DB LA CHAUX 5ULFATKB

sar 100 rayons de chaleur provenant

de la lampe

Locatelli

du platioe incandescent

du enivre

lOO^*

Ce qu'il y a de plus frappant dans ces expériences, c'est de voir paraître, à une certaine épaisseur, des transmissions qui n'existaient pas à une épaisseur plus grande. Ainsi les rayons de la quatrième source , totalement interceptés dans le verre par une épaisseur de 2,6 commencent à ^e montrer au-dessous de cette limite. Les rayons de la troisième source , interceptés par une épaisseur de 2,6 de chaux sulfatée , sont déjà sensibles lorsqu'on atteint une épaisseur de 0,4; et les rayons de la quatrième source, qui sont encore interceptés par la chaux sulfatée à cette dernière limite d épaisseur , se montrent très-nettement , lorsque cette substance a atteint une épaisseur de 0,01*

Une autre conséquence 'extrêmement remarquable de ces

expériences consiste dans Tinversion de Tordre des diathermasies par une réduction convenable d'épaisseur dans 1 une des deux lames. La chaux sulfatée, par exemple, transmet beaucoup moins que le verre à l'épaisseur de 2,6, puisque les quatre transmissions de cette dernière substance ^

sont 39. 24. 6. 0;

et celles de la sélénite « 14. S. 0. 0.

Mais en amincissant, la lame de chaux sulfatée au point de rendre son épaisseur égale à 0,4, les transmissions de

cette substance deviennent 38. 18. 7. 0;

Valeurs à peu près égales à celles du verre, excepté pour le second rayonnement dans lequel la sélénite transmet un peu moins. En réduisant enfin cette lame jusqua 0, 01 ^ les trananissions de la sélénite deviennent : 64. SI. 32. 21, et surpassent alors de beaucoup la diathermasie de 2, 6 fliilliiâètres de verre , à Tégard des quatre espèces de chaleurs incidentes.

Que conclure de tout cela ? Evidemment , que les interceptions des diverses qualités de chaleur qui produisent dans les milieux thermochroïques des différences si considérables , soit entre les transmissions d*une seule lame successivement exposée aux radiations de plusieurs sources diverses , soit entre les transmissions de diverses lames exposées au rayonnement d'une seule source , n'ont pas lieu à la surface, mais dans VirUérieur même des mb' stances diaihermiques , de manière que si l'on pouvait rendre ces substances assez minces, les effets de la thermochrose disparaîtraient, et tous les corps donneraient une transmission constante et égale à celle du sel gemme.

Les corps doués d'un haut degré de diathermasie, comme le soufre et le spath fluor , par exemple, doivent être La TnERMocnaôsE. l*"® partie. 25

les premiers à atteindre cette limite d'athermochrôse; mais on ne peut les réduire en lames fort minces et polies , à cause de leur structure vitreuse ou douée d'un clivage tendant à les briser en tout petits morceaux. Si Ion veut tâcher de vérifier la conclusion à laquelle nous venons d arriver, il faut donc avoir recours aux substances cristallisées moins fragiles et capables de se diviser spontanément en feuilles très-minces douées de leur poli naturel ; or ces substances sont en fort petit nombre et très-peu diathermiques ; elles ont , par conséquent , leur limite d'athermochrose beaucoup plus reculée que les autres , ce qui nécessite remploi de lames très-minces pour atteindre le but que BOUS avons en vue. En employant un de ces cristaux susceptibles de se partager en feuilles d^une grande exiguïté, on obtient toutefois des nombres qui se rapprochent déjà suffisamment entre eux et de la proportion de chaleur transmise par le sel gemme: ce cristal c'est le mica.

Les lames de mica donnent à peu près les mêmes transmissions que les lames de sélénile, lorsqu'elles ont une épaisseur d'un demi-millimètre ; mais si on en détache des feuilles excessivement minces , celles-ci fournissent des transmissions qui surpassent toutes celles des autres corps , le sel gemme excepté. En même temps la chaleur des sources obscures, qui était entièrement absorbée par la lame d'un demi-millimètre , traverse ces feuilles en proportion très-considérable ; toutes ces quantités s'approchent de la transmission du sel gemme , su^ tout celles qui sont relatives aux sources de haute température .

Voici, par exemple, les résultats que m'a fournis une

lame iucolore de làica exposée aux quatre rayonnements des sources que nous avons indiquées.

