DIS SUBSTANCES INTERPOSÉES

TRANSMISSIONS CALORIFIQUES (en centièmes de U radiation incidente)

pour

la (lammo d'alcool

pour

le platine incandescent

pour

la llaniinc d'huile

Verre incolore

2 fi, 2

iilem

Alun

Mica jaunâtre

Soufre

fi. 02

Verre noir

0 ,fi 2

idem

Si l'on ne considère d’nbord que les seules données relatives aux corps inscrits dans les cinq premières lignes de la seconde cl de la troisième colonne numérique du tableau, on voit les lames de verre ordinaire, do sélénitc et d'alun transmettre la chaleur du platine incandescent en plus grande quantité que celle de la flamme d'alcool ; mois les nombres contenus dans les lignes suivantes de ces mêmes colonnes viennent bientôt nous avertir que d'autres substances agissent en sens contraire.

Ainsi le fait annoncé par M. Knoblauch est vrai; mais, loin de s'appliquer à tous les milieux diathermiques, comme on aurait pu lo croire au premier abord, il subit une inversion complète pour le soufre, cl surtout pour le inica noir et le verre noir, qui transmettent en proportion moindre la chaleur du platine incandescent que la chaleur de la flamme d’alcool. Or, ccttc inversion est justement la meilleure

prouve possible que l'accroissement de transmission calorifique observé dans le verre et autres substances dinthermiques, à mesure que la température de la source s'élève, ne dérive pas de la plus grande quantité de chaleur accumulée dans le foyer rayonnant. En effet, la supériorité de température de la flamme d'alcool sur notre platine incandescent paraît extrêmement probable; toutefois il ne faut point se dissimuler que l'argumentation d'où l’on déduit Cette conséquence n’est pas tout à fuit exempte d'objections. Ne pourrait-on pas dire, par exemple , que le platine chauffé par la flamme alcoolique réagit sur elle et tend à augmenter sa température? Alors cette source composée, possédant un degré de chaleur plus élevé que celui de la flamme pure, la diminution de diathermasic du verre, de la sélénite et de l'alun , en passant de la première à la seconde source calorifique , 11c ferait que confirmer l'opinion énoncce. Mais ce raisonnement ne saurait plus se soutenir aujourd'hui, puisque nous voyons la diathermasic du soufre, du mica noir et du verfe noir augmenter, au lieu de ‘diminuer , dans les memes condilions de l'expérience. Eu d’autres termes : que la température s'élève ou s’abaisse lorsqu’on introdnit la spirale de platine dans la flamme alcoolique, il n’en est pas moins vrai qu'en passant de l'une à l'autre source de chaleur certains corps augmentent leur transmission calorifique , tandis que d'autres la diminuent. Ainsi il ne saurait y avoir aucune relation numérique entre la température de la source rayonnapte et la quantité de chaleur transmise. Les variations opposées que manifestent les deux groupes de corps mentionnés dans notre tableau fournissent donc une démonstration évidente, irréfragable , que la quantité de chaleur immédiatement tran-

Emise par les lames diathermiques n’augmente pas nèeetsairement avec la température de la source, mais qu'il existe au contraire des cas où elle diminue lorsque la température de la source augmente.

Remarquons que le groupe des corps sur lequel on avait observé une diminution, en passant de la radiation de la flamme d’alcool à celle du platine incandescent, se comporte de la même manière lorsque cette dernière source de chaleur est remplacée par la flamme d’huile, pendant que l’autre groupe continue de son côté à marcher en sens contraire. Il est évident que les considérations relatives au manque de proportionnalité entre la température de la source et la quantité de chaleur transmise trouvent ici une nouvelle application. En effet, la flamme de la lampe de Locatelli brûlant le charbon à blanc possède une température plus élevée que le platine maintenu à la simple chaleur rouge; cependant, l'on trouve des corps qui transmettent plus les rayons de la première source que ceux de la seconde, tandis qu’il y en a d'autres dont la transmission est plus grande pour la seconde source que pour la première.

