X 10 3,6 X 10 3,6 X 10 3,55 X 10 a, 9 xio
On voit donc que, si la détente est supérieure à i,33, sa grandeur
SUR LA CHARGE ÉLECTRIQUE TRANSPORTÉE PAR UN ION GAZEUX. SjS
n'influe pas sur le nombre des noyaux saisis par le nuage. Quand elle est comprise entre i,33 et 1,29 ce nombre diminue, jusqu'à ce que pour une détente de 1,29 il devienne seulement la moitié de celui qui correspond aux délentes supérieures. Il reste alors indépendant de la grandeur de la détente jusqu'à ce que celle-ci tombe à 1,27; pour les détentes inférieures le nombre des noyaux saisis diminue rapidement avec la grandeur de la détente. Nous en concluons que, si la détente est supérieure à i,33, le nuage saisit aussi bien les ions positifs que les ions négatifs ; si elle est comprise entre 1 , 33 et 1 . 29, il saisit quelques-uns des ions positifs et tous les ions négatifs; de 1,29 à 1,27, il capte tous les ions négatifs et pas un seul ion positif, et au-dessous de 1 ,27 une partie seulement des ions négatifs.
On a calculé de la manière suivante les nombres de la troisième colonne du Tableau précédent : soient q le volume d'eau condensé par la détente par unité de volume du gaz détendu (calculé par la méthode donnée dans le Mémoire antérieur) (*); /l' le nombre de gouttes par unité de volume du gaz détendu; a le rayon de ces gouttes; on a
V désignant la vitesse de chute des gouttes, on a
OÙ [JL représente le coefficient de viscosité du gaz. Dans le cas de l'air jjL est égal à 1 ,8 X io~* ; (^ est alors égal à 121 x 10* x a-, d'où
/i'= 7-^ X i33i X lo'^x t' *• 47:
Le nombre de gouttes par unité de volume du gaz avant la détente est égal au produit de n! par la détente. On mesurait la vitesse de chute en déterminant les temps mis par la face supérieure du nuage à descendre successivement de 2*^™. Avec les gouttes que j'utilisais ces temps étaient très approximativement égaux l'un à l'autre; avec des nuages formés de gouttelettes très fines tombant lentement, le temps mis à parcourir le second centimètre est souvent beaucoup plus grand que pour le premier, à cause de la diminution de grosseur des gouttes par évaporation.
(' ) Ce Volume, p. 812.
Pour faciliter la mesure de la vitesse, on avait tendu de soie noire humide l'intérieur de la chambre à condensation, ne laissant qu'une fente étroite pour observer le nuage. Le fond de la chambre élail formé d'une plaque de verre, et le brouillard était éclairé par un faisceau lumineux vertical réfléchi par un miroir. Le plafond de la chambn* était fait d'une feuille d'aluminium de o""", 3 d'épaisseur, que pouvaient traverser les rayons du radium. On a employé deux échantillons de radium : l'un, désigné par B, était placé à 1 5^™ au-dessus du toit de la chambre, l'autre A (plus faible), à lo*""*. Le radium était répandu sur des surfaces de 7'^'" x 5*^'", et tenu en place par une mince feuille de mica.
La partie électrique de l'appareil comprenait un condensateur à anneau de garde, dont là partie supérieure était un disque d'aluminium de même épaisseur que celui qui formait le toit de la chambre à condensation, et découpé dans la même feuille; la partie inférieure était un disque d'aluminium de 2^*", 47 de rayon dans une pièce d'aj»pareil, de 4*^'",^î> dans une autre, entouré d'un anneau de garde également en aluminium; la distance entre les plaques du condensateur était de 1""". Le radium était placé au-dessus de la plaque supérieure et à la même distance que dans les expériences de condensation de brouillards, c'est-à-dire A à 10*^'", et B à ij*""* au-dessus. Le disque inférieur était relié à l'une des paires de quadrants d'un éleclromèlre de Dolezalek, le fil de communication passant à travers un tube métallique relié au sol. Le radium était entouré de protecteurs en plomb destinés à limiter sa radiation au voisinage du condensateur. Le radium, le condensateur à anneau de garde el un second condensateur destiné à mesurer la capacité du système étaient placés à l'intérieur d'une boîte à revêtement métallique. La plaque supérieure du condensateur était maintenue à un potentiel constant; la plaque inférieure, reliée à l'électromètre, était d'abord mise au sol. Quand on isolait la plaque, un courant électrique passait entre les plaques à traders Tair ionisé par le radium; le courant chargeait l'électromètre, et laiguillc déviait. Connaissant la déviation produite dans un temps donné, on pouvait calculer la quantité d'éleclricilé reçue par la plaque intérieure pendant ce temps, à la condition de connaître la capacité de l'électromètre et des connexions.
