CHAPITRE IV

JRANSMtSSION DE LA CHALEUR RAYONNANTE PAR I.E9 MILIEU \ SOLIDES ET LIQUIDES.

Notions historiques. Démarques sur les découvertes de Dclaroche. Moyen d'obtenir la mesure de la chaleur immédiatement transmise sans aucun mélange des rayons provenant de l'échaulTcment du milieu. Description d’un appareil propre A toutes sortes de recherches sur le rayonnement caloriGque. Échelles de dialhermasic. Transmission rayonnante des corps opaques. Quantités de chaleur qui parviennent A franchir diverses épaisseurs d’uo même milieu en conservant leur forme rayonnante. La lhermochrôse des corps diaphanes résulte avec la dernière évidence des eipériences de transmission successive; elle monque complètement dans le sel gemme et varie de l'un A l’autre milieu. Action des couleurs sur la transmission caloriGque. Dialhermasie et lhermochrAso du sel gemme enfumé. Le rayonnement des sources lumineuses terrestres contient, comme le rayonnement solaire , une grande quantité de radiations caloriRques obscures. La chaleur rayonnée par les corps chauffés au-dessous de l'incandescence se compose de radiations élémentaires differentes. Toutes les propriétés que l'étude des phénomènes de transmission révèle dans la chaleur rayonnante s'expliqucnt heureusement par le principe de l’identité des dcox agents d’où dérivent les rayons lumineux et les rayons caloriGque».

Notions générales.

Après avoir vu les radiations de nos sources de chaleur se propager dans le vide et obéir exactement dans l’air atmosphérique aux lois que la lumière suit à l'égard des substances transparentes, on éprouve une bien grande surprise lorsqu’on s’aperçoit pour la première fois que presque toutes ces radiations calorifiques , obscures ou accompagnées d’un développement de lumière, s’éloignent considérablement de leur analogie avec les radiations lumimineuses par rapport aux milieux diaphanes solides et liquides , et ne peuvent traverser , en conservant leur état rayonnant , une mince couche d’eau , de verre , de cristal de roche , et d’autres corps parfaitement limpides et incolores, qui laissent passer en grande abondance l’action calorifique de la lumière solaire.

Les 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 Slariotte. Ayant exposé au soleil un miroir concave métallique , et ayant observé que la chaleur concentrée au foyer ne perdait pas sensiblement de son intensité en traversant une lame de verre, ce physicien porta son appareil devant le feu d’une cheminée , et trouva qu à une distance de cinq à six pieds, l’image réfléchie au foyer était d’une température insup-

— Ul —

portable à la main, lorsque les rayons s’y réunissaient librement ; mais 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 çu il y en passe très-peu (*).

Schéele répéta la même expérience cent ans environ après Mariotte, mais il ne se tint pas dans la sage réserve de cet ingénieux physicien ; car il assura que lors de l’interposition du verre on n avait pas la moindre chaleur au foyer du miroir (**). L’inexactitude d’une telle assertion fut bientôt relevée par Piclet au moyen des miroirs conjugués que nous avons décrits dans le chapitre précédent. On interposa un carreau de verre bien transparent entre la radiation d’une bougie concentrée par le second miroir , 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 substitua à la bougie un matras rempli d’eau bouillante (***)■

Quelques années plus tard W. Herschcl entreprit sur le même sujet une série très-étendue d’expériences. Il n’eut recours à aucun artifice pour augmenter l’action des rayons de chaleur, et se contenta de mesurer directement l'effet calorifique en fixant le thermomètre h une très-petite distance du corps diaphane. Sa conclusion finale est bien

(*) Mariotte. Traité de la nature des cootenrs. Parti 1686, deuxième partie; à la fin de l'introduction de l’ouvrage.

(’*) Schéele. Traité de l'air et du feu. Paris 1781, g 56. Cet ouvrage a rté publié pour la première fois en 1777. Mariotte est mort en 1683.

(“') Pictet. Essai sur te feu, g. 52 el suivants.

connue île tous ceux qui s'occupent de sciences physiques. Persuadé d'abord de la vérité du principe de l’identité , les différences qu’il reranrqua entre le pouvoir échauffant et le pouvoir éclairant des radiations transmises par les verres colorés , le déterminèrent enfin à admettre que ces deux propriétés appartiennent à deux agents essentiellement distincts (*).

