CH1M1É «T . INDUSTRIE
- . La transparence du verre de
r,nT.rt..rc silice pour les rayons de faible OPTIQUES v J
longueur d onde est la base d une
de ses applications les plus originales : la construction des lampes à radiations ultraviolettes.
Par la comparaison des spectres, Winter- Blyth a constaté que le quartz et le verre de silice laissaient passer les rayons lumineux jusqu’à X = 0,2264 [x, tandis que la transparence pour le flint spécial, dit Uviol, ne descend pas au-dessous de X = 0,298 (x. Le quartz paraît d’ailleurs un peu plus transparent que le verre de silice.
Schumann est arrivé, par une méthode photographique, à des résultats analogues. Jusqu’à X = 0,220 jx, les radiations ne sont presque pas arrêtées par le verre de silice; l’absorption augmente ensuite rapidement et elle estcomplète pour X = 0,193 [x.
En raison du passage facile des rayons actiniques, la construction d’objectifs photographiques en verre de silice a été envisagée et même réalisée depuis longtemps; la difficulté d’obtenir un produit absolument exempt de bulles et de stries a retardé jusqu’ici le développement de cette application. Néanmoins, les indices de réfraction-, pour des longueurs d’onde allant de 0,185 à 0,768 [x’, ont été mesurés avec soin, notamment par Riedel, Gifford et Shenstone.
Il suffira de comparer ici les indices, pour la raie D, des diverses variétés de silice :
( 1,5443 indice ordinaire Quartz. . . j 1(5534 indice extraordinaire
Cristobalite.
rp . . .. ( 1,469
Tridymite . j 1473 Verre de silice 1,4585
minimum
maximum
minimum
maximum
La dispersion du verre de silice est un peu plus faible que celle du quartz.
On a en effet :
Quartz Verre de silice
Raie C.
Raie F .
Dispersion . .
PROPRIÉTÉS A la temPérature ordinaire, le ÉLECTRIQUES 9uartz et le verre de silice ont une résistivité électrique très élevée, au moins égale à celle des meilleurs isolants industriels : dans la direction perpendiculaire à l’axe, le quartz est d’ailleurs un isolant parfait. s
La conductibilité est certainement d’ordre électrolytique ; par suite, on peut prévoir qu’elle augmentera avec la température et qu’à température égale, la conductivité de la silice sera inférieure à celle des verres ordinaires. On sait que toutes les tentatives faites pour fondre ou affiner le verre, en le maintenant liquide par passage du courant à travers la charge ellemême, ont échoué.
Les procédés, proposés pour la fusion du verre de silice et basés sur le même mode de chauffage direct par résistance, sont voués, a fortiori, à un échec certain.
On donne ci-après les valeurs comparatives pour le quartz, la silice vitreuse et quelques autres isolants, des résistivités en mégohms-cm., aux environs de 15° et de 150°.
Quartz parai I. à l’axe 4 10” (à 100°) 1 10" (Exner)
Silice vitreuse . . . . > 2.109 > 2 .10* (Campbell)
Verre d’Iéna 2.10’ 2. 10’ id.
Verre ordinaire . . . 5.10r’ 1 .10- id.
Micanite 7.10* — (Soc. franc.
Phys.)
Porcelaine vernie . . 22.10* 4 10' (Fousse-
reau).
La silice vitreuse est donc, à la température ordinaire, un isolant -meilleur que le verre ordinaire et la micanite, mais moins bon que la porcelaine ; à 150°, ses qualités isolantes sont nettement supérieures à celles des autres substances.
On admet généralement que le verre de silice offre le grand avantage de ne pas acquérir, en atmosphère humide, la conductivité superficielle si gênante avec certains corps, en particulier avec les verres.
Le fait, affirmé par Boys, est possible, car l’action de l’humidité paraît dépendre d’une modification chimique de la surface ; mais il demanderait à être vérifié par des expériences analogues à celles de Kohlrausch sur les verres.
Vol. 3. — N° 6.
Juin 1920.
srtîTMinrn
En 1917, Campbell a mesuré les résistivités du verre de silice jusqu’à 800°; il a obtenu les résultats suivants en mégohms-cm. :
pt = > 2.10* > 2.10 2.107 25.10 30 20
A titre de comparaison, des évaluations grossières de la résistivité du verre ordinaire liquide, à une température probablement voisine de 1600°, ont donné : 0,1 ohm-cm. (Sauvageon) et 0,3 ohm-cm (Bronn).
La rigidité diélectrique du verre de silice serait, d’après les mesures de Siemens et Schuckert, du même ordre que celle du verre ordinaire. Voici quelques valeurs comparatives en
kilovolts par centimètre :
Micanite 400 à 500
Silice vitreuse .... 100 à 200
Verres 75 à 300
Porcelaine 100
Les propriétés électriques du verre de silice, combinées à son insensibilité aux variations de température, ont suggéré des essais très intéressants sur son emploi comme isolant, notamment dans les bougies d’allumage pour les moteurs à explosions.
