OI

Xableau II. — Hydrogène -+- produit par électrolyse d'une solution

^ d'acide sulfurique.

W-cv

V p. vp

«,8xio-« 2,1 X10-» 4,2x10-*

.10,5 XIO-* îfc,S7 X !©-• 4i>Xïo"'

10,8 X io-« 2,8 X 10-» 3,8xio-«

8,5xio-« 2,2 X 10-» 3,9x10-»

Tableau III. — Oxygène — produit par électrolyse d'une solution

de potasse caustique.

W — iv

o,oo35

25 X io-«

7,0 X lo-'

17 X io-«

Le Tableau I donne les résultats obtenus avec Foxjgène positif. Dans chaque expérience un courant de i4 ampères était employé, et le courant gazeux traversait F pendant 20 minutes.

Le Tableau II donne de semblables résultats pour l'hydrogène chargé négativement.

Le Tableau III a trait à l'oxygène négatif provenant de Télectrolyse d^une solution de potasse caustique, le courant gazeux traversant F pendant i5 minutes dans chaque expérience.

Les expériences ont été effectuées avec des différences de densité d'électrisation p très accentuées, afin de trouver la façon dont le nuage

variait avec l'électrisation ; le rapport de — — — est donné par la

dernière colonne pour chaque expérience. Les variations de p étaient obtenues en faisant varier la température du voltamètre d'où le gaz se dégageait quand l'électrolyte est l'acide sulfurique dilué, ou une solu-

lion de potasse caustique ; la charge du gaz libéré par un counat donné augmente lorsque la température de Féleclrolyte est élevée,

4. Les nombres des Tableaux montrent, dans tous les cas, la proportionnalité du poids du nuage à la charge, et qu'entre o** et i4*C cette proportionnalité ne varie pas avec la température de Teao qui forme le nuage. Dans le cas de Toxygène négatif, la relation n'est pas aussi exacte que pour les autres gaz; la seule différence chimi({ue conistatée était que le premier présentait un caractère alcalin et le second un caractère faiblement acide. Comme la vapeur s'élevant d'une solution de potasse caustique chaude ne change pas en bleu le toarnesol rouge, l'alcalinité du gaz doit être due à des petites particules Jf potasse caustique entraînées de Félectrolyte par le gaz, et qui lui donnent un caractère alcalin même après avoir barboté à travers Wcidr sulfurique ; ceci pourrait, d'ailleurs, être recherché à toute tempértlare du voltamètre, en faisant traverser à l'oxygène ou à l'hydrogène un tube rempli de tournesol rouge.

L'oxygène préparé par électrolyse de la potasse caustique n'a pas de charge appréciable jusqu'à ce que la température du voltamètre soit d'environ 20" G., et le nuage commence à apparaître en méioe temps que la charge du gaz, de façon que la présence de rhumidité alcaline peut avoir seulement un efl'et très faible, aucun nuage n'élani observé dans l'oxygène venant du voltamètre à une température <k io'*C., quoique la présence de potasse caustique dans l'humidité qui charge le gaz peut être facilement mise en évidence.

0. Les expériences suivantes, très simples, montrent commeni sont reliées d'une façon intime l'une avec l'autre la chaîne du gairt la formation du nuage :

L'appareil employé est représenté (./«^. 2). L'oxygène rais cq liberté par un courant de 10 ampères, traversant un voltamètre rempli de potasse caustique de densité i,3, barbotait dans une solution d'iodure de potassium contenue dans le flacon A, pour enlever toute trace d'ozone. Avant d'entrer dans l'inducteur I, le gaz traversait une couche d'eau B; I était relié aux quadrants d'un électromètre de façon à ce que la déviation lue sur l'échelle de cet appareil mesurât U charge du gaz. Comme le gaz, avant d'entrer en I, ne traversait aucun tampon de coton de verre, une quantité aussi grande que possible d'humidité était entraînée du voltamètre.