Mais on éleva des doutes sur l'exactitude des conséquences tirées de ces divers résultats. On objecta que la surface antérieure de la lame s’échauffe en présence du rayonnement incident; que la chaleur absorbée se transmet do couche en couche jusqu’à la surface postérieure, et que de là elle agit sur le thermomètre. Celle action , duc à réchauffement du corps interposé , pouvait donc produire , en tout ou en partie, les effets observés, llref, on en vint au j>oint 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 opiuion par un moyen très-ingénieux. Ayant fixé au tuyau d’une fontaine un ajutage de deux lames parallèles cl obtenu ainsi une nappe d’eau de l’épaisseur d’environ un demimillimètre, il plaça, d’un côté , un thermomètre à air, et de l'autre tantôt une bougie allumée , tantôt un fer chauffé au-dessous de l’incandescence : le thermomètre fournit dans plusieurs cas des signes évidents de chaleur transmise {**). Ici la lame traversée par la radinlion se renouvelant sans

C) Philosophical Transaction of the R. S of London for the y car 1BOO.

(*’) P. Prévost. Mémoire sur ta transmission du calorique à travers l'eau et autres substances Journal de phys. de chim. etc. par J)elaméthcrie , année IStl

cesse , il semblait difficile d’admettre la propagation de couche en couche.

Cependant on soutint que le calorique se transmettait par l’intermède des molécules pondérables beaucoup plus vile qu’on ne l’imaginait , et que pour des couches trèsminces , une certaine quantité de chaleur pouvait fort bien parvenir ainsi au thermomètre, malgré le mouvement du liquide. La même objection fut opposée avec plus de raison à d’autres expériences dans lesquelles on employa, au lieu de la nappe libre , une toile métallique dout les mailles étaient occupées par des voilures d’une eau glutineuso, qui se renouvelait sans cesse par l'application d’un pinceau imbibé à la partie supérieure de l’appareil.

Ces tentatives sur la transmission calorifique des liquides n’allèrent pas plus loin , et l’attention du monde savant fut appelée de nouveau sur les corps solides par l’expérience de Maycok, d'où 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 ou de noir de fumée (*).

Delaroche s’empara habilement de cette méthode et montra par des mesures fort soignées que la chaleur rayonnante d’un corps chauffé au-dessous de l’incandescence se transmettait dans une très-faible proportion à travers le verre; que cette portion n’était pas cependant constante , mais variable; d’abord nulle pour les rayons des corps chauffés au-dessous de 180 degrés, elle commençait à se montrer au-

(‘) Maycock. Remarkl on prof. Leilie doctrine of radiant Méat. A journal of nalural phylosophy, c hem and Nul. 6 May and Juno

— Ui —

delà, el augmentait avec la température de la source. Il trouva en outre que les rayons transmis par une lame de verre traversaient une seconde lame de la même substance beaucoup plus facilement que la chaleur directe (*).

La méthode employée par Delaroche notait certes pas exemple d’objections, car on pouvait lui reprocher en premier lieu de considérer comme identiques les pouvoirs absorbant 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 observées dans la transmission du meme corps soumis à diverses sources de chaleur provenaient d’une action de surface, 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 échauffcment peut varier , et varie en effet, 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 fondamentaux de la science du calorique rayonnant.

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

(") Delaroche. Observations sur le calorique rayonnant. Journal de phyt. de cMm. elc. par Delamétherie. aune a 1812.

(10; Les expériences décrites dans le S suivant montreront la

Toutefois en les adoptant à lepoque 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’expérience n’avait encore vérifié que sur un seul corps solide. 11 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 l’agent lui-même (11).

On crut alors que la radiation des corps chauffés au-des-

néccssilé d’une telle restriction. En effet nous venons de dire cidessus que, d’après Delaroche , te rayonnement des sources dont la température est inférieure & 180 degrés serait complètement intercepté par le verre. Or , cela n’arrive que dans le cas où l'épaisseur des plaques surpasse un millimètre ; car , en prenant des lames plus minces, on trouve qne le verre transmet, en quantité fort sensible, non seulement les radiations calorifiques des corps chauffés ù 180 degrés, mais aussi celles des vases portés à 100 degrés par le simple contact de l'eau bouillante.

(11) Celte opinion ne se trouve peut-être nulle part plus nettement exprimée qne dans la période suivante écrite sous l'impression récente des expériences de Delaroche, par un homme doné d'un esprit supérieur et profondément versé dans la théorie de la chaleur.

a Lorsque les corps sont assez échauffés pour répandre nne très- » vive lumière, une partie de leur chaleur rayonnante, mêlée A cetla » lumière peut traverser les solides ou les liquides transparents, » et elle est sujette il la force qui produit la réfraction. La quano lité de chaleur qui jouit de cette faculté est d'autant moindre que » les corps sont moins enflammés; et elle est, pour ainsi dire, in- » sensible ponr les corps très-obsenrs, quelque échauffés qu'ils soient. » Une lave mince et diaphane intercepte presque tonte la cha- » leur directe qui sort d’une masse métallique ardente. » {Fourier. Théorie analytique de la chaleur. Paris 1812, page 24).