Et il ne faut pas croire ces faits , si importants pour la science de la thermochrôse, vagues, incertains, ou difficiles à observer ; car ils sont , au contraire , d’une netteté remarquable , sûrs , et faciles à reproduire par tous ceux qui possèdent un appareil thermo-électrique. Si l'on opère toujours sous une action capable de donner 30 degrés au galvanomètre lorsque le rayonnement tombe directement sur la pile , et qu’après avoir noté les deux déviations correspondantes aux interpositions successives d’une lame de mica noir et d’une lame de verre incolore , on passe de la première à la troisième source , le gai-

vnnomètrc indiquera une transmission plus petite de 4 à 6 degrés pour la première lame, et plus grande de 8 à 12 degrés pour la seconde! Or, il est clair que de semblables différences ne sauraient échapper à l’œil de l'observateur le plus maladroit, ou le moins exercé dans ce genre de recherches.

La présence de plusieurs corps cristallisés parmi les substances, dont se composent les diverses lames mentionnées dans les tableaux que nous venons d'examiner, avait induit certains minéralogistes à penser que le sens suivant lequel étaient taillées les lames par rapport aux axes optiques ou cristallographiques, pouvait bien avoir une grande influence ; de manière que le passage du calorique rayonnant fut plus abondant dans telle direction du cristal que dans telle autre. Il était facile de prévoir que les choses ne devaient et ne pouvaient nullement se passer ainsi ; car la transmission calorifique a lieu, non seulement dans les corps cristallisés, mais aussi dans ceux qui sont privés de toute espèce de cristallisation, tels qne le verre , l’ambre , la gélatine , le sucre fondu , et les liquides. Cependant, pour ôter tout scrupule à cet égard, je fis tailler sur un beau cristal de roche trois lames parfaitement égales, qui furent ensuite portées au même degré de poli ; la première était coupée perpendiculairement à l'axe; la seconde parallèlement à l'une des faces latérales; la troisième inclinée sur elle de 45 degrés. Ces lames donnèrent toutes 52 centièmes de chaleur immédiatement transmise. Le spath d'Islande a fourni des résultats analogues à M. Knoblauch.

J'ajouterai que le type, ou système auquel appartiennent les diverses formes d’une substance cristallisée , et

la facilité ou la régularité de leurs clivages, n'exereenl également aucune influence sur les proportions de chaleur transmise. Pour en être convaincu il snlfit d’observer que le sel gemme et l’alun , placés aux extrémités des échelles de transcalcsccncc , appartiennent tous les deux au système cubique, et que des cristaux faciles à diviser, ou bien totalement privés de clivage, tels que le sel gemme et la sélénite, le soufre et l’alun, se trouvent indistinctement classes parmi les corps doués du maximum ou du minimum de diathermasic.

Si la transmission calorifique ne dépend, ni de la forme, ni de la texture des corps cristallisés, ni du sens de la coupe des lames par rapport aux axes cristallographiques , elle ne saurait non plus se rattacher à la nature ou à l'état des substances explorées. Effectivement , quel rapport pourrait-il y avoir entre la composition chimique , la solidité ou la fluidité d’un corps , et la transmission calorifique , puisque le phénomène est parfaitement semblable à la transmission lumineuse, et que celle-ci se rencontre dans toutes les classes et dans toutes les subdivisions physiques ou chimiques de la nature? ÎN’avons-nous pas des substances diaphanes simples et composées, organiques et inorganiques , neutres , acides ou alcalines, solides , liquides ou aériformes?