Le voltamètre était à basse température (i i**) pour commencer, ei

un courant de 10 ampères y était lancé, qui graduellement chauffait rélectrolyte. Durant les premières 9 minutes que le courant passait et que le gaz entrait dans l'inducteur, on n'observait aucune électrisation et aucun nuage ne se voyait au-dessus de l'eau en B ; pendant ces 9 minutes la température s'élevait de 11" à 18°. Pendant les 5 minutes suivantes, avait lieu une déviation de neuf divisions dans le sens négatif, la température du voltamètre s'était élevée à 21", 5. A une température comprise entre 22" et 28" un nuage fin commençait à se montrer au-dessus de l'eau en B, et l'on observait sur l'échelle de l'électromètre une déviation de quatre divisions par minute, de

Fig. 2.

sorte qu'une faible électrisation d'environ 2 x io~* unités électrostatiques est nécessaire avant que le nuage devienne distinctement visible. Quand le courant continue à passer, que le voltamètre devient plus chaud, l'éleclrisation du gaz augmente et le nuage devient plus dense.

6. Afin de montrer que le nuage disparaît quand la charge du gaz est enlevée, la température du voltamètre était élevée à 48°, et^ à l'aide du même appareil que celui employé pour les dernières expériences, les trois résultats suivants ont été obtenus :

a. Quand le gaz passe du voltamètre à l'inducteur sans filtrer à travers du coton de verre, un nuage dense est observé dans B auclessus de l'eau, et une déviation de vingt-neuf divisions par minute se produit dans le sens négatif quand le gaz entre dans I.

b. Le tube reliant A à B est enlevé et un tube contenant du coton de verre v est substitué. Avec le même courant traversant le voltamètre, un léger nuage a été vu au-dessus de l'eau en B, et la déviation réduite à six divisions par minute. L'électrisation du gaz a été réduite ainsi d'un cinquième de sa valeur primitive en passant à

910 J.-8. TOWNSBND.

travers i5*^" de coton de verre. Cette longueur de coton de verre n'a pu laisser passer qu'une faible proportion de particules alcalines {voir Section i) ; mais le nuage était distinctement visible.

c. Le tube contenant le coton de verre était chauffé avec un bec Bunsen et son pouvoir de décharge était considérablement accru, ce qui était mis en évidence par le fait que la déviation n'était plus que de deux divisions par minute et qu'aucun nuage ne se voyait audessus de l'eau en &. Il est ainsi évident que la formation du nuage et la présence de la charge sont des phénomènes qui s'accompagnent l'un l'autre.

7. Les nuages formés sont à peine différents en apparence et, pour des électrisations égales, ceux formés dans l'oxygène sont plus blancs que ceux formés dans l'hydrogène; il faut aussi signaler une différence entre les nuages formés dans l'oxygène positif ou négatif, celui formé dans le second étant plus blanc. Ceci montrerait que dans l'oxygène négatif les gouttes sont plus grandes que dans l'oxygène positif et, dans les deux cas, plus grosses que dans l'hydrogène. Une valeur très approchée du rayon de la goutte peut s'obtenir en observant la vitesse avec laquelle le nuage tombe dans le récipient. La vitesse de la goutte dans le gaz s'obtenait en prenant deux photographies du nuage à des moments séparés de quelques minutes. La figure 3 représente deux photographies prises d'un nuage formé par , de l'oxygène préparé par électrolyse d'une solution d'acide sulfurique qui a barboté dans de l'eau. Entre les deux photographies, 3 minutes se sont écoulées, et l'échelle montre que pendant ce temps le nuage est tombé entre 9™™ et io™"\ Des expériences semblables ont été faites avec les autres gaz, mais dans le cas de l'hydrogène la limite du nuage n'était jamais aussi distincte que dans l'oxygène.

Les dimensions des gouttes ont été obtenues à l'aide de la formule

ôituaV = I Tza^g (Lamb, Motion ofjluids, p. 2-29).

Ceci donne pour le rayon de la goutte dans l'oxygène positif 6,8 X io~*, la vitesse de chute étant lo""' en 3 minutes, et le rayon de la goutte dans l'oxygène négatif 7,9 X 10"**, la vitesse de chute étant de 18""" en 4 minutes.

Nous connaissons le poids de chaque goutte, et, divisant par ce nombre le poids du nuage correspondant, nous avons le nombre de gouttes par centimètre cube. En divisant par le nombre de gouttes la charge par centimètre cube, on obtient la charge portée par chaque goutte.

SIR LES PHOPRIÉTÉS ÉLErTmOlIllS DUS GAZ BBCBIIIIKNT PBBPAHBS. 9I I

La charge portée par le vt^hicule positif était ainsi trouvée égale à a,4xio~'» et celle .portée par le négatif a.gxio"'*. En tenant compte des erreurs eipérimenules, ces deux chaînes peuvent

Fig. 3.