La Therjiocbrôse. l rc partie. 10

sous de IbO 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 à basse température étaient d’une nature toute dilférente 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 celte circonstance, n’existe pas davantage que la prétendue distinction des deux agents calorifique cl lumineux, connue on le verra par la suite.

Ces notions préliminaires étaient indispensables pour rappcller l’étal où se trouvait la science, lorsque je repris en I S33 la question de la transmission 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 l’ordre le plus naturel , en y ajoutant plusieurs données nouvelles , et en retranchant tout ce qui tendrait à les 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 quelle suit dans l'air. Pour montrer qu'une portion du rayonnement incident sur un corps solide se propage dans son intérieur , en conservant l'état rayonnant, il n’y 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 instantanément de l’une 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 , car elle est inhérente à la nature même des phénomènes qui formeront le but de toutes nos recherches ultérieures; celte difficulté est réchauffement plus ou moins prononcé que les corps qui transmettent ou réfléchissent la chaleur ne manquent jamais de prendre sous l’action du rayonnement , direct ou indirect , do la source calorifique.

Quoique nous ayons déjà remarqué, ou commencement de ce paragraphe, que la chaleur propre îles corps, soumis à l’expérience, trouble les mesures lhermoscopiques relatives à la transmission immédiate, au point de ne pouvoir convaincre d’erreur l’opinion qui voudrait que tout l’effet calorifique obtenu au-delà de la substance transparente, interposée entre la source et le lhermoscope, dérive de celte espèce de chaleur, il nous faut reprendre de nouveau la même question afin de connaître d’une manière bien nette l’influence qu’elle exerce dans le phénomène Ibrmaut l’objet de nos recherches actuelles; et voir ensuite par quel artifice on rend la mesure du rayonnement transmis totalement indépendante de l’action due à réchauffement du milieu exploré.

— ÜS —

Soit MN ia section horizontale d’un écran métallique portant une petite ouverture derrière laquelle est située la lame diaphane ACB. L’axe de la radiation étant perpendiculaire à l'écran, le corps thermoscopique devra se trouver quelque part sur son prolongement; supposons-le en T. Supposons de plus qu’une portion de la radiation traverse immédiatement la lame AB. Les rayons émergents de cette lame continueront leur chemin au-delà en conservant la direction primitive, arriveront en T et produiront une certaine déviation sur le galvanomètre.

En attendant la lame AB s'échauffera par l’absorption d’une partie des rayons incidents, puis se mettra à rayonner dans tous les sens la chaleur acquise , ainsi que cela arrive pour un corps quelconque dont la température surpasse quelque peu celle du milieu ambiant. Une portion de celle 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 divergeant tout autour de la lame. Mais veut-on connaître les valeurs relatives des deux radiations? Que l’on 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 celte dernière position le thermoscopc étant entièrement dégagé du faisceau de chaleur provenant de la source , ne marquera plus que l’effet de la radiation duc à réchauffement de la lame. El com-

me l'observation précédente représentait la somme de ces deux espèces de chaleur , on aura évidemment la mesure des rayons transmis par la soustraction des deux actions thermoscopiqucs observées en T et T'.

Remarquons maintenant que la source caloriGque S est beaucoup plus éloignée du thcrmoscope que la lame ACB transformée par l’absorption 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 l’on réfléchit en outre que la température de la laine est, dans tous les cas, immensément plus faible que la température de la source, on concevra la possibilité de trouver , par un éloignement convenable et un appareil ihcrmoscopiqtic doué d’une grande délicatesse, telle position de la lame dans laquelle l’effet dû à réchauffement sera tout-à-fait inappréciable, pendant que la radiation directe ou immédiatement transmise de la source principale affectera encore assez puissamment le tbermoscope, pour donner une mesure très-apparente de son intensité. Or, la sensibilité du thermomultiplicatcur est plus que suffisante pour atteindre ce dernier but.

En effet, si l’on produit 30 degrés de déviation sur le thermomètre, en vertu do la chaleur rayonnante tombant directement sur la pile , à travers une ouverture de même grandeur éloignée de cinq à six centimètres , une lame quelconque placée contre celte ouverture ne donne, en présence du rayonnement calorifique, aucune action appréciable; car l’index du rhéomèlre, dévié par suite de la radiation directe ou transmise lorsque la pile est en T, tombe exactement au zéro si l’on transporte la pile en T'; ou bien il se conserve immobile sur le zéro , lors même que la pile

— IbO —

sc trouve dans la première position, si ta lame exposée au rayonnement calorifique est de nature à l’intercepter complètement.

