TABLEAU XIV

NOMS

des substances iuterpusées

(ti

ez "Z O. £

TRANSMISSIONS DE LA SOURCE à ÎOO" (en centièmes de la quantité incidente) FOCS LE RAYONNEMENT

direct

émergent

du soufre épaiss.

du spatli fluor épaiss.

du sel gemme enfumé

du mica épaiss.

Soufre

Spath fluor

Mica blanc

idem

Mica noir

idem

Sélénilc

idem

Cristal de roche

idem

Sel enfumé

Verre noir

idem

Verre blanc

Remarquons «l'abord que les résultats contenus dans ces tableaux rendent de plus en plus manifeste la qualité différente des flux calorifiques rayonnés par les sources à 400 et à 100 degrés.'

Nous voyons, en effet , le rayonnement de la première source acquérir, par rapport aux quinze lames de la série soumise à l’expérience , «me plus grande transmissibilité après sa sortie du soufre , du spath fluor et du mica , et devenir moins transmissible par ces mêmes lames lorsqu’ il sort du sel gemme enfumé. Une variation analogue de transmissibilité se montre aussi dans les chaleurs émergentes qui proviennent du rayonnement de la source à 100 degrés; mais, d’un côté l’augmentation surpasse celle de la source à 400 degrés , et de l’autre la diminution manque complètement. Il s’ensuit que les quantités de chaleur transmises par les mêmes lames présentent, à l’égard des deux sources, une marche ascendante ou descendante , selon que les rayonnements sont explorés immédiatement ou après leur sortie des diverses lames indiquées dans les tableaux; car les transmissions de la source à 100 degrés sont généralement inférieures aux transmissions de la source à 400 degrés pour les radiations directes, et supérieures pour les radiations transmises. L'opposition la plus remarquable a lieu dans le cas du sel gemme enfumé , puisqu’alors les quantités relatives à la radiation transmise sont supérieures à celles de la radiation directe pour la source à 100 degrés, et inférieures pour la source à 400 degrés.

Si l’on veut maintenant se rappeller ce qui a été dit tantôt, afin de montrer que l’hypothèse d’une seule espèce de chaleur pour les rayonnements obscurs des sour-

ces lumineuses ne saurait se soutenir , on n éprouvera au* cunc difficulté à interpréter le sens des données expérimentales contenues dans nos tableaux.

Ln effet , supposons que les différences des nombres que renferme la colonne des transmissions directes proviennent d’une seule espèce de chaleur traversant en proportions plus ou moins grandes les quinze lames de la série: il en ressortira aussitôt la conséquence d’une égalité parfaite de tous les nombres inscrits sur la meme ligne transversale de chaque tableau.

Or, ces nombres ne sont guère égaux , et présentent au contraire de très-grandes variations. Donc les radiations des sources à 400 et à 100 degrés contiennent plusieurs espèces de chaleurs , et leurs thermochrôses sont complexes comme celles des sources lumineuses.

Si l’on ne prenait en considération que les seuls résultats des deux derniers tableaux , les différences observées s’expliqueraient fort bien par de simples changements de proportion entre les mêmes éléments calorifiques. Mais puisque le tableau I , d’où nous avons extrait en grande partie le tableau XII , montre que certains corps sont a* dialbermiques pour le rayonnement de la source à 100 degrés, tout en se laissant encore traverser par des quantités notables du rayonnement de la source à 400 degrés, il faut bien admettre que les espèces, transmises par ces corps sous l'action de la dernière source, manquent dans les radiations de la première, et que, par conséquent, le phénomène dérive, non seulement d'une variation d'intensité , mais aussi d’une variation de qualité dans les espèces élémentaires qui constituent les deux flux rayonnants

Des conclusions analogues s'appliquent aux sources supérieures ; car l’ensemble des observations nous apprend que la quantité des milieux solides et liquides susceptibles de transmettre la chaleur est la plus grande possible pour le rayonnement de la flamme , un peu moindre pour le rayonnement du platine incandescent, et encore moindre pour celui du cuivre chauffé au-dessous de l’incandescence.