être considérées égales et ayant approximativement comme valeur 3x 10"""*. La charge portée par Thydrogènea été trouvée n'être qu'un tiers ou les deux tiers de cette valeur, mais elle n'a pu être mesurée avec beaucoup de précision, étant donnée la difficulté de déterminer le diamètre de la goutte. Pour le cas présent, on prendra pour cette charge - x io~'*.

Titeue da Tébicnle sonraia à âne force électromotrice.

8. On a montré que le rayon de la goutte formant le nuage est de 8 X io~' dans le cas de l'oxygène chargé négativement, de telle façon que son poids est de 2 x io~'" grammes, et que, lorsqu'il est soumis à l'influence de la pesanteur, il tombe avec une vitesse de iS"" eu 4 secondes. La force qui agit sur la goutte est pratiquement a x 1 o~*, de façon qu'il faudrait, pour produire une vitesse équivalente, une

force électrique de ^^ë unités absolues, c'est-à-dire 3ooo volts

par centimètre. Quand le gaz a barboté à travers l'acide sulfurique. le rayon du véhicule est tellement réduit qu'il est facile de voir l'effet de mutuelle répulsion des particules portant la charge.

91 a J.-S. T0WN8END.

9. La méthode suivante est générale pour la recherche du mouvement d'un gaz dans un récipient de forme quelconque, la distribotion étant uniforme. Si p est la den:»ité d^électrisation en un poiot quelconque du gaz, si //, v el w sont les vitesses des véhicules le Iod| des axes des x^y et 2, l'équation de continuité est

I 03 du dv dw __ p 8/ dx dy dz ~ '

la notation étant la même que celle employée par l^mb dans son ou\rage Mousrement des fluides. Si » est le potentiel électrique.

/Tfb d^r d^^

— -T-> — -T-* — -Tz sont les forces qui agissent sur les véhicule» chargés, et leurs vitesses i/, v et w sont données par les équations

, rf4> , d^ , d^

( I ) Att = — e -7- > kv = — ^ -r-y ^«'' = — ^ — î-»

djT dy dz

OÙ e est la charge du véhicule et k une constante qui doit être dëlerminée expérimentalement. Substituant ces valeurs pour u, r eta'daoi Téquation de continuité, nous avons

- ^ — eA«i>=o.

p ùt

mais comme A^<l> = — A':::^

— r '^ — — ~~~ a T. tf .

En intégrant nous avons

i-uiZfilf

où On est la densité initiale, uniforme à travers l'espace considéré.

L'équation 12 ) montre que le mouvement a lieu de telle façon qoe la densité p est une fonction du temps seul, et ne varie pas en différents points du gaz; par suite, aucune variation n'a lieu dans la

pression du gaz chargé, et les termes ^' ;j^» ;^ dont il faut tenir

compte quand on considère le mouvement des gaz, peu\ent être supprimés dans les équations ( 1), puisque p ne varie pas d'un point à on

autre.

Quand le gaz est dans un récipient clos, la répulsion mutuelle des véhicules de Télectricité les amène aux parois contre lesquelles ils

SUR LES PROPniÉTés ÉLECTRIQUES DES GAZ RÉCEMMENT PRÉPARÉS. 9l3

peuvent se décharger ou contre lesquelles ils restent si près qu'ils ne peuvent en être chassés par le courant gazeux. L'équation (2) donne la densité du gaz chargé restant dans le récipient, et, si ce dernier est constitué par un conducteur isolé relié à une paire de quadrants d'un électromètre, la déviation de Taiguille sera proportionnelle à p quand le gaz chargé sera chassé du récipient.

10. Afin de chercher expérimentalement avec quelle vitesse le gaz perd sa charge contre les parois d'un inducteur ou, en d'autres termes, afin de trouver comment varie la densité p avec le temps, un cylindre (le métal c {fig- 4) long de 3o*'",2 et de i*^",6 de diamètre a été em-

Fig. 4.

ployé, les deux extrémités du cylindre étant fixées dans les blocs de paraffine Pf et Pa en même temps que les tubes de verre T| et Tj. Le tube ï| qui servait à remplir le cylindre avait plusieurs couches de toile métallique de cuivre fine au travers de l'extrémité large, qui tendait à distribuer le gaz uniformément. Tout l'appareil était contenu dans un écran, les extrémités A etB des tubes conduisant au cylindre se projetant en dehors de l'écran; de cette façon le gaz chargé pouvait être introduit dans l'appareil sans déplacer un assemblage de tubes à l'intérieur de l'écran; de sorte que la déviation lue sur l'échelle de l'électromètre, quand c était relié aux quadrants isolés,

9l4 J.-S. TOWNSEND.