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

Lorsque le tliermoscope est transporté en T', la ligne conduite au centre de la lame devient tant soit peu inclinée sur elle , et ne conserve plus sa direction normale comme dans le cas où l’instrument sc trouve sur l’axe. Ne serait-il pas possible que celte inclinaison, si petite quelle soit, produisit un effet tel que le rayonnement propre de la lame ACD, inapréciable en T', fut sensible en T?

Pour dissiper tout soupçon de ce genre, il n y a qu’à renverser les rôles , c'est-à-dire, tourner la lame de manière à l’amener dans une position normalo à CT', et par conséquent inclinée autaut sur CT quelle l’était loul-à-l’beure sur CT'. Ce changement u’altèrcra que peu ou point la valeur de l’action thermoscopique en T, et laissera toujours tomber les aiguilles du rhéomètre à zéro lorsqu’on transporlera la pile en T'.

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

(12; il faut bien remarquer qn'uuc telle insensibilité s'obtient lorsque les rayons de la source librement transmis par l’ouverture de l'eu au

Ainsi , la nullité d'action dans le cas du transport la* téral de la pile prouvo indubitablement : 1°, que la cha-

produisent une déviation galvanométrlquc de 30 degrés, et noos savons que l’arc est alors le plus étendu do tous cous qu’il convient de prendre pour comparer exactement entre elles les forces calorifiqnes au moyen du thermomnltiplicatcur. Ainsi la question de savoir dans quelle position il faut placer la lame afin qu’elle exerce , en vertu de sa propre température, la moindre perturbation possible sur la mesure de la quantité de chaleur immédiatement transmise , parait d’abord superflue.

Cependant on conçoit que n’ayant A sa disposition que des thermoscopes peo sensibles , on par tout autre motif, on doive exposer la laine à des rayonnements fort intenses. Alors si l’on n’arritc pas à éliminer complètement les effets perturbateurs dûs A son érbauffement, du moins convient-il de les rendre aussi petits que possible , et la problème de la moindre action acquiert une utilité pratique. Nous allons donc le résoudre’ dans cette note, d’aotanl plus volontiers que la solution est intimement liée, comme on va le voir, avec la question du rapport qui existe entre l’action perlurbatrico de la lame et la sensibilité du thcrmoscope.

Remarquons d’abord que la lame devant être interposée entre la pile et la source de chaleur, on ne saurait l'éloigner de l’une sans la rapprocher nécessairement de l’autre; en sorte que, si elle donne une action moindre par suito de son éloignement au corps thermoscopique, elle s'échauffe davantage & cause de sa plus grande proximité nu centre du rayonnement.

Il s’agit de déterminer le point où la combinaison de ces deux données produit le plus petit effet possible.

Soit a la distance de la source au thcrmoscope, x la distance du thcrmoscope A la lame , i l’intensité calorifique do la source : on

aura (o — x )» pour l’expression du rayonnement qui frappe la surfa-

ce antérieure de la lame. Celte quantité deviendra ( a. — x )’ A la surface postérieure; C étant une constante dépendante des pouvoirs absorbant et émis*if de la lame, de sa conductibilité, et de la pro-

leur propre de la lame n'exerce aucune injluence sur le thernwmuhiplioateur convenablement disposé : 2 °, que

portion de chaleur qui peut la traverser immédiatement. Enfin le rayonnement de la snrraco postérieure sur le tbermoscopc sera expri-

mé par x’ (a — x il faut en déterminer le minimum y.

Or on obtient , en différentiant

dy 2Ci (2x — a)

dx x i (a — x) 1

L'équation qui donne la quantité cherchée sera donc :

2x — a = o , d’où x = —

Ainsi , pour que sa propre chaleur produise la moindre perturbation possible# la lame doit être placée à moitié distanco de la

source. Cela posé , que l’on substitue ü. & x dans l’expression pré- Ci 2

rédente x‘ ( a — x )’, et l'on oura pour l’action a que l'échauficmcnt de la lame exerce sur le lhermoscopc.