D’ailleurs , indépendamment des analogies, l’expérience directe a résolu la question pour la chaleur aussi bien que pour la lumière, car la diathermasic s'étend, comme la transparence, à toute sorte de corps. Très-probablement, les conditions qui déterminent son existence sont entièrement analogues à celles de la diaphanéité. Pourquoi dans certains cas la matière pondérable se laisse-t-elle traverser

par toute sorte du lumière ? Pourquoi en d'autres circonstances n'est-elle perméable qu'à certaines couleurs? Qu’on nous révèle d’abord les causes de ces phénomènes, beaucoup plus vulgaires puisqu'ils tombent journellement sous nos yeux , mais tout aussi mystérieux que les propriétés des corps relatives à la transmission de la chaleur rayonnante ; alors on aura acquis le droit de nous demander l’origine de la diathermasio et de la thcrmochrôse.

En terminant l’exposition do ccs notions générales sur le passage de la chaleur rayonnante à travers les corps, nous devons remarquer que les principaux faits de la transmission calorifique par les substances solides et liquides s’obtiennent aisément avec les thermomètres à air; en sorte que les personnes qui assistent à un cours de physique peuvent les observer en même temps de plusieurs côtés de la salle , et à une certaine distance des appareils.

Pour cela on prend une feuille assez ample de cuivre ou de fer blanc ; on la perce à son centre d'une ouverture circulaire de 12 à 15 millimètres de diamètre, et on soude , à une petite distance au-dessous de cette ouverture et perpendiculairement nu plan de la feuille , une petite bande de 7 à 8 millimètres de largeur, et de 15 à 20 millimètres de longueur , destinée à servir de soutien aux lames que l’on veut soumettre aux expériences. L’écran, ou feuille métallique, ainsi arrangé, se fixe verticalement sur un pied, la bandelette horizontale au-dessous de l’ouverture. On dispose ensuite, d’un côté la source de chaleur, de l’autre un thermomètre à air construit avec de l’alcool fortement coloré eu rouge, à boule noircie, muni de son enveloppe métallique et d’une gracRiation visible à quelque

distance. Quel que soit lo fait que l'on veuille mettre en évidence , tes centres de la source, de l'ouverture, et de la boule thermoscopique doivent toujours se trouver dans un même plan de niveau.

S'agit-il de montrer que certains corps solides sont réellement susceptibles de transmettre les radiations de la chaleur obscure, en leur conservant la forme rayonnante pendant leur trajet à travers le milieu solide et au-delà? On approche une source de chaleur obscure à quelque distance de l’écran , on bouche l'ouverture par une plaque de sel gemme, et l'on intercepte l'accès du rayonnement calorifique sur le sel au moyen d'une lame métallique. Tandis que la plaque de sel gemme est ainsi abritée, on fait dévier le thermomètre de 30 à 40 degrés hors de la ligne qui passe par les centres de la source et de l'ouverture, en ayant soin de le tenir constamment tourné vers la lame de sel, puis on rétablit la communication calorifique; la colonne liquide se tient parfaitement immobile, et reste encore dans le même état si on tourne la plaque de sel sur elle-même , de manière à ce quelle regarde en face le réservoir du thermomètre. Mau lorsque ce réservoir est poussé sur l'axe de la radiation, on voit aussitôt la colonne s’abaisser avec force, quelle que soit la position de la lame.

Ayant ainsi donné aux élèves une preuve irréfragable de l'existence de la transmission calorifique rayonnante dans les corps solides , on pourra les convaincre, par des méthodes analogues , que les substances parfaitement limpides possèdent des degrés très-différents de diathermnsic , et que certains corps complètement opaques sont doués d'une véritable diathermasic qui est quelque*

luis supérieure à celle des milieux les plus diaphanes et les plus incolores. On pourra aussi leur prouver l'existence de la thermochrôse dans les substances privées de toute coloration apparente, en soumettant successivement une lame de verre , de sélénile ou d'alun à diverses qualités de chaleur. Si l’on parvient à se procurer plusieurs thermomètres à air d’une sensibilité à peu près égale, on abrégera de beaucoup ces démonstrations.

