétherie, année 1812. (10) Les expériences décrites dans le § suivant montreront lA

rontefois en les adoptant h lëpocpie où ils furent annoncés , les physiciens commirent, non seulement la faute de considérer comme certaine une méthode contestable, mais encore celle d*en tirer une conséquence arbitraire, car ils appliquèrent aux milieux transparents en général ce que l'eipérience n*a?ait encore vérifié que sur un seul corps solide, n en résulta que la portée du phénomène fut totalement méconnue. Les propriétés particulières d'une substance diaphane furent attribuées à la classe entière et considérées comme des caractères essentiels de Tagent lui-même (11). On crut alors que la radiation des corps chauffés au-dea«

nécessité d'âne telle restriction. En effet noos venons de dire cidessns qae, d'après Delaroche » le rayonnement des sources dont la laaipérttare est inférieure h 180 degrés nrait complètement intereef4é fof le verre. Or , cela n'arrive qne dans le cas où l'épaisseur des plaques surpasse un millimètre ; car , en prenant des lames plus miaces , on trouve que le verre transmet; en quantité fort sensible» non seulement les radiations calorifiques des corps chauffés à 180 degrés, mais aussi eelles des vases portés à 100 degrés par le simpie contact de Peau bouillante.

(li) Cette opinion ne se trouve peut-être nulle part plus nettement exprimée que dans la période suivante écrite sons l'impression réeente des expériences de Delaroche» par un homme doué d'un esprit rapérieur et profondément versé dans la théorie de la chaleur.

• Lorsque les corps sont assez échauffés pour répandre une très*

* viîe lumière, une partie de leur chaleur rayonnante, mêlée à cette

> lofflière peut traverser lss soLinns ou les UQuinns transparxnts,

> et elle est sujeUe à la force qui produit la réfraction. La qnan-

> ttlé de chaleur qui jouit de cette faculté est d'autant moindre que

* les corps sent moins enQammés; et elle est, pour ainsi dire , io-

* lensible pour les corps très-obscurs, quelque échauffés qu'ils soient.

* Un umm mincb bt diaphanb Intercepte presque toute la cha-

* leur directe qui sort d'une masse métallique ardente. » {Fourier^ Tké9rie analytique de la chaleur. Parii 1812, page 21).

La THEaMocnaôsE. 1'^ paatie. 19

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80U8 de ISO degrés était incapable de traverser et le Verre, et toute autre espèce de matières transparentes solides ou liquides; de là l'idée que les rayons obscurs des sources a basse température estaient d'une natiu'e toute différente des rayons lumineux. La proportion croissante de chaleur qui traversait les corps diaphanes à mesure que la température de la source approchait de l'incandescence suggéra ensuite la pensée que le calorique rayonnant changeait peu à peu de nature et se transformait graduellement en lumière. Quant à la diversité de transmission entre la chaleur franchissant directement le verre et celle qui , après avoir outrepassé une première lame de cette substance, en traverse une seconde , on fut assez généralement porté à l'attribuer à une espèce de polarisation , qui , dans cette circonstance , n'existe pas davantage que la prétendue distinction des deux agents calorifique et lumineux, comme on le verra par la suite.

Ces notions préliminaires étaient indispensables pour rap pellcr Tclal où se trouvait la science, lorsque je repris en 1833 la question de la transmissiou calorifique rayonnante par les corps solides et liquides. Les expériences que j'offris alors au jugement du public reçurent plus tard divers développements. Nous allons les examiner avec tous les détails nécessaires, dans Tordre le plus naturel , en y ajoutant plusieurs données nouvelles , et en retranchant tout ce qui tendrait h lc3 compliquer inutilement.

On comprend d'abord que notre tâche sera rendue beaucoup plus facile par la connaissance des propriétés que nous avons soigneusement étudiées dans le chapitre précédent; car si la transmission rayonnante a lieu dans les corps solides et liquides , elle devra nécessairement satisfaire aux

lois qu elle suit dans lair. Pour montrer qu'une portion du rayonnement incident sur un corps solide se propage dans son intérieur , en conservant F état rayonnant, il ny aura donc qu'à s*assurer si elle suit la direction rectiligne , si elle traverse le corps par une voie indépendante des positions relatives de ses particules intérieures , et si elle passe instantimément de Tune à l'autre surface du milieu. Cependant nous aurons ici à combattre une difficulté qui manquait dans le cas de l'air, difficulté à laquelle j*ai fait plusieurs fois allusion, et que désormais nous ne devons plus perdre de vue 9 car elle est inhérente à la nature même des phénomènes qui formeront le but de toutes nos recherches ultérieures; cette difficulté est réchauffement plus ou moins prononcé que les corps qui transmettent ou réfléchissent la chaleur ne manquent jamais de prendre sous Taction du rayonnement , direct ou indirect , de la source calorifique.