était seulement due à l'enlèvement de la charge à rintérieur de c. Tout effet dû à la gravitation sur le mouvement des véhicules vers les parois du tube était supprimé en plaçant le tube verticalement.

11. Les gaz examinés étaient l'oxygène et l'hydrogène dégagés par l'électrolyse d'une solution d'acide sulfurique dilué. Le voltamèlre était porté à une température d'environ 20" au-dessus de celle de U salle, il pouvait être maintenu à cette température en faisant passer le courant. Au moyen d'un ampèremètre et d'une résistance variaUe dans le circuit, le courant pouvait être maintenu constant.

On possède de cette façon une méthode permettant de remplir le cylindre plusieurs fois d'un gaz ayant une électrisation constante par centimètre cube; quand on remplit le cylindre d'hydrogène il «et mieux amener le gaz par le haut et, quand on fait cette opëratiun avec l'oxygène, amener le gaz par le bas, afin de chasser l'air dans le moins de temps possible, car il vaut mieux ne pas faire passer le courant plus de 5 minutes chaque fois, quand un certain nombre d'opérations réclamant la même électrisation doivent être faites.

Les gaz barbotaient d'abord dans de l'iodure de potassium, pois dans de l'acide sulfurique concentré de façon à entrer dans D parfaitement secs. Le cylindre et le tube qui lui étaient reliés étaient sèches en les chauffant avec un bec Bunsen et en les faisant traverser par de l'air sec. Cette précaution est absolument nécessaire, car il faut une très faible quantité d'humidité pour former un nuage, ce qui entraverait la marche des véhicules.

12. Une série d'expériences du genre suivant ont été faites. Le cylindre était relié à une paire de quadrants d'un électromètre, cette dernière était mise au sol pendant que le cylindre était rempli et i>^ lée avant qu'on ne chassât le gaz afin de faire les lectures dans la même partie de l'échelle. Le tube A fermé, D relié au tube d'arrivée du laveur à acide sulfurique, un courant de i4 ampères était lancé dans le voltamètre. 11 fallait seulement 5 minutes pour remplir r complètement avec le gaz chargé, le circuit était alors ouvert et B fermé, en même temps un chronomètre était mis en mouvement. Après t minutes les extrémités A et B étaient ouvertes, et de l'air sec non électrisé envoyé dans c pour expulser le gaz chargé ; on obser\ait alors une déviation de n divisions sur l'échelle de l'électromètre, celle déviation était proportionnelle à p, p étant la densité d'électrisalion après que le gaz a séjourné un temps t du gaz dans le cylindre.

Les Tableaux IV et V donnent ainsi les nombres n et /, le premier pour l'hydrogène chargé, le second pour l'oxygène également chargé. On peut se rendre compte que ces nombres sont presque exactement les mêmes que ceux donnés par la formule

si nous posons «0= 32 et 0 = o,oo43 dans le cas de l'hydrogène et no= 49 et 8 = 0,00255 dans le cas de l'oxygène. Les nombres calculés par cette formule sont ceux donnés par les Tableaux VI et VII, ce qui montre que

i-hiU

Nous avons ainsi de l'équation (2)

Tableau IV

Tableau V.

Tableau VI.

Tableau VII.

\J y • yJ m m •

13. La vitesse du véhicule chargé soumis à l'action d'une force électrique peut s'obtenir à l'aide de ces nombres. L'étalonnage de l'électromètre montre qu'une division correspondait à 0,0087 unité électrostatique de quantité, de façon que

32 X 0,0037 iM 1 .

?•= ux (0,8)^x30,:. = 2 X .0-» pour 1 hydrogène

49 X o,oo37 o « 1. «

Si Xth et en sont les valeurs de A: et de e pour l'hydrogène, A"o et e^ celles pour l'oxygène, nous aurons

^Tzpoe

= 0,0043 avec po=2Xio-'

4^pog

0,00255 avec pqss 3 X lo-',

9l6 J.-S. TOWNSEXD,

d'où Ton tire

— = 3,6 et — = I j.