4’ Ci

6 SX

ai

Appelions i', i", les intensités de deux sources différentes, et a', a", leurs distances au lhermoscopc. Nous allons voir bientôt dans le texte que pour mieux comparer entre elles les propriétés des diverses sortes de chaleur , on éloigne plus ou moins les sources rayonnantes, afin de produiro avec chaque espèce de rayonnement la même indication thermoscopiquo initiale. Cette condition exprimée algébriquement donne

Soient e 1 , t", les actions dues aux échauffemcnts de la lame sous les radiations de ces deux sources, on aura la proportion 4’ Ci* i’Ci" i' e* ff: a ‘>4 :: iïî ** a"i

qui devient

l'effet iltermoseopique observé lorsque F ouverture de l'écran , la source et la pile se trou vent sur la même di-

par snile do l’équation précédente — = — —

On en déduit que l’action perturbatrice de la lame est en raison inverse des carrés des distances oit il faut placer les sources pour qu’elles donnent la même quantité de chaleur rayonnante sur le thermoscope.

Soient maintenant deux lhermoscopes de sensibilités différentes a". Pour que ces deux instruments donnent la même indication sons la même radiation calorifique il faudra évidemment les placer à des distances a", a", proportionnelles aux racines carrées de leurs sensibilités. On aura donc

d’où

Or, si l’on réllécbit qu’en faisant varier la sensibilité du thermnscopo lorsque la source reste constante , on produit exactement le même effet qne si la sensibilité du thcrmoscope était constante pendant que l’intensité de la source changerait, on verra qu’icl , comme dans le cas précédent , la lame interposée 1 moitié distance entre la source et chacun des deux lhermoscopes exercera sur eux des actions e\ a", qni seront entre elles dans lo rapport inverse des carrés des distances o', a" des lhermoscopes h la source; en sorte que l’on aura la proportion

qni, combinée avec la précédente , donnera a' : a" :: i" : a'

Ainsi l’action produite par l’échanffemcnl de la lame sur les lhermoscopes est en raison inverse de leurs sensibilités. Si l’on prend des instruments on appareils thermoscopiques de plus en plus sensibles, on arrivera donc à une limite où cette action deviendra tout* à-fait inappréciable. Voilé précisément ce qni a lien pour le thermomultiplicaieur. Alors si la lame est susceptiblo de transmettre , par voie immédiate , une portion du rayonnement de la source , il

La Tuermocurose. Impartie. 20

rection rectiligne est dû au passage immédiat et instantané do la chaleur rayonnante à travers la lame.

Celle expérience détruit tous les doutes que l'on pourrait encore conserver à l’égard de la chaleur propagée sous forme rayonnante dans l’intérieur des corps solides , et offre en même temps un moyen fort simple de comparer les divers degrés de cette propriété dans les lames de différente nature. Nous pouvons cependant pousser encore plus loin l’analyse du phénomène , et vérifier , comme nous le disions tantôt , si cette chaleur immédiatement transmise suit bien les lois que nous avons mises en évidence en étudiant la propagation du calorique rayonnant dans L’air atmosphérique.

D’abord on ne saurait douter de sa marche rectiligne, puisque c’est sur cette propriété même que nous avons fondé la démonstration de son existence. Pour voir si le passage de l’une à l’autre surface se fait dans un temps inappréciable, il n’y a qu’à prendre une plaque fort épaisse, intercepter la radiation calorifique d’abord en deçà, en-

est clair que l’on aura comme nous venons de t’annoncer dans le telle, ta mesure pure et simple de la chaleur transmise , sans aucune crainte que l’élévation plus ou moins grande qui se produit dans la température de la lame , selon la qualité des rayons incidents, vienne troubler les résultats.

L’invention du thcrmomultiplicatcur marque donc une époque fort importante dans la science des radiations calorifiques ; car elle a permis d'annuler expérimentalement, pour ainsi dire , l'action perturbatrice variable que réchauffement du milieu exerce sur la mesure des quantités de chaleur immédiatement transmises; et elle nous a fourni, en conséquence, le moyen d'imprimer aux propositions déduites des phénomènes d’absorption et de transmission que les flux rayonnants éprouvent dans l'intérionr des substances solides et liquides , un cachet de certitude qui les met à l'abri de toute objection.

suilc au-delà de celle plaque, rétablir successivement l'une et l'autre communication calorifique avec la pile thermoscopique, mesurer le temps employé par l’index du rhéométre à décrire les deux arcs d’excursion primitive, et voir si les deux mesures sont égales. Quant à l’inaptitude des particules intérieures du milieu à altérer l’intensité du rayonnement transmis, suivant leur état de repos ou de mouvement, on en jugera par la succession, plus Ou moins rapide, des diverses parties d'une lame à grandes dimensions, perpendiculaire à l’axe du rayonnement et disposée derrière l'ouverture de l'écran. Car si la proposition est vraie, l’index thermoscopique, qui aura pris une déviation stable sous l’action des rayons transmis, devra rester immobile dans sa position d'équilibre, malgré la variation continuelle de cette partie de la lame qui est actuellement traversée par la radiation calorifique.