Ainsi , les radiations calorifiques de nos sources sont toutes hétérogènes , c'est-à-dire composées de plusieurs sortes de rayons élémentaires ; mais le nombre des espèces propres à chacune de ces radiations augmente avec la température de la source.

Il faut bien se garder de confondre la dernière partie de celte proposition avec le principe erroné de Delaroche sur la transmissibilité croissante de la chaleur rayonnée par les sources à mesure que la température augmente ; car un rayonnement peut être plus riche qu’un autre en variétés élémentaires , et contenir toutefois une moindre proportion des espèces transmissibles par telle ou telle substance ; de manière que l'infériorité de température n’entraîne pas nécessairement une infériorité de transmission pour toute sorte de milieu. C’est ainsi que les radiations des sources obscures passent à travers le sel gemme enfumé en plus grande proportion que les radiations dos sources lumineuses.

De toute manière , on comprendra maintenant pourquoi la proportion de chaleur transmise par le même corps suhit ordinairement une augmentation lorsqu’on approche de l’incandescence, et pourquoi plusieurs substan- . ces ne sont perméables qu’aux rayonnements des sources La TnEHMocn rôse. l r * partie. 40

de haute température. L'intensité et la variété des transmissions calarifiques augmentent , en général , avec le degré de chaleur de la source rayonnante parce que les quantités et les qualités des radiations élémentaires deviennent de plus en plus nombreuses à mesure que la température s'élève.

Celte explication , déduite de nos expériences thermochroïques, reçoit une confirmation frappante par les belles observations de M. Draper sur la coloration d'un fil de platine rendu de plus en plus chaud et lumineux dans une chambre obscure par l'action d’un courant électrique d'intensité croissante; car l’image de ce fil, vue au travers d’un prisme, donne un spectre, qui est d'abord très-court et se compose des seules teintes rouges, mais qui s’alouge ensuite en développant successivement le jaune , le vert, le bleu et le violet , et devient de plus en plus vif et brillant (*); en sorte que le phénomène de l'accroissement d'intensité et de variété dans les rayons élémentaires de la source à mesure que la température augmente est on ne peut plus évident pour toute la série des rayons calorifiques capables d’agir sur l’organe de la vue.

Mais revenons à nos deux flux rayonnés par les lames métalliques chauffées à 400 et à 100 degrés.

L’hétérogénéité de ces flux calorifiques obscurs , résultant des données insérées dans les derniers tableaux , soulève une question d'un grand intérêt pour la théorie de la chaleur. En voyant les radiations de deux sources obscures différer par la qualité de leurs éléments , ne faut-il pas en conclure que la meme chose a lieu

(*) The London, Edin. and Dub. phil. mag. and journal of science .V. 202. May. 1847.

pour toutes , cl qu'ainsi les corps chauffés de quelques degrés au-dessus de la lempérature ordinaire rayonnen f des qualités de chaleur différentes do celles que vibrent cas mêmes corps portés à 100 degrés?

L’accroissement d énergie , que manifeste la radiation d’un corps dont la température s’élève, peut se concevoir de deux manières bien distinctes, savoir: par f augmentation de force des rayons existants, et par X addition d espèces nouvelles. Nous savons que l’apparition de rayons nouveaux a lieu indubitablement lorsque la température de la source passe de 100 à 400 degrés ; mais rien ne nous assure que le même phénomène se produise entre 0 et 100 degrés; de telle sorte que tontes les radiations des sources, qui possèdent des températures inférieures à celle de l’eau bouillante , pourraient fort bien avoir des compositions sensiblement égales et ne différer entre elles que par l’intensité.

Il paraîtrait même que les choses se passent réellement ainsi: car, en soumettant les rayonnements calorifiques des corps, chauffés au-dessous de 100 degrés, à des épreuves analytiqncs semblables à celles dont les résultats sont consignés dans le tableau XII, on ne trouve entre leurs propriétés de transmission aucune différence appréciable. Remarquons toutefois que ces épreuves sont très-délicates , et que, pour lâcher de les rendre concluantes, il est d'abord indispensable de les soustraire complètement à l’action d'une cause d’erreur que nous n’avons pas mentionnée dans les études précédentes, parce qu’elle n'y exerçait, comme on va le voir, aucune influence. Cette nouvelle cause d'erreur, c’est l’obliquité plus ou moins grande sous laquelle les rayons divergents des faisceaux «alorifiques comparés rencontrent la lame.