«H eo

De réquation k\' = Fe, semblable à l'équatioii (i) (§9), \ éUnt

la vitesse due au champ électrique F, nous avons pour le dépla-

F cernent du véhicule chargé dans l'hydrogène V = t-t et pour celui

F de l'oxviifcne \ = -r» Par suite, sous une force électromolrice de

I voit par centimètre, le véhicule de l'hydrogène se déplace avecuue

vitesse de r z-77 centimètre par seconde et le véhicule de l'oiwne

3oo X 3,6 * -^

à la vitesse de - — x -r centimètre par seconde. Ces résultats ne né-

cessitenl pas la connaissance de e.

Les conclusions auxquelles nous arrivons par les recherches cidessus reposent sur l'hypothèse que dans chaque cas nous opérons avec un gaz contenant des véhicules tous chargés du même signe positif ou négatif. Des expériences sur la conductibilité ont été exécutées afin de vérifier ce point, et le résultat a été qu'en réalité noiH opérons avec des mélanges. Ainsi, dans le cas de l'hydrogène ou de l'oxygène préparés par électrolyse d'une solution d'acide sulfuriqae, ayant une charge positive égale à 3^, il est possible d'obtenir une charge positive de 4 ^ et une charge négative de e. Si nous supposi>ns le positif et le négatif agissant séparément, la charge portée par le^éhicule de l'oxygène sera de 5 x io~*® au lieu de 3 X lo"*", et les vitesse* dans un champ de 1 volt par centimètre seraient plus petites dans le rapport de 3 à /{ que celles données ci-dessus.

Nous pouvons obtenir une valeur approximative de la dimension du véhicule si nous supposons que la viscosité d'un gaz modifie le mouvement d'une petite sphère et d'une grande suivant la même loi. ()7îjjLrtV = P (Lamb., loc. cit.); substituant

3oo X 3,6

pour l'hydrogène et

P = 77^ X - 10-»'^= - 10-**, 3oo 2 7.

nous obtenons pour le rayon a du véhicule d'hydrogène 4? 5 X io~'. Une substitution semblable donne pour le véhicule d'oxygène

12 X 10"^. Ainsi les véhicules sont de grandes dimensions comparées aux dimensions moléculaires.

Les vitesses des véhicules, dans le cas de la conductibilité produite par les rayons de Rontgen, sont bien plus considérables que les précédentes. Ainsi, pour l'hydrogène et Toxygène, M. Rutherford a obtenu des vitesses de 5,2 et de 1,2 centimètre par seconde dans un champ de 1 volt par centimètre (PhîL Mag,y novembre iSg-j). En supposant que les charges portées par les véhicules sont du même ordre que celles obtenues au paragraphe 7, nous voyons que les dimensions des véhicules sont plus faibles que celles dont nous parlons ici.

Pouvoir de décharge des tubes.

14, 13, 16, 17, 18. L'auteur, précédemment, a montré que, si un ga/. possédant une charge uniforme po par centimètre cube était laissé pendant un temps t dans un tube, la densité de l'électrisation tombait à une valeur p

donnée par p = î— où a est une constante. Quand Je gaz est produit

par électrolyse, on connaît le volume q de gaz entrant par seconde dans i'appa-

• 1 • ir I 1 1 1^ V , po — P rtpoV reii, et si V est le volume du tube t = — > par conséquent '- = — ^ >

d'où l'on peut tirer a; la valeur de cette constante est plus grande que ' '

trouvée précédemment. En faisant passer le gaz à sa sortie du tube dans un

inducteur isolé, ^ ^ est le rapport de la charge gagnée par le tube en 1 mi-

P nute à la charge gagnée par minute par l'inducteur. L'auteur a déterminé la

valeur de ~ ~ pour l'hydrogène et l'oxygène dégagés par électrolyse d'une

solution d'acide sulfurique, ^— est proportionnel aux densités d'électri-

P sation. La valeur de ce rapport augmente quand le courant qui passe dans

réiectrolylc diminue, montrant qu'il dépend de la vitesse à laquelle le gaz est

fourni au tube. D'autre part, plus le diamètre du tube est petit, plus petite

est la perte de la charge.