Or, tous ces phénomènes se produisent immanquablement chaque fois que l’on se trouve dans les conditions nécessaires , c’est-à-dire, chaque fois que l’on a à sa disposition une lame assez large ou assez épaisse d'une substance capable do livrer passage à tel ou tel rayon de chaleur. Et comme nous verrons bientôt des corps transmettre les radiations des sources de la plus basse température, aussi bien que celles des flammes et des corps incandescents, on comprend de suite comment , dans ces divers cas particuliers, l’on peut mettre en évidence cette vérité fondamentale: quo toute sorte de chaleur rayonnante obéit , en traversant un milieu solide ou liquide, aux trois lois que nous venons de rappeller.

Avant de passer à la description des expériences qui donnent les proportions de chaleur transmises par les di-

— 1 jG —

versos substances solides et liquides, il ne sera peut-être pas inutile de remarquer, que l’objection soulevée, dans ces derniers temps, contre l'analyse de la lumière par absorption proposée par M. Ilrewster, ne saurait s’appliquer au cas qui nous occupe. On a dit avec raison que la lumière observée à travers une lame colorée de verre ou d’autre substance diaphane pourrait fort bien ne pas représenter l'excès des rayons incidents sur les rayons absorbés et réfléchis par la substance interposée, si une portion de l’effet produit sur l'œil prenait sa source dans l’état lumineux même que la lame acquiert en présence du rayonnement. Mais toute la [force de cette objection repose sur la possibilité que la lumière propre du milieu vienne exercer son influence sur l’instrument employé dans l’étudo du phénomène, et notre méthode de mesurer la transmission calorifique exclut complètement cette supposition, puisque l’action due à réchauffement ou à toute attire sorte de radiation provenant de la portion du milieu interpose sur le passage du faisceau transmis, est insensible au thermomultiplicateur convenablement disposé.

11 faut donc accepter comme parfaitement démontré que l’effet calorifique obtenu derrière nos lames , avec toutes les conditions indiquées ci-dessus , tire son origine des seuls rayons de la source, qui parviennent sur le thermoscope après avoir échappé aux forces de réflexion et d’absorption du milieu, et que cet effet représente en conséquence la véritable valeur de la transmission calorifique.

Cela posé, rien de plus simple que la manière dont il faut procéder pour mesurer les quantités de chaleur transmises par les lames de qualités et d’épaisseurs différentes.

.Après s’ètre procuré une source constante de chaleur,

— lb'7 —

on place, à une certaine distance, un écran vertical percé à son centre d’un trou circulaire de quatre à cinq millimètres de rayon. Derrière l'écran, et sur l’alignement des centres de la source et de l’ouverture, on met la pile thermo-électrique à faisceau; on éloigne ou on rapproche celleci de l’écran, ou l’écran de la source , jusqu’à ce que l’index du rhéomètre se tienne sur une déviation stable de 30 à 33 degrés. Alors on interpose une double lame métallique entre la source et l'écran percé , afin d’arrêter le rayonnement de la source et voir si toutes les parties de l’appareil sont à la même température, de manière à ce que l’index du rhéomètre se tienne dans sa position naturelle d’équilibre. Ce dernier effet obtenu , on établit la communication calorifique, on note le degré de déviation dû à la chaleur rayonnée librement sur la pile ; puis on place contre l’ouverture de l’écran, et du côté de la pile, le corps dont on désire connaître le pouvoir de transmission rayonnante. La radiation se trouvant ainsi obligée de traverser la substance diaphane avant de parvenir sur la pile, l’index du rhéomètre descendra plus ou moins vers le zéro , et s’arrêtera à un certain degré du cadran. Pour s’assurer que l’arc de déviation sur lequel se soutient l’index de l'instrument est dû à la seule transmission immédiate, on aura recours à l’expérience indiquée tantôt du transport latéral de la pile , et on verra si l’index du rhéomètre revient au zéro. On remettra enfin la pile sur l'axe du rayonnement, et l’on prendra une seconde mesure de la transmission. Si tout est convenablement disposé, on trouvera que celle-ci coïncide avec la première à un degré de précision étonnante. Lorsqu'il manque quelques unes des circonstances dont le concours est indispensable pour obtenir une telle précision,

— 1ÎÎ8 —

lorsque le rapport Je température entre l'air et les corps solides change trop rapidement ou que le milieu ambiant est par trop agité, on corrigera l'influence des variations qui en résultent sur les valeurs successives d’une meme mesure , en prenant la moyenne d’un certain nombre d’observations.