Quoique nous ayons déjà remarqué, au commencement de ce paragraphe, que la chaleur propre des corps, soumis à leipérience, trouble les mesures thermoscopiqucs relatives à la transmission immédiate, au point de ne pouvoir convaincre derreur l'opinion qui voudrait que tout Teffet calorifique obtenu au-delà de la substance transparente, interposée entre la source et le thermoscope, dérive de cette ^pece de chaleur, il nous faut reprendre de nouveau la mcmc question afin de conndtre d'une manière bien nette l'influence qu'elle exerce dans le phénomène formant lobjet de nos recherches actuelles; et voir ensuite par quel arliCce on rend la mesure du rayonnement transmis totalement indépendante de l'action due à réchaufTeraenl du milieu exploré.

Soil MN la section horizontale d'ua écran métallique portant une petite our verture derrière laquelle est située la lame diaphane ACB» L*aie de la radiip tion étant perpendiculaire à Fécran, le corps thermoscopique devra se trouver quelque part sur son prolongement; sop; posons-le en T. Supposons de plus qo'or ne portion de la radiation traverse m médiatement la lame AB. Les rayons é» mergents de cette lame continueront leop chemin au-delà en conservant la dirih ction primitive, arriveront en T et pro> duiront une certaine déviation sur Ifi galvanomètre.

En attendant la lame AB s'échauffera par labsorptioD d'une partie des rayons incidents, puis se mettra à rayonner dans tous les sens la chaleur acquise , ainsi que cela a^ rive pour un corps quelconque dont la température surpasse quelque peu celle du milieu ambiant. Une portion de cette radiation secondaire parviendra donc sur le corps thermoscopique^ où elle s^ajoutera aux rayons immédiatement transmis de la source S ; le reste se répandra en diver* géant tout autour de la lame. Mais veut-on connaître les valeurs relatives des deux radiations? Que Ton fasse décrire au corps thermoscopique un certain arc TT' autour de C, en le transportant ainsi de T en T', toujours tourné vers le centre de la lame. Dans celle dernière position le thermoscope étant entièrement dégagé du faisceau de chaleur provenant de la source , ne marquera plus que leffet de la radiation duc à réchauffement de la lame. Et com-

ne Vobservation précédente représentait la somme de ces deax espèces de dhaieur ^ on aura évidemment la mesure des rayons transmis par la soustraction des deux actions ftermoscopiqnes observées en T et T'.

Remarquons maintenant que la source calorifique S est beancoup plus éloignée du thermoscope que la lame ÂGB tnmrfbrmée par Tabsorption calorifique en source secondaire. En augmentant la distance de la pile à l'écran on diminue donc beaucoup plus l'intensité de la radiation secondaire que celle de la radiation principale. Si Ton réfléchit en entre que la température de la lame est, dans tous les cas, immensément plus faible que la température de la source , on concevra la possibilité de trouver , par un éloignement conTenaMe et un appareil thermoscopique doué d'une grande délicatesse, telle position de la lame dans laquelle TeSét dA à réchauffement sera tout-à-fait inappréciable, pendant que la radiation directe ou immédiatement transmise de la source principale affectera encore assez puissamment le thermoscope, pour donner une mesure très-apparente de son intensité. Or, la sensibilité du thermomultiplicateur est plus que suffisante pour atteindre ce dernier but.

En effet, si Ton produit 30 degrés de déviation sur le therisomètre, en vertu de la chaleur rayonnante tombant directement sur la pile , à travers une ouverture de même grandeur éloignée de cinq à six centimètres , une lame quelamque placée contre cette ouverture ne donne, en présence du rayonnement calorifique, aucune action appréciable; car llndex du rhéomètre, dévié par suite de la radiation directe ou transmise lorsque la pile est en T, tombe eiadement an zéro si Ton transporte la pile en T'; ou bien il se conserve immobile sur le zéro, lors même que la pile

se trouve dans la première positioa, si la lame exposée aa rayonoemept calorifique est de nature à Tintercepter corn* plétemcnt.

Afin de ne laisser aucun nuage sur un fait si capital, nous irons au-devant d'une objection , qui pourrait venir à lesprit du lecteur.

Lorsque le thermoscope est transporté en T', la ligner conduite au centre de la lame devient tant soit peu inclinée sur elle , et ne conserve plus sa direction normal; comme dans le cas où l'instrument se trouve sur l'axe. Nf serait-il pas possible que cette inclinaison^ si petite qu elle soit^ produisit un effet tel que le rayonnement propre de la lame ACB, inapréciable en T', fût sensible enT?

Pour dissiper tout soupçon de ce geor re, il n'y a qu'à renverser les rôles t c'est-à-dire, tourner la lame de maniè* re à l'amener dans une position norma* le à CT', et par conséquent inclinée autant sur GT qu elle Tétait loul-à-rheure sur CT'. Ce changement n'altérera que peu ou point la valeur de l'action ihcrmoscopi(|ue en T, et laissera toujours tomber les aiguilles du rliéomètie a zéro lorsqu'on transportera la pile en T'.

L'inclinaison n'a donc aucune influence; et l'action que la lame exerce sur la pile thermoscopique située à cinq ou six centimètres de distance est réellement insensible (12).

(12) 11 faut bien remarquer qn'uoo telle insensibilité s'obtient lorsque les rayons de la source librement transmis par rourerlurc de Técrtu

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