I, CHALEUR RAYONNANTE

En décrivant les effets de la chaleur sur les corps, effets qui modifient leurs volumes ou changent leur état physique, nous n'avons rien dit de la manière dont s'effectue le passage de la chaleur, de la source au corps échauffé. Quand deux corps sont eu présence, soit au contact, soit à distance, l'expérience prouve qu'il y a entre eux échange de chaleur, pour peu que leurs températures soient inégales, de sorte que chacun d'eux est une source de chaleur pour l'autre ; mais, le plus souvent, on réserve le nom de source calorifique à celui des deux corps qui a la température la plus élevée. Ce que nous avons à étudier maintenant, ce sont les divers modes de propagation de la chaleur, quand elle passe d'une source à un corps qui en est plus ou moins éloigné, ou qu'elle se propage dans divers milieux.

L'expérience nous montre deux modes principaux de propagation de la chaleur; en voici des exemples que Ton pourra aisément multiplier, en se reportant aux observations que chacun de nous a l'occasion de faire tous les jours. Quand on tient à la main, par une de ses extrémités, une barre de fer froide et qu'on met au feu l'autre bout, il s'écoule un certain temps avant que la chaleur du foyer, se propageant successivement le long de la barre, vienne se faire sentir à notre organe ; plus la barre est courte, moins cet intervalle de temps

est long; et d'ailleurs l'intensité de la chaleur ainsi propagée va en croissant à partir du moment de la première impression, si l'on maintient la barre dans le foyer. Ici, la chaleur a cheminé tout le long du métal et de molécule à molécule; c'est par l'intermédiaire des parties matérielles qu'elle a été ainsi conduite d'une extrémité à l'autre de la barre de fer, et enfin transmise à la main par le contact. C'est un exemple de propagation de la chaleur par conductibilité. C'est de la même façon que s'élève la température des parois extérieures d'un vase, à l'intérieur duquel on a versé de l'eau chaude. Il n'en est plus ainsi, quand la chaleur du foyer incandescent se communique au visage d'une personne qui vient d'enlever brusquement l'écran à l'aide duquel elle se préservait d'abord de la température de la source. Dans ce cas, la rapidité de l'impression subie nous prouve, que ce n'est pas en échauffant de proche en proche l'air interposé entre le feu et le visage que la chaleur du foyer s'est propagée, mais par un mode de mouvement analogue à celui de la lumière émanée d'une source. On dit alors que la chaleur se propage par rayonnement^ et l'on appelle chaleur rayonnante celle qu'envoient les sources par ce mode de transmission à distance.

En résumé, quand une source de chaleur se trouve en présence et à une certaine distance d'un corps, elle peut de deux manières en élever la température : soit en échauffant d'abord successivement, molécule à molécule, toutes les parties matérielles qui se trouvent interposées entre le corps et la source; soit en échauffant directement le corps, sans que l'élévation de température des parties intermédiaires soit une condition nécessaire à l'élévation de température du corps. La chaleur se propage par conductibilité dans le premier cas; dans le second, c'est par rayonnement.

Comme tous les autres modes de propagation de la chaleur peuvent se ramener à l'un ou à l'autre de ceux-ci, ou à leur combinaison, nous allons les étudier chacun à leur tour. Commençons par la chaleur rayonnante.

RAYONNEMENT DE LA CHALEUR

L'action des rayons solaires, qui se fait sentir à une distance de 37 millions de lieues, prouve que la chaleur n'a pas besoin, pour se propager, de l'intermédiaire d'un milieu pondérable; et en réalité, quand après avoir franchi les espaces interplanétaires, elle traverse l'atmosphère et arrive à la surface du sol, elle échauffe celui-ci directement, sans avoir élevé d'une manière sensible la température des couches supérieures de l'air, ainsi que le prouve le froid qui règne dans les hautes régions de l'air et sur les montagnes élevées.

La chaleur rayonne de tous les corps incandescents que nous pouvons observer à la surface de la Terre, de la même façon que la chaleur émanée du Soleil. La chaleur obscure jouit aussi de la même propriété, c'est-à-dire se propage d'un point de la source à une distance quelconque, par rayonnement direct, sans que réchauffement des points intermédiaires soit une condition de la propagation. Une expérience de Rumford a mis ce résultat hors de doute. Il construisit un baromètre dont le tube était terminé, à sa partie supérieure, par un ballon au centre duquel aboutissait la boule a d'un Ihermomètre : le ballon formait ainsi la chambre barométrique de l'instrument, de sorte que sa capacité était entièrement vide de matière pondérable (fig. 30o). Ayant alors fermé au chalumeau, et détaché le ballon, il plongea la partie inférieure de ce dernier dans l'eau bouillante le theionomètre monta, effet qui ne pouvait être attribué qu'au rayonnement, dans le vide, de la chaleur communiquée par leau à la paroi intérieure du ballon.

Ainsi les sources de chaleur obscure rayonnent comme les sources de chaleur lumineuse.

Fig. 30.').— Rayonnement d' la chaleur obscure dans le vide.

à l'instant.