Si l'on appelle u la vitesse moyenne des ions positifs et négatif> dans le champ électrique appliqué à l'air entre les plaques, n le nombre des ions (positifs et négatifs) par centimètre cube dans cet air, e la charge d'un ion, A l'aire de la plaque inférieure, la quantilé
SUU LA CHARGE KLECTniQUE TRANSPORTÉE PAR UN ION GAZEUX. 877
d'électricité reçue par la plaque inférieure dans l'unité de temps est neuA, Si G désigne la capacité de l'électromètre et des connexions, cette quantité d'électricité produira entre les quadrants une
différence de potentiel de — -7—, à laquelle la déviation de l'électromètre sera proportionnelle; pour déduire de la lecture de l'électromèlre la valeur de ne^ il faut connaître la valeur de G. On la déterminait en reliant à la plaque inférieure du condensateur un autre condensateur de capacité G' et mesurant de nouveau la différence de potentiel entre les plaques après avoir laissé passer le courant pen-
danl 1 seconde. Elle est égale à -p ■^,; si donc 0, et 82 sont les
déviations de l'électromètre avant et après l'adjonction de G', on a
8, c -4- çy a* ~ G '
di — 81
La capacité effective de l'électromètre de Dolezalek dépend principalement de la charge de l'aiguille, et peut par conséquent beaucoup varier d'un moment à l'autre; ainsi, dans ces expériences, G a varié de 200*^™ à 900*^'" ; il est donc très nécessaire de mesurer sa valeur pour chaque observation. Dans ce but, on faisait par exemple six lectures consécutives sans le condensateur G', dont la capacité était 0,001 micro farad (dans trois de ces lectures la plaque supérieure avait un potentiel plus élevé que la plaque inférieure; dans les trois autres le sens de la différence de potentiel était renversé); on faisait ensuite six lectures avec le condensateur, puis six sans lui.
La grande capacité effective de l'électromètre de Dolezalek le rend moins sensible pour la mesure des faibles quantités d'électricité que pour celle des différences de potentiel.
La valeur de /?, dans les expériences électriques, représente le nombre d'ions par centimètre cube de gaz quand il est soumis au champ électrique; dans les expériences de condensation la valeur trouvée pour n correspond à l'absence de champ électrique. Le champ tend à chasser les ions hors du gaz, de sorte que leur nombre dans un champ électrique doit être moindre; quand le champ est très intense la différence est très marquée, mais avec le faible champ employé dans ces expériences (environ J de volt par centimètre), elle est inappréciable ; on peut s'assurer que le champ est assez faible pour réaliser à coup sûr celte condition en mesurant le courant pour des valeurs
différentes de la différence de potentiel; puisque la vitesse u de l'ion est proportionnelle à la force électrique, la proportionnalité de la déviation de Télectromètre à cette force montrera que a est constant, c'est-à-dire n'est pas modifié par la force. On réduisait cette dernière à la moitié de sa valeur, soit ^ de volt par centimètre, et l'on déterminait de nouveau les déviations de l'électromètre ; comme on trouvait qu'elles avaient également diminué de moitié, on concluait qu'avec les faibles champs employés dans ces expériences la valeur de n était sensiblement la même que sans champ.
Pour savoir si l'ionisation secondaire due à l'action de la radiation sur l'aluminium était appréciable, on répéta l'expérience en couvrant la plaque inférieure de papier de soie humide. Les résultats trouvés furent les mêmes.
Les Tableaux suivants se rapportent à des expériences faites pour déterminer le nombre d'ions par centimètre cube produits : 1° par un échantillon de radium A placé à 1 o*^™ au-dessus du toit de la chambre à condensation, et 1^ par un autre échantillon B placé à 1 5*^'" au-dessus. Le premier Tableau contient les nombres d'ions positifs et négatifs captés par des détentes supérieures à i,33; le deuxième, le nombre des ions négatifs captés par des détentes inférieures à i,33.