Nous avons déjà remarqué que l’heureuse construction du thermomultiplicaleur permet de s’approcher de l’instrument et de lire à son aise les indications , sans craindre que la chaleur propre du corps vienne troubler les résultats. Cela ne signifie point toutefois qu’on ne doive prendre quelques précautions à cet égard. Ainsi il est convenable de s’assurer d’abord si pendant les diverses opérations nécessaires à établir et à intercepter les communications, la pile ne reçoit pas, directement ou par la réflexion des surfaces environnantes, quelques rayons calorifiques de la main ou du visage malgré le tube qui la protège. A cet effet il faudra supprimer la source de chaleur , ou l’abriter derrière un écran de métal, et voir par des opérations préliminaires tout à fait semblables à celles que l’on doit exécuter pendant les expériences, si quclq u'nclion se développe sur le rhéomètre : dans le cas affirmatif il sera facile d’éliminer cette action perturbatrice par une disposition convenable de quelques écrans nouveaux.

Les sources calorifiques do différentes températures placées à une même distance donnent des rayonnements plus ou moins intenses. Mais en variant la distance, on comprend qu’il sera toujours possible de faire produire, à ces diverses sources de chaleur, la moine action sur le corps lhermoscopique.

Lo changement de distance des sources , le placement des lames et des écrans, le transport de la pile thermoscopique hors de l’axe du rayonnement, son retour dans la position initiale , et une infinité d’autres opérations relaiatives à l’étude de la chaleur rayonnante , se font avec la plus grande facilité , et avec toute l'exactitude convenable, au moyen de l’appareil représenté par la figure 12 de la planche située à la fin du volume.

Cet appareil se compose essentiellement d’une barre aplatie de cuivre AB d’un mètre environ de longueur , parfaitement dressée, et placée de champ le long d’une planchette TT, d’où elle est séparée par un intervalle de quatre à cinq centimètres moyennant deax pieds S , S'. La planchette porte à ses quatre coins des vis à caler V, V, etc., qui servent à la raffermir sur le plan horizontal où elle est posée. Une seconde barre CD de même épaisseur, mais plus courte de deux tiers, s’altacl»e par une de ses extrémités à un point quelconque de la première, et tourne autour d’un axe vertical passant par le point de jonction des deux barres ; de manière quelle péut se mettre dans le même plan que la barre AB , ou former avec elle un angle quelconque IX, D' . Le mécanisme qui sert à arrêter cette extrémité se compose d’une enjotirchtire , ou canal rectangulaire renverse qui se moule exactement sur la grande barre, et d’une vis de pression. On peut mettre, ôter, ou faire glisser l’extrémité C le long de AB en tournant la vis et en soulevant la pièce , ou en la poussant dans la direction convenable.

Ce même mécanisme est adapté aux soutiens qui doivent porter la source calorifique , les lames des substances que l’on veut soumettre aux expériences , la pile ther-

moscopique, et les divers écrans de métal qui servent à intercepter ou à transmettre un faisceau donné de chaleur rayonnante, ou bien à mettre la source et la pile à l’abri des courants d'air et de la radiation des corps environnants. Ces soutiens se composent de deux parties: la première, égale pour tous, consiste dans un tube ou colonne creuse fendue en croix à son extrémité supérieure, qui est travaillée extérieurement sous forme de vis, et munie d’un écrou légèrement conique au moyen duquel on peut serrer plus ou moins les fentes et avec elles l’ouverture du tube; la base se termine par le canal rectangulaire renversé qui sert à faire glisser le soutien sans oscillations le long des barres AB ou CD , et par la vis de pression moyennant laquelle on arrête la colonne à telle position que l’on désire sur l’une ou l'autre barre.

La seconde partie du soutien se compose d’une lige , qui, ayant un diamètre un peu moindre que celui du tube, s’y emboîte exactement et se fixe ensuite à la hauteur convenable par la pression de l'écrou conique. La tige s’adapte à un appendice qui varie de forme selon l’usage auquel le soutien est destiné. S’agit-il de porter la source de chaleur , la tige est vissée à un plan horizontal circulaire garni de rebords et de tout ce qu'il faut pour tenir en place la lame recourbée de cuivre , les lampes , et la spirale de platine dont il a été question dans le second chapitre (Ft oyez la pièce M). Faut-il soutenir l’écran métallique, percé à son centre, derrière lequel se placent les corps destinés aux expériences , la tige vient se souder à la partie inférieure de l’écran, qui est formé d’une lame de laiton polie du côté de la source, et noircie à la colle sur la face opposée; contre celle-ci est juxtaposé un disque

