IV. — Air : Pression o

v,oo

ii3

Vif. — Hydrogène : Pression 3o

mm

lO'jo 70,2 101,5 144 ',44 1,43

/ij.

loi ,5

i4oo III 275 1) 2,48 » 1730 208 990 ') 4,75 »

une telle comparaison aux ions produits par d'autres méthodes, il faudrait connaître complètement les mobilités «/, et c'est seulement dans un petit nombre de cas qu'elles ont été déterminées.

E. Rutherford (*) a donné pour la valeur de la mobilité dans l'air à la pression atmosphérique des ions produits par les rayons ullnviolets, la valeur i*^™,5 par seconde. Si nous prenons la moyenne J»^ valeurs de K trouvées dans ce cas pour Tair sec et l'air humide, od .

Ne = i,ia X io*<*.

L'effet de l'humidité de l'air sur la mobilité n'a pas été étudié, de sortf que nous ne pouvons espérer une concordance meilleure avec la valeur de NE dans l'électrolyse.

A. -P. Chattock (*-*) a mesuré la mobilité des ions produits par l'aigrette. Les valeurs données sont respectivement i'^",3- parserondf et i*^"*,8o par seconde pour les ions positifs et les ions négatifs D'autres valeurs, inférieures à celles-là, ont aussi été obtenues et s'accorderaient mieux avec les valeurs trouvées pour les coefficient^ de diffusion, mais l'auteur les considère comme moins dignes de confiance, par suite d'erreurs expérimentales.

La disposition de l'appareil employé pour la mesure des mobilités était tel que la pointe n'était pas entourée d'un tube étroit, de sorte qu'on peut prendre les valeurs les plus élevées trouvées par nous [wur le coefficient de diffusion pour correspondre aux valeurs des mobilités données ci-dessus ; on obtient ainsi

\e = 1,66 X io'<^ pour Jes ions positifs. Ne = 1,46 X io'<> pour les ions négatifs.

Ces résultats sembleraient indiquer que quelques-uns des ion-iOQl une charge double, mais on ne peut pas attacher une grande importance à ces nombres, puisque les coefficients de diffusion montrent de façon évidente que les ions produits par l'aigrette ont des dimensions différentes suivant le dispositif de l'appareil au voisinage Jt'l<» pointe. Pour arriver à une conclusion définie en ce qui concerne li> charges, il faut nécessairement mesurer u et R pour des ions produits dans des circonstances identiques. C'est ce que l'on pournit faire avec l'appareil que j'ai employé pour la détermination des coef-

(*) Proceed. Cambr. phil. Soc, t. IX, 1898. Mémoire traduit dans ce Recueil. <>) Phil. Ma g., t. XLVIII, 1899, p. 407.

fîcients de diffusion, et j'espère pouvoir mesurer les mobilités de façon à obtenir une détermination exacte de Ne.

Cette méthode de comparaison entre la charge d'un ion dans un gaz et celle d'un ion dans un électrolyte présente une grande importance, puisqu'elle nous démontre de façon évidente la nature atomique de l'électricité.

Les résultats indiquent qu'il y a identité entre le minimum de divisibilité de la charge électrique dans les liquides et dans les gaz.

Les méthodes employées jusqu'à présent pour la détermination de la charge en unités absolues s'appliquent à des ions produits dans des gaz humides, et, comme toutes les mesures sont basées sur la vitesse de chute d'un nuage, on ne peut guère en attendre une grande précision. Les résultats montrent que la charge est du même ordre pour les ions obtenus par différentes méthodes. J.-J. Thomson a mesuré les charges portées par les ions que produisent les rayons de Rontgen ( * ) et la lumière ultra-violette (*). Ces valeurs sont à peu près les mêmes, comprises entre 6x io~*® et 7 X lo""*® unité électrostatique. Elles ne diffèrent pas beaucoup de celle, 5 x lo""*®, que j'ai obtenue (^) pour la charge des ions dans les gaz chargés produits par l'électrolyse.