La dépendance de ^ à po est importante, car, en partant de la formule

^ = —i— X ^-^—' y on peut voir que lorsqu'on chauffe le voltamèire Tac-

croissemcnt de charge est dû à l'accroissement du nombre de véhicules et non

à celui de la charge des véhicules. Car dans ce dernier cas ' serait pro-

P portionnel au carré de pQ. Il était presque impossible <le faire passer un gaz ('e

façon que le pouvoir de décharge fût aussi petit que la valeur théorique calculée en parlant des nombres donnés pour A' (§ 13). Des causes comme une dif-

9l8 J.-S. TOWNSEND.

férence faible de température entre le gaz et la paroi donnant naissance à <if% courants dans le gaz augmentent considérablement le pouvoir i\o déchaîne, mais produisent ici un effet relativement petit quand le gaz est au repo<daa<' le tube. La vitesse du véhicule vers les parois du tube, vitesse due à une fora électromotrice, sera ainsi trop forte lorsqu'elle sera calculée par la formule

Po— P 4î^ ^ ppV

Ganses influençant le pouvoir de décharge.

19, 20, 21. En remplaçant l'acide sulfurique du barboteur par de l'eaa. le pouvoir de décharge du tube est différent si le tube est vertical ou horizontai. ce qui est dû à l'action de la gravitation sur les gouttes formant lenua::e: h charge réside donc bien sur les gouttes. Cette modification du pouvoir «le décharge se fait même sentir avec les gaz desséchés comme précédemment E-i plaçant à la suite du barboteur à acide sulfurique un tube contenant delaaliydride phosphorique, long de 8*""' avec des tampons de coton de verreàchaqrr extrémité, on ne perd pas plus de la moitié de la charge portée par le z^i L'hydrogène ainsi desséché perd plus de sa charge en passant dans le lub» ' que s'il avait été desséché sur l'acide sulfurique seul, mais le fait de placer I»tube c verticalement ou horizontalement n'a aucun effet. \a^ pouvoir drl-charge d'un tube vertical est diminué si le gaz est humide, la perte de cliarcdu gaz en passant dans un tube vertical est due aux irrégularités du mouvement du gaz et au contact accidentel du nuage avec les côtés.

Diffusion.

22, 23. Lorsqu'on fait traverser un récipient en terre poreuse à de l'hydrogène portant une charge, on constate qu'après avoir traversé le récipient \r gaz n'a conservé qu'une faible partie de sa charge; l'auteur a ensuite vêrifif que les >éhicules de Télectricité dans l'hydrogène chargé peuvent cire tran*lérés à un autre gaz par diffusion.

Expériences avec Tacide chlorhydriqae.

24, 2r), 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32. Dans le cas des gaz produits parëlecirolyse, certaines causes influencent à la fois le signe et la quantité d'électricité transportée; l'auteur a étudié ces causes en examinant les gaz produits i^ar l'électrolyse d'une solution à 20 pour 100 d'acide chlorhydrique. Avec dt> électrodes en charbon, on remarque que l'hydrogène possède une charge positive qui diminue graduellement pour devenir négative.

Le chlore a été trouvé posséder une charge négative ne changeant pa? de signe comme pour l'hydrogène.

Si les électrodes en charbon sont remplacées par des électrodes en plaiJnr.

on ne remarque pas de changement de signe pour Thydrogêne, mais le chlore devient positif au bout d'un certain temps.

Il est probable qu'en ce qui concerne l'hydrogène provenant d'un voltamètre à électrodes de charbon le changement de signe peut s'expliquer par le fait qu'il s'est fr»rmé à l'électrode négative une petite quantité d'acide chlorhydrique due à l'action de l'hydrogène naissant sur le chlore et que, de plus, l'atome d'hydrogène positif est plus actif à former un composé avec le chlore que le négatif.

M. Townsend a vérifié également que l'hydrogène dégagé de l'électrolyse de l'acide chlorhydrique, dans un voltamètre à électrodes de platine, formait un brouillard de la même façon que l'hydrogène préparé par électrolyse d'une solution d'acide sulfurique.

Par John-S. TOWNSEND.

Traduit de Tanglais par H. BÉNARD.

Phil. Trans. of the Royal Society, t. CXGIII, A, 1900, p. 179-158.

