DE L'AIR ET DES VAPEURS SALINES

Par Harold-A. WILSON.

Traduit de l'anglais par Edouard SALLES.

Philos, rram.f t. CXCVII, 1901, A, p. 4«-^ à ^\i.

.... Nous allons maintenant considérer le calcul de l'énergie requise pour ioniser le gaz conducteur, en parlant de la variation de conductibilité avec la température. L'ionisation a pratiquement lieu dans une couche mince, proche de la surface de platine, et le nombre d'ions, dans cette couche, dépendra à la fois de la vitesse avec laquelle ils sont formés et de la vitesse avec laquelle ils se recombineront. Afin d'effectuer ce calcul, la vitesse de production des ions sera considérée comme fonction de la température et de la concentration du gaz dans cette couche. A une température constante quelconque, si C est la concentration du gaz et G' celle des ions positifs et négatifs supposée égale, nous avons

où a est une constante, et nous supposerons qu'une molécule du gaz se dissocie en deux ions.

Le cas est évidemment analogue à la dissociation de Az^O* ou aAzO^, et l'équation ordinairement employée pour représenter la variation de la dissociation avec la température peut s'utiliser ici; nous aurons donc ( * )

où q esl la chaleur développée lorsqu'une molécule-gramme du gaz

( • ) Van't Hoff, Leçons de Chimie physique. Vol. I.

lOgfi HAHOLD-A. WILSON.

est formée par reconibinaison d'ions, et x la fraction du ga^ disscici»^ à la température absolue T; q est supposé exprimé en ^alo^ie'^ ei considéré comme constant entre T, et To.

Si X est pelil, Téquation devient approximatîvemenl

Quand le gradient potentiel est faible, le courant est êj;al '^ A/i(A'i + Xr2) où n est le nombre d'ions négatifs et positifs daD> le gaz par unité de volume de la couche, k\ et kn les \ile>serespectives des ions positifs et négatifs, A une constante: k^ el X; varient avec la température, étant probablement proporlionneU ^ une puissance peu élevée de la température absolue, par «»xeinple \è racine carrée dans de faibles écarts de température.

Ainsi, à des températures voisines de looo^C., k^ et k^ peuvenl être pris comme constants dans de faibles écarts de température sans erreur sérieuse, de sorte qu'avec une force électroniotrice faible 1^ courant est proportionnel à /i, et n est proportionnel à x <|uand j: e>i faible. Ainsi, dans la formule

pourvu que T| et To soient pris très voisins l'un de l'autre, nous

pouvons remplacer f — ) par le carré du rapport des deux courants

obtenus à T| et Ta.

Le Tableau suivant donne les valeurs de q obtenues en partant \\v\ diagramme n° 8 (* ) (Jlg* i) :

lOOO

ii5o

i3oo

vx^o

Ainsi <7, pour 1 molécule-gramme d'air, est d'environ ëoooo'** entre 1000" C. et i3oo"C.

(') Cctle courbe a été prise en étudiant la variation du courant avec la leinp^^ture avec une force électro motrice de 4^ volts. Le dispositif expérimental était Ir même que dans le Mémoire précédent, avec celle simplification que le même gakinomètre pouvait être utilisé pour mesurer le courant entre le tube de platine et l'électrode, ou pour déterminer la température au moyen d'un couple thcrmo-électriqse

SUR LA CONDUCTIBILITK KLKClHIOtK 1»K I. AIR KT DES VAPRL'HS SAMNES. IO97

Si nous considérons les charges porU^es par les ions comme égales à celles des ions produits par l'électrolyse des solutions, nous pouvons alors avoir une évaluation de la chule de potentiel à laquelle doit

•If:. I.

am^

Pér^

tr

ISOO^C

Température

être soumis Tion pour ioniser une molécule d'air. Il faut y. 6 x lo* roulombs pour électroljser i molécule-gramme d'une substance quelconque; par conséquent, la chute de potentiel nécessaire sera de

(>0 OOO X f\'l X lO""'

9,() X m» X lo"

•2,6 volts.

L'énergie mise en liberté dans une solution quand une moléculeg^ramme d'eau est formée en parlant des ions H et OH, est connue pour être environ i r ooo'"', et quand l'ozone O' est décomposé en oxygène 3o OOO**"' sont mises en liberté. Il est intéressant de noter que cette énergie dans les deux cas est du même ordre de grandeur que celle calculée pour ioniser Tair.

Rutherford a déterminé, d'une part, la quantité d'énergie absorbée sous forme de rayons de Rimtgen par un volume donné d'air, et, d'autre part, le nombre d'ions produits dans le même volume par les rayons; de ces données il a déduit Ténergie nécessaire pour ioniser une molécule d'air à la température ordinaire; son résultat, exprimé en volts et multiplié par la charge portée par l'ion, est donné par \v

1098 HAROLD-A. WILSON. — SUR LA CONDUCTIBILITÉ ÉLECTRIQUE DE l'aIR, ETC.

nombre 170, nombre environ 70 fois supérieure celui que j*ai obtenn à des températures supérieures à 1000". Il est probable que, djns l'expérience Ju professeur Rutherford, la plus grande f^artie de> rayons de Rontgen absorbés par Tair n'était pas employée à produire des ions.

Si nous supposons que l'énergie requise pour ioniser une molécul** est due à l'attraction électrique entre les deux charges, il est alors facile de calculer la distance qui les sépare avant que la molécule soit ionisée.

Si e esl la charge portée par l'ion et /• la distance requise.

3oo ~" r

et, d'après J.-J. Thomson (M,

e = 0 X io-*<> unités E.S.,

ou

r •= y XIO-* cm,

Ce noinl)re est du même ordre de grandeur que le rayon d'actî^il*' moléculaire dans les liquides à la température ordinaire. I^ profp«»seur Townsend (^) a montré que la chute de potentiel nécessaire pour que l'ion ait une énergie suffisante pour ioniser une molécule d'air à la température ordinaire est probablement moindre que 5 volts., et supérieure à i volt. Mon résultat, 2,6 volts pour l'air à des temperatures supérieures à 1000" C, est, par suite, presque le même qui* celui de Tovvnsond, en dépit de la grande dilTérence entre les températures où SOS expériences et les miennes ont été faites.

(») Phil. Mai(.y décembre 1898.

(*) Conductibilité produite dcuis les gaz par le mouvement des ions charges négativement {Phil. Afag.y février 1901).