Si l'on admet l'identité de la charge dans tous les cas, on doit supposer que ce sont les variations de la masse de l'ion qui produisent les différences observées pour les coefficients de diffusion. Mac Clelland (*), en mesurant les mobilités des ions produits par l'arc ou par des fils métalliques incandescents, a trouvé que la masse de l'ion dépend dans une large mesure des circonstances dans lesquelles s'effectue Fionisation. Les mobilités subissent de grandes variations pour de faibles différences de température, ce qui prouve que la masse de l'amas qui se forme autour d'un ion est très variable. Non pas que les rayons de Runtgen ou les substances radioactives aient une action sur l'air, qui modifie sa tendance à se réunir autour d'un ion chargé, mais il se peut que l'ionisation soit produite de diverses façons par les différentes espèces de rayons, de sorte que les masses ne soient pas identiques. Dans les décharges par l'aigrette dans l'air, il se produirait des actions tendant à grossir les dimensions de l'amas. Par exemple, les composés oxygénés de l'azote produits pourraient,

(») Phil, Afag., t. XLVI, 1898.

(') Phil. Mag., t. XLVIII, 1899.

(3) Phil. Mag., t. XLV, 1898.

(*) Proc. Camb. phil. Soc., t. X.

J.-S. TOWNSBND.

Si les ions négatifs auxquels nous avons affaire sont les mêmes que ce» qui sont produits dans un gaz par les rayons Rôntgen, les valeurs de s doivetit être les mêmes dans les mêmes conditions de champ et de pression. Si Foa compare les résultats, on voit qu'il en est ainsi. La comparaison des coarbes

Fig. 4.

lil^

ci^

it

ffydrôçê

/ig

Lr?-

flC

fO

DO

noo

fiOO

Ml

montre que, toutefois, il existe des différences, surtout pour les grandes

valeurs de — • Gela tient à ce que, dans les premières expériences, les différences de potentiel employées étant trop grandes, d'autres sources d*ioiiis»tion intervenaient comme nous venons de le voir pour rultra-violet. Lavaletir de a obtenue pour les rayons de Rôntgen était alors trop élevée. De pli^ dans ce cas, Tionisation initiale n*est pas uniforme par suite de la pre>eace de rayons secondaires.

Les courbes correspondantes aux rayons Rontgen sont tracées eo trait ponctué pour l'hydrogène et l'acide carbonique. Dans le cas de l'acide carbonique, les deux courbes coïncident pratiquement dans une grande étendoe. Pour ne pas compliquer la figure, on n'a pas tracé la courbe de Tair pour ks rayons Rontgen ; elle se placerait entre les deux courber air et acide carbonique.

8. Les résultats obtenus avec les plus petites valeurs de — sont

suffisants pour amener à conclure que les ions négatifs produits par les chocs des ions négatifs et ceux émis par le zinc sous Finfluencc de Tultra-violet, sont identiques aux ions produits par les ravons Rontgen dans le même gaz. Les expériences faites avec Tultra-mlel montrent que les ions négatifs produits dans un gaz quelconque par

le choc des ions émis par le plateau de zinc sont identiques à ces ions émis par le zinc. Par conséquent, les ions négatifs produits par les rajons R()ntgen dans un gaz quelconque sont identiquement les mêmes que les ions libérés par l'action de Tultra-violet sur le zinc.

Nous sommes aussi conduits à conclure de ces expériences que ces ions négatifs sont petits par rapport aux molécules des gaz. Une molécule de gaz fait quatre fois plus de collisions qu'un ion négatif en traversant la même épaisseur de gaz sous la même pression. De plus, la propriété qu'ils possèdent de produire de nouveaux ions ne doit pas appartenir aux ions positifs dans les mêmes conditions de champ et de pression. Ces propriétés de l'ion négatif montrent qu'il doit être petit par rapport à la molécule d'hydrogène, à la fois au point de vue de la masse et des dimensions linéaires.