Une autre lame de la même substance, légèrement colorée en rouge , m*a donné

Ainsi, tout nous porte à croire que les transmissions des milieux thermochroïques tendent à la limite d'intensité représentée par la valeur constante de la transmission du sel gemme; cette limite se trouve seulement plus ou moins rapprochée de la siurface, selon la nature du corps. Maintenant , comme Tépaisseur plus ou moins grande des lames, parfaitement pures, de sel gemme n'exerce aucune influence sur la quantité de chaleur transmise, il 8*en suit que les radiations calorifiques ne subissent dans Tintérieur de cette substance aucune absorption appréciable. Donc la diiférence entre la quantité de chaleur incidente et la quantité de chaleur transmise, savoir 100 — 92,3 = 7, 7, est due à la seule réflexion de la chaleur aux deux surfaces de la lame (IS).

(15) Après avoir subi ane première réflexion à la surface d'ea< Irée , les rayons incidents pénètrent dans riniérienr* éprouvent une seconde réfleiion sur la surface opposée et sortent de la lame. Les rayons de la seconde réflciion retournent sur leurs pas , se rc^fléchlssent en partie de nouveau , mais intérieurement, sur la surface antérieure, reprennent la direction initiale, et se réfléchissent encore partiellement h la surface postérieure; le reste sort et se coafunJ avec le faisceau de la transmission principale. Les rayons trois fois réfléchis intérieurement subissent une quatrième réflexion intc^rieore sur la surface d'entrée , et sortent en partie du côté opposé, comme les précédents, et ainsi de suite.

La perte 7,7 que les 100 royons incidents éprouvent en travée-

De plus , la constance de tr^Clismission du sel gemme pour les radiations des différentes sources , montre que

sAdt ane plaqae de sel gemme, résolle donc d'ane infinité de réflexiooSi et les 92,3 rayons émergents se composent du faisceau principal de la chaleur transmise , et d'une infinité de faisceaux secondaires qui viennent s'y ajouter en vertu de ce nombre infini de réQexions effectuées entre les deux surfaces de la plaque. On démontre par le calcul que les faisceaux secondaires sont des quantit(5s très-petites «t qui peuvent être négligées relativement au faisceau principal. Mais comme la même vérité résulte aussi de Texpérience, nous allons voir, par cette voie beaucoup plus directe, comment on peut s^assurer qoe les rayons , qui viennent s'ajouter au faisceau principal après chaque double réflexion secondaire, sont insensibles aux thermomaitiv plicateurs les plus délicats , et peuvent , par conséquent , se né* gliger dans les calculs relatifs aux phénomènes de transmission et de réflexion que présente une lame exposée à un rayonnement ci* lorifique.

A cet effet, il suflSt de disposer une plaque de sel gemme comme dans les expériences ordinaires de transmission. La plaque sera très pure , la source calorifique intense » l'ouverture de l'écran petite. Après avoir attendu que l'index de l'instrument se soit fixé dans la position voulue par l'action de la chaleur transmise sous l'ioci* dence perpendiculaire, on inclinera doucement de 15 à 20 degrés la plaque, en employant pour cela le bout d'une longue tige, et en preoaot toutes les précautions nécessaires pour que le rayonnement de la main ou de tout autre partie du corps ne vienne pas frapper, directement ou par réflexion, la pile thermoscopique; Pindcx conservera exactement sa posiiion , malgré cette évolution de la lame. Or» rinclinaison sépare les rayons réfléchis des rayons transmis, car ceux-ci continuent leur chemin selon la direction initialci ceux-là sont rejetés latéralement et ne viennent plus s'ajouter, comme tantôt , au faisceau de chaleur qui va frapper le ihermoscope; donc les réncxions secondaires n'ont aucune action appréciable sur nos instruments.