Que l'on se procure une plaque parfaitement, pure et limpide de sel gemme , et qu'on la pose verticalement , comme nous l’avons fait jusqu’ici dans les expériences de transmission , sur un soutien , derrière l'ouverture de l’écran situé entre la source de chaleur et la pile thermoscopique. On devra seulement donner à l’ouverture des dimensions fort petites , et avoir le soutien construit de manière que l’on puisse imprimer à la lame de sel gemme un mouvement rotatoire autour de son axe vertical , et mesurer, au moyen d’une division circulaire convenablement disposée, l'angle que la normale à cette lame forme avec le faisceau de chaleur incidente. Quant à la source calorifique, il faudra la choisir fort intense , afin d’en tirer , par un éloignement convenable , des rayons énergiques et sensiblement parallèles , conditions qui sont assez bien remplies par la flamme d’huile ou la spirale incandescente placée au foyer d’un miroir métallique.

Tout étant disposé comme nous venons de le dire, on éloignera ou on rapprochera la source de la lame, jusqu'à ce que l’on ait produit , sous l'action de l'incidence perpendiculaire , une déviation fixe de 30 à 3îî degrés.

Alors on fera tourner lentement le soutien: les deux faces de la lame deviendront de plus en plus obliques sur le faisceau de chaleur; et cependant le thermoscope marquera toujours le même degré de son échelle , tant que l'obliquité ne dépassera pas le vingtième degré. Après quoi , l'index commencera à se rapprocher du zéro , et d'autant plus que la lame s’inclinera davantage sur les rayons incidents. Or, comme les radiations calorifiques ne perdent pas de leur intensité en franchissant une épaisseur quelconque de sel gemme pur et limpide , il est é-

vident que la diminution observée ne provient pas du plus grand espace que le faisceau oblique doit parcourir dans l’intérieur de la lame ; elle dérive donc de la surface , de manière que les rayons qui pénètrent la lame sous une certaine obliquité subissent, par l’efFet de la réflexion, à la surface d'entrée et à la surface de sortie, une plus grande perte que les rayons perpendiculaires.

Ainsi , on ne saurait déduire des quantités de chaleur, transmises sous l'action de différentes sources, la ressemblance ou la dissemblance des radiations qui tombent successivement sur la même lame, sans être sûr quelles y éprouvent des réflexions égales.

Maintenant, puisque nos sources de chaleur ne possèdent pas le même volume , et que, loin d’èlre placées à des distances proportionnelles à leurs diamètres, les plus volumineuses se trouvent au contraire plus rapprochées, les filets divergents des sources voisines rencontreront nécessairement la lame diathermique sous des angles plus ouverts que les filets divergents des sources éloignées, et nous venons de voir que la réflexion augmente avec l'inclinaison des rayons : on dirait donc que notre méthode comparative est inexacte.

Mais si l’on veut bien revenir un instant sur la nullité d’action que présentait d’abord l’inclinaison de la lame de sel gemme, on en tirera aussitôt la conséquence que l’inexactitude de l’artifice employé, pour établir l égalité des chaleurs rayonnées par les différentes sources, ne saurait avoir lieu que dans les cas où l’obliquité des filets calorifiques autour de la normale dépasse l’angle limite de 20 degrés.

Soit SS' lu source rayonnante, 00' l’ouvertufe de l’écran, LL' la Jame soumise à l’expérience , PI" le tube de la pile thermoscopique ; le tout rapporté à une section horizontale de l’appareil.

Les rayons actifs qui s’écartent le plus de la normale à la lame, seront évidemment ceux dirigés selon les lignes SP' et S'P qui joignent ensemble les bords oppo sés de la source et du tube. Pour savoir si les plus grandes déviations du parallélisme des filets élémentaires dont se compose le faisceau de chaleur qui agit sur la pile sont au-dessous de 20 degrés, il suffira donc de fixer en SS' le bord postérieur d’une planchette horizontale ABCD que l’on dressera perpendiculairement à l’axe M Y de l’appareil thermo-électrique, et d’y marquer la place SS' occupée par la source calorifique. Après quoi on ôtera la source; on placera successivement l’œil en S et en S'; et Ton tirera, au moyen d’une alidade dirigée vers les points P', P, les lignes SP', S'P. C’est par la mesure de l’angle que chacune de ces lignes forme avec la perpendiculaire élevée sur les points de rencontre avec la ligne AB, que l’on jugera si les rayons les plus divergents ne sortent pas de la limite assignée.