Introduction.

Plusieurs résultats intéressants en relation avec la Physique molcculaire peuvent s'obtenir à l'aide des coefficients de diffusion d^ ions dans les gaz. Les délerininations de ces coefficients nous pffmettent de trouver le nombre de molécules contenues dans bd volume donné d'un gaz, et de comparer la charge portée par un ion dans un gaz conducteur à la charge d'un atonie d'hydrogène dans un électrolyte. Dans ce mémoire, on a appliqué les principes sur lesquels repose la théorie de la diffusion mutuelle des gaz à la diffuîioe des ions produits dans un gaz par l'action des rayons de ROnlgen.

Pour simplifier, considérons d'abord la théorie générale de la cobductibilité des gaz. J.-J. Thomson a montré que tous les phénomèn?^ peuvent s'expliquer en supposant que les rayons produisent dan^if gaz des ions qui, en se déplaçant sous l'action d'une force éleclriqat. donnent naissance à la conductibilité observée. Quand le gazaélt soustrait à l'influence des rayons, la conductibilité diminue graduellement, et la disparition des ions peut être due à trois causes, dont l'une quelconque peut d'ailleurs élre prédominante.

I** S'il y a une force électrique, les ions se déplacent à travers !<' gaz le long des lignes de force et sont déchargés quand ils atlei^Tieni les extrémités de celles-ci.

2° La recombinaison détruit la conductibilité : les ions posilif? et les ions négatifs, en se déplaçant dans le gaz, viennent en contact et se neutralisent ainsi mutuellement.

3" Les ions se diffusent et viennent au contact des parois du sis< qui contient le gaz ; c'est ce que nous appellerons V effet desporon

LA DIFFUSION DES lOXS DANS LKS GAZ. 921

Comme la recombinaison, cet effet se produit en l'absence de toute force électrique et est dû au mouvement d'agitation des ions.

Afin d'illustrer d'une façon simple les principes qu'impliquent les expériences décrites dans ce mémoire, supposons qu'un gaz renfermé dans une sphère métallique ait été rendu conducteur par l'action des rayons de Rontgen. Considérons ce qui se passe quand le gaz a été soustrait à l'action des rayons, en faisant abstraction pour le moment de l'effet de recombinaison. On peut considérer les ions comme constituant un gaz séparé, les molécules de ce gaz pouvant être soit plus grosses, soit plus petites que celles du gaz dans lequel elles sont plongées. Quand un ion vient au contact de la surface de la sphère, il perd sa charge, de sorle qu'on peut regarder le métal comme un corps absorbant complètement les ions. La diminution de la conductibilité produite par la diffusion des ions vers les parois est exactement analogue à l'enlèvement de l'humidité d'un gaz qu'on force à traverser de l'acide sulfurique bulle à bulle. Plus la vapeur d'eau se diffuse rapidement à travers le gaz, plus grand sera le nombre des molécules d'eau qui viendront au contact de l'acide entourant la bulle. Si l'on détermine expérimentalement la quantité d'humidité enlevée, on pourra en déduire le coefficient de diffusion de la vapeur d'eau dans le gaz('). Il serait impraticable d'employer celte méthode pour déterminer le coefficient de difl'usion des ions dans un gaz renfermé dans un grand récipient, car, dans ce cas, la perte de conductibilité due aux parois serait faible en comparaison de celle qui serait due à la recombinaison.

La méthode adoptée consiste à faire passer un courant uniforme de gaz dans un tube métallique fin, et à faire tomber les rayons sur le gaz immédiatement avant son entrée dans le tube. Le diamètre du tube peut être déterminé de façon que le nombre des ions qui viennent au contact des parois soit grand en comparaison du nombre de ceux qui se recombinent.

Il est commode d'employer un tube d'une longueur telle que la conductibilité soit réduite à environ la moitié de sa valeur initiale.

Pour obtenir le coefficient de diffusion, quand on connaît la perle relative de conductibilité, le problème suivant se présente : si une petite quantité d'un gaz \ est mélangée à un autre gaz B, et que le mélange ait circulé dans un tube dont les parois absorbent complètement A, trouver quelle quantité de A sort du tube avec B.

(«) JOHN-S. TOWNSEND, P/ul. Mag., t. XLV, 1898.

Par John-S. TOWNSEND.