L'immobilité de l'index, lorsqu'on incline légèrement la lame, prouve encore que la réHexion se fait avec une intensité scnsibleoient égale

les diverses espèces de chaleur éprouvent à la surface de ce milieu des réflexions sensiblement égales.

poar les rayons perpendiculaires et pour les rayons inclinés de 15 à 20 degrés; car, si les derniers se réfléchissaient davantage, comme DoDs verrons bientôt qae cela arrive effectivement aa-delà de cette limite ( cbap. IV S* 7)» ils agiraient dans le même sens des réflexions secoodaires* supposées sensibles, et feraient ainsi diminuer l'indication da thermoscope lorsqu'on passe de la direction normale à la direction )blique , ce qui n'a pas lien , ainsi que nous venons de le voir. La nullité de l'influence des réflexions secondaires une fois éta« lie» il n'y a rien de plus facile que de déterminer les valeurs propres e chacune des réflexions qui s'efi'eclnent sur les deux côtés opposés de I lame de sel gemme. En effet, soit R la réflexion pour l'unité de laleor incidente , 1— R sera la quantité qui pénétrera dans Tiniriear de la lame, et R ( 1—- R ) la réflexion que celle-ci éprouvera sur t surface postérieure ; car l'absorption du sel étant nulle , tonte la uantfté 1 — R arrive à la seconde surface et s'y réfléchit dans le apport de R:l. Or, la somme des deux réflexions ajoutée h la quanlé transmise 0)923, doit reproduire la quantité de chaleur incidente ne nons supposons égale à l'unité. On aura donc Téquation

l*où Fou tire

Le premier signe du ratlical conduisant à un résultat absurde dans e cas qui nous occupe, doit être rejeté, La réflexion à la surface mt^rieurè de la lame sera donc

kbstiluant cette valeur dans l'expression R (1~R), on obtient 0,0377, isiotité qui représente la réflexion à la seconde surface de la lame.

letenons donc que, pour 100 rayons incidents sur une lame d^ >tl gemme, 3,93 sont réfléchis à la surface antérieure , et 3,77 à < aorface postérieure. La somme de ces deux quantités doit repro- ^ire y et reproduit en effet , le nombre 7,7 , que nous avons dé- ''Oiiné en soustrayant la quantité de chaleur transmise, de la qnan- ^ de chaleur qui arrivait librement sur le thermoscope avant UerposîUoB de la lame.

Or s'il est vrai, comme nous la supposons , que les . dîflcrcnces de transmission des autres corps proviennent ^ d'une force absorbante intérieure, il faudra que toutes les ,j lames diathermiques donnent des réflexions sensiblement ^ égales à 7,7, quelle que soit leur composition. Nous allons v voir par quel heureux concoiurs de circonstances on par- ,, vient à démontrer expérimentalement la vérité de cette pro- , position, et à établir ainsi sur des bases inébranlables 1a ^ théorie relative à l'absorption intérieure. ,

On trouvera dans les tableaux ci-après les résultats ^ de plusieurs séries d'expériences que j'ai faites avec le ^ plus grand soin sur les variations d'épaisseur et de ^ transmission calorifique de cinq substances parfaitement ^ homogènes, dont trois solides et deux liquides. Les épais- .^ seurs des couches minces ont été mesurées au sphéromè- tre , les valeurs des transmissions déduites d'un grand nombre d'observations, et les relations entre ces deux éléments représentées par des formules qui fournissent les données de l'observation et tous les points intermédiaires. Ces expériences furent entreprises d'après rinvitation d'une commission de XInstilul de France , composée de MM. Arago , Biot , et Poisson. Les formules appartiennent à M. Biot ; elles sont insérées dans le 14'"° volume des Mémoires de V Académie des Sciences de Paris ( derniore série ) où chacun pourra les consulter ; je ne les rapporte pas ici, parce qu'elles résultent d'un enchaînement d'idées trop différent de l'ordre adopté daus cet ouvrage , pour que leur développement n'eut pas l'inconvcuienl de porter quelque confusion dans l'esprit du lecteur, ce que nous devons soigneusement éviter.

Cependant, comme nous nous privons ainsi voloulairo-

ncnt de leur secoure, et que les épaisseur^ des lames , {uoiqu^approchant beaucoup d'une série exprimée en nom- )res entiers ou en parties aliquotes du millimètre , n'atoignaient jamais exactement ces mesures à cause de la lifficulté des réductions mécaniques, il fallait avoir recours inx méthodes d'interpolation ou à la construction graphipie, pour obtenir les valeurs des transmissions corresponlantes aux épaisseurs millimétriques précises. J'ai préféré e second moyen, qui a l'avantage de montrer immédiatenent à l'œil les petites erreurs des observations, tout en burnissant la correction nécessaire avec un degré de prénsion su£Bsant pour ce genre de recherches; mais il m'a semblé convenable de rapporter d'abord les données cxpé- 'iihentales : les réductions géométriques viennent après.