Or, l’observation prouve que, tant qu’il s’agit des flammes, du platine incandescent, des métaux chauffés nu-des-

sous de l'incandescence, et meme du vase rempli d’eau bouillante, l’angle de plus grande déviation est inférieur à la limite de tolérance , puisqu'il varie entre S ou 6 degrés pour les premières sources, et entre 8 à 10 pour les dernières, dans tous les appareils thermo-électriques assez sensibles et disposés de manière à fournir la quantité de chaleur transmise, dégagée de l'effet dû à réchauffement de la lame.

Mais quand on emploie le récipient chauffé d’un petit nombre de degrés au-dessus de la température ambiante, on ne peut obtenir la déviation iuitiale qu'en rapprochant la source, au point de rendre le maximum d’obliquité des rayons divergents supérieur à l'angle limite.

Alors la différence de réflexion entre les faisceaux calorifiques que l'on fait arriver successivement sur la meme lame a lieu, et les transmissions ne sont plus comparables. Elles le sont d'autant moins, que les filets divergents traversent alors un plus grand espace dans l’intérieur de la lame et subissent de la part du milieu une action absorbante dont l'effet total dépend, comme celui de la réflexion , du rapprochement de la source. Si l’on opérait sur des lames épaisses de quelques millimètres , la lenteur de l’absorption qu’éprouverait le faisceau calorifique, vers la fin de son cours, serait telle que la petite différence de marche entre les rayons obliques et les rayons perpendiculaires ne produirait aucun effet sensible. Mais il n'en est pas de même pour les couches fort minces où la variation dans la proportion de chaleur absorbée devient très rapide; et nous savons que, dans les cas de basse température, le sel gemme, le soufre et le spath fluor exceptés, tous les autres milieux ne transmettent que sous

forme do lames minces , des quantités de chaleur assez considérables pour être susceptibles d'une mesure exacte.

Lorsqu'on ne cherche pas les valeurs précises de ces transmissions , et lorsqu'on veut seulement vérifier la ressemblance ou la dissemblance des rayonnements du vase porté à diverses températures par le contact intérieur de l' eau chaude , on peut éviter complètement la double erreur résultant de la variation d’obliquité des filets calorifiques , en opérant toujours à la même distance.

A cet effet il suffit de produire d’abord les 30 degrés de déviation initiale, moyennant l’action directe de la chaleur rayonnée par la source déplus basse température, et de dériver ensuite une certaine portion du courant thermo-électrique, excité par le rayonnement des sources plus intenses , selon la méthode indiquée an $ S du premier chapitre.

Il est clair qu’en modifiant ainsi convenablement la sensibilité de l'appareil , le vase plus ou moins chaud pourra rester immobile à sa place et produire toujours le même effet sim le thcrmoscope.

Avec cet artifice on parviendra donc à annuler complètement les variations dues aux différences de distance et de volume des sources rayonnantes , et à établir des comparaisons exactes 'entre les quantités de chaleur successivement transmises par la même lame sous l’action du vase porté à différentes températures.

Mais l’expérience ne fournirait aucune lumière sur la qualité des rayonnements explorés, sans la certitude que l’effet observé provient des rayons calorifiques immédiatement transmis , et non pas de la chaleur absorbée par la lame et rayonnée ensuite sur le lhermoscope. Autrc-

ment on pourrait soutenir que tout est dû à celte seule espèce de chaleur , et que la constance de l'effet observé n'indique autre chose que l’égalité de réchauffement de la lame sous les radiations calorifiques de même intensité qui viennent frapper successivement sa surface antérieure.

Avant de passer aux mesures , il est donc indispensable de s'assurer, en transportant la pile hors du faisceau calorifique et en la maintenant également distante de la lame et toujours tournée vers elle , que la chaleur propre de cette lame, soumise au rayonnement de la source, n’exerce aucune influence appréciable sur l’appareil thermoscopique.