9. La dimension de l'ion négatif, soumis à l'action de champs faibles, peut s'estimer d'après les mesures de diffusion ou de la vitesse qu'il prend sous l'influence d'une force électromotrice. En déterminant cette dernière dans l'air, Rutherford ( ' ) fit des expériences sous des pressions variant de la pression atmosphérique à 34"™. Aux plus basses pressions, un champ d'environ 5o volts par centimètre était

employé, de sorte que la valeur de — était plus petite que 2. Les

résultats des recherches de Rutherford montrèrent que les ions négatifs sont tous de même grosseur, dans cette étendue de pressions, et sont gros par rapport aux molécules.

D'un autre côté, on peut voir, d'après les expériences décrites dans cette Note, que les ions dans Thydrogène à 67"'" de pression ont une masse petite tant qu'ils sont soumis à un champ de 1760 volts par centimètre, puisqu'ils en produisent d'autres par chocs. D'après

la théorie et les expériences qui montrent que a =/?/( — )> il est à

supposer que les ions négatifs resteraient de faible masse à toute pression et en produiraient d'autres par collision, si le champ électrique était suffisamment grand. Ceci découle immédiatement du fait

que la vitesse au moment du choc dépend de la valeur de — •

Il résulte de ces recherches que, lorsque des ions sont produits dans un gaz, les ions négatifs sont d'une grosseur déterminée, indépendante du gaz et petite par rapport à celle des molécules d'hydro-

(») E. Rutherford, Cambridge Phit. Soc., Vol, IX, 1898, pari VIII.

gène. Quand le rapport — est petit, les ions positifs et négaLîf«

acquièrent rapidement les propriétés de masses grandes par rapport aux molécules, effet que Ton attribue ordinairement à la formation d'un cortège de molécules autour des ions. Si le champ ag;îssanl

sur le gaz croît, et que le rapport — dépasse une certaine limite.

quelques-unes des collisions entre les ions et les molécules seront suffisamment violentes pour empêcher la formation d'un cortège de molécules autour des ions. Sous l'influence d'un accroissement ultérieur du champ, les ions négatifs choqueront les molécules avec une vitesse suffisante pour les dissocier en ions positifs et négatifs. Là masse apparente des ions dépend donc du rapport du champ électrique à la pression.

10. Les résultats de ces expériences jettent quelque lumière sur h constitution de la molécule. Nous sommes conduits à conclure qu'il est possible de détacher de la molécule d'un gaz une particule qui est petite, au point de vue de la masse et des dimensions linéaires, par rapport à la molécule d'hydrogène, et que les particules détachée* des molécules de différents gaz sont identiquement les mêmes.

Le professeur Thomson a montré précédemment ( * ) que la masse d'un ion négatif provenant d'un plateau de zinc est petite par rapport à celle de la molécule d'hydrogène. La méthode qu'il a employée n'invoque aucune des hypothèses admises dans les présentes recherches.

Un nombre considérable de phénomènes, liés à la décharge électrique dans les gaz, peuvent être expliqués, d'une manière générale, en prenant en considération les propriétés physiques de ces ions négatifs. Ainsi, on peut rendre compte de certains effets de variation de pression, du champ électrique et de la distance des plateaux. De même, la haute conductibilité des gaz sous l'action de champs alt«»rnatifs rapides doit être due à ce que les ions traversent de grande> distances avant de se décharger sur les électrodes. Il y a, toutefois, bien des phénomènes pour lesquels ces propriétés physiques ne fournissent aucune explication : telle l'apparition aux électrodes des constituants des gaz composés.

Les expériences faites avec la lumière ultra- violette montrent que.

(*) J.-J. Thomson, Phil, Mag , décembre 1900.

dans l'acide carbonique, la conductibilité doit provenir de la production d'ions négatifs petits. Je continue en ce moment les recherches avec d'autres gaz et vapeurs pour en obtenir quelque preuve supplémentaire, et l'on peut s'attendre à ce que de semblables phénomènes se montrent avec d'autres gaz composés.