. . La dureté relative s’apprécie
MÉCANIQbES aU m°yen de 1 echdle de M°hs’ bien connuedes minéralogistes :
la dureté absolue peut s’exprimer en kg. par
mm2 et pour une sphère de 1 mm. de rayon,
suivant un procédé de mesure dû à Hertz et
Auerbach. On donne ci-dessous les duretés de
quelques variétés de silice et les limites
moyennes de la dureté des verres.
rement ou parallèlement à l’axe ; on peut prendre comme dureté du sable quartzeux la moyenne » de celle du quartz. Le sable quartzeux est donc nettement plus dur que le verre de silice et ainsi s’explique son emploi pour décaper, par entraînement à l’air comprimé, les objets en quartz fondu. Enfin la dureté du verre de silice est celle des verres moyennement durs.
Le module d’élasticité ou module de Young, qu'on appelle souvent coefficient d’élasticité, est le rapport de la charge à la variation relative de longueur. Voici les valeurs observées pour les mêmes substances :
Module d’élasticité (en kg. par mm2)
Opale 3.890 (Auerbacb)
Verre de silice ...... 6.970 id.
id. 6.240 (Schulze)
Quartz (perpendic. à l’axe) 8.560(Auerbach) Quartz (paraît, à l’axe). . 10.620 id.
Verres d’Iéna ...... 4.500 (Schott)
id. 7.500 id.
moy. = 6.600 moy. = 9.590 moy. — 6.000
On a mis à profit la grandeélasticité du verre de silice, pour construire des fils fins pour les galvanomètres.
La ténacité, ou résistance à la traction, se mesure par la charge de rupture en kg. par mm2. C’est un coefficient variable avec la section du corps et surtout avec la durée de l’effort; c’est pourquoi les nombres obtenus par divers expérimentateurs pour la ténacité du verre de silicé diffèrent beaucoup les uns des autres. Il semble que le quartz fondu soit un peu plus tenace que le verre ordinaire moyen. La même analogie paraît exister, en ce qui concerne la résistance à la rupture par flexion et par compression.
Dureté absolue
Dureté relative
(en kg par
(Echelle de
mm3)
Mohs)
Opale
Verre de silice ....
Quartz (perpendicu-
laire à l’axe). . . .
Quartz (parallèle à
l’axe)
Quartz (direction
moyenne) ....
Verres français . . .
Le quartz possède des duretés
bien différentes,
suivant que la mesure est faite perpendiculai-
Le verre de silice, par PERMÉABILITÉ son point de fusion élevé, AUX GAZ DU VERRE est tout indiqué pour servir
DE SILICE de récipient pour les expé-
riences sur les gaz à haute température; on a constaté malheureusement qu’il est plus ou moins perméable et son emploi se trouve, de ce chef, limité à certains gaz et à certaines températures.
Cette perméabilité du verre de silice a été étudiée par plusieurs savants (Villard, Jacquerod et Perrot, Berthelot, Richardson et Ditto). Certains faits cependant paraissaient obscurs et H. Le Chatelier signalait, en 1914, que le
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Juin 1920.
phénomène devait s’expliquer « très simplement par la solubilité des gaz dans les corps amorphes », mais que « la dissolution ne suffit pas, il faut encore la possibilité de la diffusion et celle-ci, sauf pour certains corps particuliers comme l’hydrogène, l’hélium, semble nécessiter un ramollissement préalable de la matière ». Ce point de vue a été entièrement confirmé par les recherches faites séparément, en 1915, par Mayer et Wiistner.
D’après les expériences de Mayer, à la température ordinaire et à la pression atmosphérique, le verre de silice est imperméable aux gaz; l’hydrogène diffuse déjà à 330° et sous une pression inférieure de 20 cm. à la pression atmosphérique, tandis que l’azote et l’oxygène ne diffusent qu’à des pressions au moins égales à la pression atmosphérique et que la diffusion de l’azote commence seulement à 430°; enfin, pour les trois gaz, la vitesse de diffusion croît avec la température et la pression, celle de l'hydrogène étant, toutes choses égales, la plus grande et celle de l’azote la plus faible.
Wiistner a démontré que la perméabilité du verre de silice aux gâz obéit aux lois générales de la diffusion, en tenant compte de la solubilité du gaz dans la silice amorphe. Il a trouvé pour valeur du coefficient d’absorption :
A des températures de 700 à 1.000°, la solubilité de l’hydrogène dans le quartz fondu est du même ordre de grandeur que celle de l’hydrogène dans l’eau, à la température ordinaire. Enfin, Wüstner a constaté que la variation du coefficient de diffusion de l’hydrogène dans le Verre de silice est une fonction exponentielle de la température :
OC