Or, comme l'intensité du rayonuement d'un corps échauffé au-dessous de 100 degrés est très-faible, on ne pourra produire sur le galvanomètre les 30 degrés de déviation initiale qu’en rapprochant beaucoup la source de la pile, et, à plus forte raison, de l'ouverture de l’écran contre laquelle on place la lame diathermique , ce qui augmentera nécessairement l'action de son échauffement sur le lliermoscope; car le calcul démontre que si l’on développe successivement le même effet thermoscopique, au moyen de sources rayonnantes plus ou moins intenses et plus ou moins éloignées, réchauffement d'un corps, interposé entre la source et le thermoscope, agit sur l'instrument avec une intensité d’autant plus grande que la source est plus rapprochée.

Mais , d’autre part , on démontre aussi par le calcul , que l'action de cet échauffement du corps interposé est en raison inverse de la sensibilité du thermoscope; de manière qu’elle devient physiquement nulle jusque dans La Thermochrôse. 1" partie. 41

• V CUW

les cas les plus défavorables , par rapport aux thermomultiplicateurs fournis d’excellents systèmes asiatiques (*). L'unique moyen de se tirer d'embarras consiste donc à se procurer- un appareil thermoscopique d’une délicatesse extrême, qui permette d’opérer à une distance considérable de la plus faible source calorifique et de la lame intermédiaire , en rendant ainsi totalement insensible i’actiou due à réclmufTement de cette lame ; ce que l'on devra d’ailleurs vérifier expérimentalement dans chaque cas particulier , au moyen de l’ artifice tant de fois indiqué : c’est-à-dire au moyen du retour de l’index rhcomélrique à sa position naturelle d’équilibre , lorsque la pile est poussée hors de la direction du faisceau transmis de chaleur , tout en se maintenant tournée vers la lame diathermique.

Mais ou ne doit pas renoncer pour cela au second artifice exposé tantôt, moyennant lequel on rend égales les incidences obliques des faisceaux de chaleur, plus ou moins intenses, rayonnés par la paroi du récipient porté à différentes températures.

On laissera donc en place le vase rempli d'eau plus ou moins chaude, et pour rendre l'effet du rayonnement toujours le même on interposera , entre les deux vases de mercure qui communiquent aux extrémités du galvanomètre, un fil mince de platine d’une longueur plus ou moins grande ; puis on passera aux mesures de transmission comparées. Alors on sera certain que les filets calorifiques respectifs des divers flux de chaleur subissent les

(") Voyez pour la démonstration Je ces deux théorèmes la note du prisent chapitre portant le n.° 12.

memes réflexions et parcourent les mêmes espaces dans l'intérieur de chaque lame soumise à l’expérience.

La nécessité de ne pas changer la position de la source calorifique dans ces recherches résulte de la nature même des moyens d’analyse employés. Car la chaleur rayonnante des sources de basse température ne traverse, comme nous l’avons déjà remarqué , la plupart des substances lhermochroïques en quantités assez considérables pour être susceptibles do mesure, que dans le cas où ces substances sont réduites en couches très-minces. Et comme la force absorbante du milieu opère avec beaucoup d’énergie près de la surface d’entrée, les filets divergents des faisceaux, explorés à diverses distances des sources , éprouveraient pendant leur court trajet dans l'intérieur de la lame une perte plus grande pour les sources de basse température, qui sont les plus rapprochées , et donneraient ainsi une moindre quantité de chaleur transmise jusque dans le cas où les rayons , qui s’écartent te plus de l'axp , forment avec lui un angle inférieur à 20 degrés; ce qui n’indiquerait pas, comme on le voit, une différence de qualité des rayons explorés , mais bien une différence entre les petites épaisseurs parcourues par les filets obliques des divers faisceaux calorifiques incidents.

Trompé par ces diverses canses d’erreur, je crus dans un premier essai, que le mica réduit en lames raiuces transmettait la chaleur des corps, chauffés au-dessous de tOO degrés, en proportions d’autaut plus considérables que la température du corps rayonnant s'approchait davantage d une telle limite.