En effet, il n’y n qu'à ployer une feuille de cuivre ou de fer blanc en segment cylindrique, d’une faible courbure, et la disposer de manière à ce qu elle se tienne dans une position verticale, après y avoir percé sur la ligne mitoyenne une rangée horizontale de cinq à six ouvertures égales, munies de petits supports à plaques, et éloignées entre elles de quelques centimètres. Contre la première de ces ouvertures, du côté de la convexité de l’écran, on appliquera une lame de sel gemme; contre la seconde une lame de verre, contre la troisième, une lnme d'alun ou de sélénite de même épaisseur que le verre ; la quatrième se bouchera par une lame de mica noir opaque ou par une plaque fort mince, et parfaitement opaque, de verre noir; la cinquième enfin, se fermera par une lame de cuivre soigneusement noircie sur ses deux faces. Les cinq plaques seront couvertes, du côté intérieur «le la concavité, par une seconde feuille ou écran do métal, «le mêmes forme et dimensions que l'écran qui les soutient; puis, on fixera à la hnulcur des cinq ouvertures et sur laxe de la surface cylindrique où elles sont percées, une spirale assez volumineuse de platine , (la à 20 millimètres de base , 20 à 23 de hauteur ) , que l’on rendra incandescente avec la llamme d’une lampe à alcool La Tiiermw.iirôse. l r * partie. 24

placée en-dessous. Apéàs avoir disposé, à une distance de 3 à 4 centimètres , un thermomètre à air , muni de son armure métallique derrière chacune des cinq lames, et avoir marqué les hauteurs où se tiennent les extrémités des cinq colonnes liquides, on ôtera la feuille intérieure, lin abaissement considérable s'observera alors dans le thermomètre qui regarde la plaque de sel gemme ; celui de la plaque de verre s'abaissera l>eaucoup moins ; les thermomètres de l’alun et du métal noirci resteront complètement immobiles; tandis que le thermomètre du mica ou du verre noir opaque descendra de quelques degrés.

Pour éloigner tout soupçon que de pareilles inégalités de marche proviennent de la différente sensibilité des thermomètres à air employés, on arrêtera la communication calorifique par l'interposition de l’écran, et l’on échangera les thermomètres, de telle sorte que les immobiles occupent les places de ceux qui viennent de donner la plus grande action. Puis, on établira de nouveau la communication calorifique, et on trouvera que les rôles des instruments sont renversés , ceux qui marchaient le plus se tenant alors immobiles , et vice versa; mais ces indications seront encore à très-peu de chose près les mêmes que tantôt, par rapport aux lames qui bouchent les cinq ouvertures ; car le thermomètre placé vis-à-vis du sel sera toujours celui qui marche le plus , et ceux qui se trouvent en face de l'alun et de la lame métallique noircie resteront encore parfaitement immobiles , comme dans le cas précédent.

Ainsi, les actions observées proviennent réellement de la diathermasie plus ou moins grande de ces substances; elles ne sont pas dues à réchauffement des plaques , puisqu’il y en a deux qui ne donnent aucun effet appréciable, et que

l'une d'elles est intérieurement composée d'un des meilleurs conducteurs du calorique, et couverte d’une substance douée du plus grand pouvoir absorbant et éinissif. Le verre noir transmet donc immédiatement une certaine proportion de la chaleur incidente et constitue un véritablo milieu diathermique , malgré son opacité complète ; le verre diaphane, surpasse en limpidité les plus beaux échantillons de sel gemme, transmet cependant une quantité de chaleur beaucoup moindre; et l'alun, qui est tout aussi limpide que le sel , intercepte totalement la radiation calorifique de la source.