excentrique mobile autour de son centre et portant vers la circonférence une série de trous de différents diamètres, qui, par un mouvement de rotation, s'appliquent successivement contre l’ouverture centrale de l’écran, de manière à laisser passer un faisceau plus ou moins large de rayons calorifiques (0). Un simple plan horizontal vissé au bout de la tige suffit lorsqu’il s’agit de porter les lames employées dans l’étude de la transmission; ces lames s’assujettissent par un de leurs côtés , dans une position verticale , sur un morceau de liège fendu , que l’on garnit de plomb à sa base afin de le tenir en équilibre stable (P). Pour l’écran qui doit intercepter la communication calorifique entre la source et les lames , la tige doit porter une charnière que l’on tourne perpendiculairement à la barre AB , afin de laisser le passage libre aux rayons lorsqu’on abat l'écran, et de l’intercepter complètement lorsque celui-ci est relevé. Cet écran doit être brillant du côté de la source, et peint en noir du côté opposé, ou mieux encore, composé de deux lames parallèles, l’une brillante, pour rendre son échauficmcnl insensible dans le cas où elle intercepte le rayonnement de la source, et l’autre noircie, pour empêcher quo les rayons calorifiques de l’observateur ou de tout autre corps chaud ne se réfléchissent sur la pile (N). Les écrans destinés à détourner les courants d’air ou à préserver la pile de l’action calorifique des corps environnants sont fixés hors de l’axe de la tige, à l’extrémité d’une petite barre horizontale soudée avec elle, formant une espèce d'équerre, et laissant ainsi entièrement libre le passage au rayonnement de la source que l’on explore, le long de la barre AB ou le long de la barre CD, selon que l’on veut éludier les rayons directs ou les rayons réfractés ou réflé- La TuERMOCHRÔSE. 1” PARTIE. 21

ehis (E). Enfin, lorsqu'il s'agit de la pile thermoscopique, la lige porte une charnière semblable à celle de l'écran mobile, et les choses sont combinées de telle sorte que , l'instrument étant vissé à l'extrémité de la tige, la charnière se trouve dans le même plan que l'axe de la pile. On a soin de tourner la charnière et la pile dans le sens de la barre où le soutien est appliqué , afin que par le soulèvement ou l’abaissement de la tige et la rotation de la charnière, l’axe de l’instrument puisse coïncider exactement avec l'axe du rayonnement calorifique (R).

C’est au moyen d’un appareil de celte natuce qu’ont été obtenus les résultats contenus dans les deux tableaux suivants. Les expériences du premier tableau se rapportent à une série de lames de divers corps solides, plus ou moins diaphanes, réduites à l’épaisseur commune de 2, 6 millimètres, et exposées successivement à quatre radiations différentes. Les sources de chaleur d'où provenaient ces radiations ont été décrites en détail dans le second chapitre. On les avait placées à des distances plus ou moins grandes, afin quelles donnassent toutes la même déviation de 30 degrés au rhéomètre en vertu de leur rayonnement libre sur la pile thermoscopique; il m’a paru qu’en se débarrassant ainsi des différences de quantité , les différences do qualité en seraient devenues d’autant plus évidentes.

Les déviations observées à travers les lames, réduites en intensités ou forces correspondantes, d’après les méthodes indiquées au premier chapitre, et comparées à l'intensité du rayonnement libre , qui est représenté par 1 00 , ont donné les nombres insérés dans les quatre colonnes comprises sous le titre commun de transmissions calorifiques.

Le second tableau fournit les quantités de chaleur tran-

sinises par des couches égales de différents liquides in* troduits dans une série d’ouverlures prismatiques traversant «le part en part une grosse plaque de verre et bouchées par des lames minces de la même substance; ces couches étaient trois à quatre fois plus épaisses que les plaques du premier tableau. Enfin on avait pris pour source rayonnante une lampe d’Argant munie de sa cheminée de verre. On ne saurait donc comparer, au moyen de ces deux tableaux, les transmissions calorifiques des liquides à celles des solides. Nous verrons dans le paragraphe suivant comment on a pu atteindre ce but pour l'eau et l'huile de colla. Maintenant il nous suffira de faire observer que , si les données relatives aux corps solides ne sont pas comparables à celles qui s* rapportent aux substances liquides, on peut toutefois établir des comparaisons fort exactes entre les nombres que chacun des deux tableaux renferme. Aussi la discussion que nous allons entreprendre sur ces résultats sera-t-elle essentiellement soumise à cette dernière condition.