Cependant, lorsque je répétai plus tard l’expérience avec toutes les précautions convenables, et sur le mien, et sur

les autres substances qui composent la série des lames in* scrites dans les derniers tableaux, je n'obtins plus aucune différence appréciable entre les transmissions de ces diverses espèces de chaleur , et je dus en conclure qu'il n’y avait, jusqu'à présent, aucune raison d’admettre des différences de composition entre les flux de chaleur rayonnante vibrés par les corps dont les températures sout égales ou inférieures à 100 degrés.

Une conclusion analogue avait été émise, avant moi, par un jeune physicien allemand; mais, comme dans les expériences qui ont servi de base à cette conclusion, on n’avait pris aucune précaution pour obtenir la même divergence entre les filets élémentaires qui composent les rayonnements des diverses sources de chaleur , et que , d’autre part, la nature et l’épaisseur des lames employées, montrent que la plupart d’entre elles arrêtaient complètement le passage des radiations des sources inférieures à 100 degrps, il est évident que la constance de l’effet observé dans ces expériences se rapportait en très-grande partie , si ce n'est en totalité , à réchauffement des lames, et ne pouvait conduire à aucune conséquence légitime sur la qualité des radiations explorées.

Les corps semblent donc produire les mêmes rayons calorifiques tant que leur température se maintient au-dessous de 100 degrés.

Des expériences analogues montrent qu’il en est encore ainsi pour les températures comprises entre 100 et ISO ou 160 degrés, comme il est facile de le vérifier en remplaçant l’eau par l'huile, que l’on maintient à la même température par le moyen , indiqué au second chapitre , d’une flamme d’alcool plus ou moins volumineuse, convenablement disposée au-dessous du vase.

Dans l’un et l’autre cas, il est indifféreflt que la paroi rayonnante soit formée par un métal quelconque décapé, verni, oxydé ou noirci; ou bien quelle soit en bois, en cuir ou en marbre; de manière que lorsqu’ils sont élevés à la même température , tous les corps donnent des llux calorifiqués qui traversent dans la même proportion chacune des lames perméables à la chaleur rayonnante des sources à basse température et paraissent ainsi indiquer , comme dans le cas d’un seul corps porté à une température quelconque inférieure à 160 degrés, la constance des espèces et de leurs proportions réciproques dans les flux rayonnants de ces diverses sources de chaleur.

Je n’affirme pas qu’il en soit rigoureusement ainsi:

1. ° Parce que nous avons vu, au troisième paragraphe du présent chapitre, que l’égalité de transmission par les mêmes lames n’est pas un signe certain de legale composition de deux rayonnements ;

2 , ° Parce que les substances thermoehroïques très-minces, que l’on est forcé d’employer dans l’analyse de la chaleur rayonuée par les sources de basse température, ont perdu la plus grande partie de leurs thermochrôscs, ainsi que le ferait à l'égard de la lumière une couche trèsmince de liquide coloré; et que la diathermasie des grosses plaques de spath fluor et de soufre, pour toute sorte de chaleurs rayonnantes, prouve que la couleur thermique de ces deux milieux est très-faible, et peu capable de dévoiler les différences spécifiques existant entre les éléments qui composent les flux calorifiques soumis à l’expérience.

Il s’ensuit que , même au-dessous de ICO degrés, on trouverait peut-être quelques inégalités entre les rayon-

nemcnts des différents corps élevés à la même température , ou entre les rayonnements du même corps porté à différentes températures , si ces divers flux de chaleur pouvaient être analysés par des moyens plus efficaces que ceux employés jusqu’à ce jour.

Quoiqu'il en soit , il ne faut pas oublier :

Que l hétérogénéité de la thermochràse , c'est-à-dire , t existence de plusieurs éléments dans les Jlux calorifiques des corps chauffés au-dessous de 160 degrés , est parfaitement démontrée par l expérience ;

Que ces éléments diffèrent , par la qualité et la proportion, de ceux qui composent le rayonnement des sources à 400 degrés;

Et que tous ces rayons élémentaires ne sauraient se confondre avec l’assemblage des espèces rayonnantes obscures ribrées par les flammes et par les métaux incandescents.