Pour montrer que ni l’opacité calorifique de l’alun ni la transcalescence du verre ne sont des propriétés absolues, indépendantes de la nature de la radiation incidente (comme la transmission constante du sel gemme pour toute sorte de chaleurs rayonnantes, et la constance de ladiathermasie dans la lame métallique noircie ), il n’y a qu'à substituer successivement à la spirale de platiue portée nu rouge, une forte lampe à huile , puis un petit boulet de fer chauffé au-dessous de l'incandescence. Dans le premier cas, on voit le thermomètre de l’alun donner quelques signes de chaleur; dans le second, le thermomètre du verre ne bouge pas plus que celui de l’alun. Mais le sel gemme déprime toujours avec force la colonne liquide de son thermomètre, et la lame de métal noirci ne donne jamais le moindre signe de transmission calorifique.

Lorsqu'il ne s’agit pas d’opérer devant un nombreux auditoire, on peut employer avec succès des thermomètres différentiels, dont les tubes de verre soient fort minces et les boules assez réduites en volume pour que le faisceau de chaleur émergeant d'une plaque de petites dimensions, puis-

se occuper toute ta largeur des tubes métalliques qui leur Berveut d’enveloppe. Alors il devient fort aisé d’avoir des lames adaptées aux expériences , et l'appareil thermoscopique, se trouvant à l’abri des variations de la température et de la pression atmosphérique qui rendent si chanceux l’usage des thermomètres à air, se conserve toujours prêt à agir.

Aluni de l’un de ces instruments et des sources constantes de chaleur mentionnées dans le second chapitre , les directeurs ou conservateurs de collections minéralogiques auront tout ce qui est nécessaire pour vérifier sur les substances diathermiques naturelles les principaux faits de la transmission calorifique, et les répéter à volonté devant un certain nombre de spectateurs. Il est presque superflu d’ajouter que leurs démonstrations deviendraient encore plus nettes et plus expéditives , s’ils possédaient un des appareils lliermo- c électriques que nous avons décrits page 159 et suivantes (14).

(14) Outre let propriétés physiques indispensables à la classification , telles que la forme cristalline, la densité, le clivage, etc. les auteurs de minéralogie ont compris la nécessité de prendre en considération les efTets divers que la lumière, la chaleur, la pression ou le contact des fluides produisent sur un certain nombre d’espèces minérales. Aussi Irouvc-t-on aujourd'hui dans leurs ouvrages des notions fort étendues , non seulement sur le pouvoir réfringent , le polychroïstne , les couleurs des lames minces , la double réfracliou et la polarisation , mais encore sur les variations de dilatabilité et d'élasticité dans les divers sens des cristaux , et sur les phénomènes électriques que ta compression développe dans le spath d'Islande, cl la chaleur dans la tourmaline. Ne serait-il pas temps d’y inscrire oussi les énormes différences qu> s'observent entre les transmissions calorifiques des corps doués de le plus grande limpidité, tels que le sel gemme , le spath lloor , le cristal de roche , la séléuile et l'alun? Ne cun\ lundi jn-il pas de faite connaître à I' étu-

Influence de I épaisseur des plaques.

Jusqu'ici nous n’avons considéré l’épaisseur des lames soumises aux expériences que d’une manière incidente et lorsqu'il s'agissait des relations qui existent entre la qualité de la source rayonnante et la transmission des milieux diathermiques. En étudiant cet élément d'une manière spéciale nous y trouverons des données extrêmement précieuses qui jettent le plus grand jour sur le phénomène que nous avons désigné sous le nom de thermochrôse, et montrent sous son véritable aspect la cause des énormes différences que l’on observe entre des couches de diverses matières, également épaisses et également limpides, sous le rapport de la quantité de chaleur qui les traverse en conservant sa forme rayonnante.