Je ne décrirai point la méthode employée pour les corps M)lides, car elle ne diffère en rien de celle qui a été précédemment exposée. Mais les données relatives aux liquides exigent quelques explications.

Comme les transmissions calorifiques de ces milieux Q'ont pu être observées qu'à travers deux plaques diaphanes , il fallait voir d'abord si l'intervention des verres minces dont ces plaques étaient composées, influait sur [a quantité de chaleur transmise , et , dans le cas aflirmatif, mesurer la valeur de cette influence. A l'égard de l'huile de colza , la solution du problème était fort simple , puisqu'il suffisait de sid)stituer des lames de sel gemme aux lames de verre , et observer les différences ; e'est aussi ce que l'on a fait , et l'expérience a démontré qu'au-delà de trois millimètres on obtenait exactement les mêmes transmissions dans les deux cas; de manière qnC) pour toutes les couches plus épaisses que trois millimè-

frêSy on a po M serrir des lames de Terre. Au-dessous P^ de cette Ihnite, la sobsiitation da sel aa yerre ayant don- ^ né liea à une petite augmentation, on a observé les tnuh ^ «missions à travers des lames de la première substance, i-^

Quant à Feau , des expériences préliminaires ayue&t ^ établi que sa faible transmission calorifique ne souffrait ^ ancune altération appréciable lorsqu^on y dissolvait des >^ corps, qui, étant à Tétat solide, donnent des transpiissiofls ¥ énormément différentes; ainsi nous savons, par exemple, ^ que, pour des épaisseurs de deux à trois millimètres, le sel gemme transmet neuf fois plus que Talun sous Ta- "^ ction du rayonnement le plus transmissible par cette P dernière substance , qui est celui de la flamme ; et ce* <^ pendant Peau saturée de sel ou dcUun , etarU soiâii f^ se à la radiation de notre lampe^ donne des tranmi^ ^ sions sensiblemeni égales , conune on peut le voir à la fin du tableau II {*).

Gela posé, on devine aisément le procédé que V on a employé pour voir si les verres de nos récipients altéraient la quantité de chaleur transmise par Teau. Au liea d*eau pure on a pris de Veau saturée de sel gemme. Alors la substitution du sel au verre a pu être opérée sans craindre que le liquide détruisît les plaques de son récipient pendant Vexpérience. Mais quelque mince que fût la couche liquide, il n'y eut, entre les quantités de chaleur transmises par le système de l'eau pure et du verre, et par le système de la solution saline et du sel gemme, aucune différence appréciable; on en déduisit que toutes les expériences relatives à la transmission de Teau pou-

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raient s'accomplir avec les lames de verre mince saûs an» Bone crainte que leur action absorbante altérât les ré* ttilUits.

Il est presque superflu de faire remarquer que ces faits lémontreût une diathermasie beaucoup plus faible dans feau que dans le verre ^ Je dirai cependant qvLtme cou» ^ deau dun seul millimètre d épaisseur sttffU pour in^ \treepter i^omplétemeni la chaleur des corps chauffés au* iessaus de V incandescence (16).

Quoique la transcalescence de Thuile de coLsa soit supé* îeure à celle de Teau, elle est toutefois inférieure à la iiathermasie du verre , notamment pour les sources à lasse température, qui fournissent des transmissions trop aibles pour être mesurées avec le degré convenable de irécision. Voilà pourquoi on a du supprimer , pour les iquides , les expériences relatives à la troisième sources

Au reste les diathermasies des diverses couches d'eau >u d'huile de colza , relativement aux radiations de la lampe Locatelli et du platine incandescent, ainsi que les diathermasies du verre et du cristal de roche limpide et enfumé pour le rayonnement de ces mêmes sources ca* loriliques et du cuivre chauffé à 400 degrés , sont indi* quées numériquement dans les tableaux ci-aprés.

(16) On Terra par les t&bleaax soivants qa'ein millimètre d'eau ne transmet que 4 parties sur 100 de la radiation du platine incan* iticent.

Ces deax faits suffisent pour montrer Tabsordité ded théoriei ^i font dépendre de la cbalear rayonnée à travers l'eaa le phéQO« iBèoe de la caléfaction de ce liquide sur les surfaces incaudescea* \ti, et la formation de la glace au fond des rîTières.

La TnsRMocniiôsE. 1'** partie. 26

£XPÉBIENGES RELATIVES AU VEBBE

DE St. GOBIN

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TBANSlUSSIOlfS GALORIFIQURS

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