Traduit de l'anglais par H. BÉNARD.

PhiL Trans. of the Royal Society, t. CXCIII, A, 1900, p. 119- 158.

Introduction.

Plusieurs résultats intéressants en relation avec la Physique molrculaire peuvent s'obtenir à l'aide des coefficients de diffusion irions dans les gaz. Les délerininalions de ces coefficients nous permettent de trouver le nombre de molécules contenues dans m volume donné d'un gaz, et de comparer la charge portée par un it« dans un gaz conducteur à la charge d'un atome d'hydrogène dan> un éleclrolyte. Dans ce mémoire, on a appliqué les principes sur 1er quels repose la théorie de la diffusion mutuelle des gaz à la diffusion des ions produits dans un gaz par l'action des rayons de Roiit^en.

Pour simplifier, considérons d'abord la théorie générale de la cuftductibilité des gaz. J.-J. Thomson a montré que tous les phénoinêan peuvent s'expliquer en supposant que les rayons produisent dan^w gaz des ions qui, en se déplaçant sous l'action d'une force éleclriqaf. donnent naissance à la conductibilité observée. Ouand le gaz a «Hf soustrait à l'inilucnce des rayons, la conductibilité diminue graduelement, et la disparition des ions peut être due à trois causes, dont l'une quelconque peut d'ailleurs être prédominante.

1° S'il y a une force électrique, les ions se déplacent à trav?f> 1* gaz le long des ligues de force et sont déchargés quand ils aUei^Tieni les extrémités de celles-ci.

2° La recombinaison délruit la conductibilité : les ions posilii* et les ions négatifs, en se déplaçant dans le gaz, viennent en conUti et se neutralisent ainsi mutuellement.

3" Les ions se diffusent et viennent au contact des parois du va-^ qui contient le gaz ; c'est ce que nous appellerons V effet des parois

Comme la recombinaison, cet effet se produit en l'absence de toute force électrique et est dû au mouvement d'agitation des ions.

Afin d'illustrer d'une façon simple les principes qu'impliquent les expériences décrites dans ce mémoire, supposons qu'un gaz renfermé dans une sphère métallique ait été rendu conducteur par l'action des rayons de Riintgen. Considérons ce qui se passe quand le gaz a été soustrait à l'action des rayons, en faisant abstraction pour le moment de l'effet de recombinaison. On peut considérer les ions comme constituant un gaz séparé, les molécules de ce gaz pouvant être soit plus grosses, soit plus petites que celles du gaz dans lequel elles sont plongées. Quand un ion vient au contact de la surface de la sphère, il perd sa charge, de sorte qu'on peut regarder le métal comme un corps absorbant complètement les ions. La diminution de la conductibilité produite par la diffusion des ions vers les parois est exactement analogue à l'enlèvement de l'humidité d'un gaz qu'on force à traverser de l'acide sulfurique bulle à bulle. Plus la vapeur d'eau se diffuse rapidement à travers le gaz, plus grand sera le nombre des molécules d'eau qui viendront au contact de l'acide entourant la bulle. Si l'on détermine expérimentalement la quantité d'humidité enlevée, on pourra en déduire le coefficient de diffusion de la vapeur d'eau dans le gaz('). Il serait impraticable d'employer cette méthode pour déterminer le coefficient de dill'usion des ions dans un gaz renfermé dans un grand récipient, car, dans ce cas, la perte de conductibilité due aux parois serait faible en comparaison de celle qui serait due à la recombinaison.

11 est commode d'employer un tube d'une longueur telle que la conductibilité soit réduite à environ la moitié de sa valeur initiale.

O JoHN-S. ToWNSEND, PhU. Afag., I. XLV, 1898.

On verra immédiatement que, si les «^az se diffusent rapideinenllm dans l'autre, une grande partie des molécules du gaz A viendrontaa contact de la paroi du tube et y seront absorbées. Si, d'un autre côl^ la vitesse de diffusion mutuelle est très faible, les molécules de .1 parcourront le tube suivant des lignes droites parallèles â son axe ei il n'en viendra qu'un nombre négligeable au contact de la paroi.

La solution complète de ce problème, en tenant compte d^ Ij vitesse aux différents points d'un rajon du tube, est donnée dans L première Partie. Les résultats des expériences et les conclusions auiquelles elles conduisent font l'objet de la seconde Partie.