Remarquons, en premier lieu, que si, par un changement d'épaisseur, on peut faire varier dans le sel gemme la valeur

dianl de minéralogie que l’alun et l’eau , malgré leur transparence parfaite , interceptent totalement les radiations des sources de chaleur obscure et sont beaucoup moins perméables aux radiations des corps incandescents et des flammes les plus brillantes que le cristal de roche enfumé et certaines lames complètement opaques de mica ? Ne serait-il pas convenable enGn de classer, parmi les propriétés physiques les plus remarquables des minéraux , la transmission constante du sel gemme pour toute sorte de rayonnement calorifique , ainsi que lo passage immédiat , instantané , de la chaleur rayonnée par un récipient rempli d'eau bouillante, et même par l’épiderme du corps humain , à travers cette même substance, lu rpalb fluor et le soufre?

absolue de la transmission lorsqu’on opère s tu- des pièces plus ou moins pures , jamais on ne parvient à altérer la constance de la proportion de chaleur transmise par la môme lame de sel exposée successivement aux différentes espèces de rayons. Pour en donner un exemple , je citerai un beau cristal de celte substance alhermochroïque que je conservp encore dans mes collections. Sa longueur est de 1 2îS millimètres entre les deux faces parallèles et polies; sa transmission de l’une à l'autre de ces faces n’est plus 92, 3 comme dans les plaques moins épaisses, à cause des points nébuleux et autres défauts d’homogénéité qu’on rencontre toujours répandus, çà et là, sur des morceaux d’une épaisseur considérable, mais il fournit la meme transmission de 7 1 centièmes de la quantité de chaleur incidente, tant pour le rayonnement de la flamme, que pour celui des corps chauffés au-dessous de l’incandescence. Si l’on opère successivement sur plusieurs morceaux de sel plus ou moins épais et tout à fait limpides, on obtient en meme temps, et la constance de la transmission dans chaque pièce exposée aux différentes sources de chaleur , et légalité des transmissions sous l'action de la môme source , lorsqu'on passe de l’une à l'autre pièce. Alors les plaques très-pures de sel gemme transmettent constamment 92,3 pour toute sorte de sources et pour toute sorte d’épaisseurs. Cette constance ne se vérifie expérimentalement que pour des lames épaisses de un à deux centimètres environ, parce que les échantillons «le sel très-pur ne s’étendent pas ordinairement au-delà d’une telle limite, et parce «pic, lors meme qu’on trouverait des masses plus considérables de cette substance douées de la plus grande pureté , elles commenceraient à agir uniformément sur tous les éléments du flux calorifique ,

comme cela arriva dans la transmission de la lumière à travers le verre, l'eau et tout autre milieu incolore d’une certaine étendue.

Les ehoses se passent d’une manière bien différente à l’égard des milieux thermochroïques , car pour chacun d’eux les différences Se transmission de l’une à l’autre source diminuent rapidement avec l’épaisseur de la lame , surtout lorsqu'on arrive à une certaine limite. Prenons pour exemple le verre: trois lames de celle substance d’épaisseurs décroissantes, exposées à nos quatre sources de chaleur, ont donné les résultats suivants.

TRANSMISSIONS CALORIFIQUES f

ÉPAISSEURS

DU VERKR ORDINAIRES

DBS LAMES

sur 100 rayons de chaleur provenant

un millimétrés

de la lampe de

du platine incande-

du cuivre

l.ocatrlli

scent

La proposition ci-dessus énoncée ressort avec la dernière évidence de la simple inspection du tableau. En effet le rapport de transmission de la seconde à la première source de ' chaleur , qui était 100 : 163 pour la lame de 2, 6 d’épaisseur, devient 100 : 133 pour la lame de 0,07. Le rapport de transmission de la troisième à la première source , qui était 100:630 pour la même lame de 2,6, devient 100:226 pour la lame de 0,07. Enfin le rapport

(*) Cette lame Hait en verre loufftè.

Je transmission île la quatrième à la première source , qui était incommensurable pour la lame «le 2,6, devient 100:642 quand il s’agit de la lame de 0,07.

En opérant sur d'autres milieux thermochroïques , on obtient des résultats tout à fait analogues. Voici, comme second exemple , la chaux sulfatée cristallisée.

ÉPAISSEURS