Si l'on prend la moyenne des résultats, on voit que le radium A produit à lo*^"* de distance 6,25 X 10* ions par centimètre cube, tandis que le radium B en produit i6,'j5 x 10*.
Détentes supérieures à i,33.
Diiïôrcnco
de pression
Temps mis
par
le nuage
PrcMion
ovani
à tomber de
! icm.
Ions par centimètre cube.
atmo-
Tempé-
et apr^s
sphérique.
rature.
détente.
Détente.
Radium A.
Radium B.
Radium A.
Radium R.
mm
6,3 xio^
17 XIO^
ff
6,65 xio*
ÏO,!>.J
ff
6,8 X ro*
6,3 xio*
9w5 Moyenne
6,4 xio*
. 6,5 xio*
Sl'R LA CHARGE KLECTRIQUK TRANSPOhTKE PAR UN ION GAZEUX.
Détentes inférieures à j,33.
lion
lO-
tqve.
Température.
Dlirérence
de pression
avant
et après
déleotc.
Temps mis par le nuage à tomber de icm.
Ions nésratifa par centimètre cuIm.
Détente.
Radium A.
Radium B.
Moyenne
Radium A.
3,3 xio*
Radium B.
8,6 xio* 8,9 X 10^
8,2 X iO*
Le Tableau suivant donne les résultats de la détermination du produit ne du nombre n des ions par centimètre cube par la charge électrique e d'un ion en U.E.S. : D est la déviation de l'électromètre en divisions de l'échelle pour une difl'érence de potentiel de i volt, C la> capacité de Télectromètre et des connexions; 0| est la moyenne des déviations positives et négatives observées en 1 minute quand il y avait entre les plaques du condensateur une différence de potentiel de ^de volt, le gaz étant exposé au rayonnement du radium A à 10*^"*; Ô2 est la même quantité relative au radium B à i5*^"'. Les valeurs de ne sont obtenues comme il suit : soient A la surface de la plaque reliée à Pélectromètre, 11 la vitesse moyenne des ions positifs et négatifs sous un champ de 1 volt par centimètre; la quantité d'électricité communiquée à cette plaque dans l'unité de temps sous -j de
volt par centimètre est égale à J/iewA, et détermine entre les plaques
I neuX
une différence de potentiel de potentiel en volts est donc -^
3 C » d'où
unités E.S.; la différence de
I neu A 3 ~C~"
60 D 3oo
D'après les expériences de Zeleny, m est égal à i*^'",4 pour l'air humide, la surface A étant 19*^™',! ; on a les données nécessaires à la détermination de ne.
6jjo
ne ne
pour le radium A. pour le radium B..
25,2 X iO-<* 20,7 X IO~*^
18,5 X lO-fi
X io-« X 10-6
Moyenne 20,8 x 10
88o TliOUSON. — SLR LA CHARGE ÉLECTRIQt'E TRANSPORTÉB PAR CX lONGUErt
Donc, puisque pour le radium A on a ne = 20.8 x 10* d n = (),a5 X 10*, la valeur de e esl 3,3 X io~*".
Pour le radium B, ne = 57,0 x lo"* et n = i6,^j x 10*. donr e = 3,5 X io~*®.
La moyenne de ces valeurs donne comme charge de l'ion ^dzeux 3,4x10"*" U.E.S. Ce n'est que la moitié environ de la\jleur 6,5X10** trouvée dans les expériences anciennes. La dilTrrence, comme je l'ai déjà expliqué, est due à ce que dans ces derûitw les détentes ne saisissaient pratiquement que les ions négatifs itia donnait pour n une valeur un peu supérieure à la moitié de sa \ale;ir réelle, et pour e une valeur deux fois trop grande.
Connaissant r?, on en peut déduire de suite le nombre des m^r cules par centimètre cube de gaz à o" et ^60""". Si, eneiïel, > déw ce nombre, on a, e étant égal à la charge de lïon hydrogf'ne ia> l'électrolyse,
et, puisque e = 3,4 X io~'", N = 3,6 x 10'®.
Ce nombre est bien compris entre les limites des diverses déi»*rn«nations faites par les méthodes de la théorie cinétique. La luAJprécédente a Tavantage de ne pas exiger la connaissance de la forme des molécules, et de n'impliquer aucune hypothèse sur la nature d^ effets produits par la collision de deux molécules.
