Mobilité des ions
On peut facilement déterminer la vitesse avec laquelle les ions positifs et négatifs se déplacent dans un champ donné. La figure 3 représente l'appareil employé.
A. est un tube cylindrique de o*"", 85 de rayon, avec deux électrodes B et C placées l'une au-dessus de l'autre suivant l'axe du tube, ayant toutes les deux 6*^™, 5 de longueur et o'^'",2 de diamètre. Ces électrodes sont isolées et supportées par des bouchons d'ébonite. Pour empêcher le dépôt d'humidité à la surface de l'ébonite de compro-
M" CLELLAND.
mettre l'isolement, on donne à ces bouchons la forme indiquée sur la figure, de sorte que la surface isolante n'est pas exposée directement au courant gazeux.
Un tube T met le cylindre A en communication avec une trompe à eau P. La trompe est reliée par un tube en verre ^, comme l'indique la figure, à un grand flacon de verre V, qui est muni en outre de deux
Fig. 3.
Terre
tubes a et 6, le premier dépassant à peine le bouchon, l'autre plongeant jusqu'au fond du flacon. L'eau et l'air aspirés entrent par c, et le robinet dont a est muni peut facilement être réglé de façon que le flacon reste à moitié plein d'eau, l'eau s'échappant par bel l'air par a. On le maintient tel pendant une expérience; puis, en fermant a et en déterminant le temps que le niveau de l'eau dans V met à descendre de quelques centimètres, connaissant la section du flacon, on en déduit le volume d'air aspiré à travers A en un temps donné. Connaissant la section de A et aussi la température en un point déterminé de l'intérieur de ce tube, on en déduit la vitesse du courant gazeux en ce point. La température est obtenue en enlevant le manchon d'ébonite et en introduisant un thermomètre.
A est relié à la terre, G chargé à l'aide d'accumulateurs et la vitesse de déperdition mesurée comme précédemment. C est chargé à un potentiel suffisamment élevé pour assurer la décharge complète du gaz. La vitesse de déperdition de C est ainsi déterminée : i** quand B est relié au sol ; 2° quand B est chargé à un potentiel tel que la vitesse de déperdition de G soit à peu prrs diminuée de moitié. Ces deux déterminations permettent de calculer la mobilité des particules char-
SUR LA CONDUCTIBILITK UES GAZ CHAUDS BXTIlAITS DES FLAMMES. 5l9
gëes. Les ions de signe contraire à la charge de l'électrode B, contenus dans une partie de la section du tube, sont déchargés par B ; la surface ainsi déchargée est donnée, comme on l'a vu, par
On peut déduire p de la vitesse de déperdition de C dans les deux cas mentionnés; connaissant v\ vitesse du courant gazeux, l'équation précédente donne la mobilité v de Tion.
Dans la pratique, V est choisi de façon à diminuer de moitié environ la vitesse de déperdition de C. On peut vérifier la valeur de »^, ainsi calculée, en cherchant quelle valeur de V est juste suffisante pour annuler la conductibilité au niveau de C.
Cette méthode a donné une mobilité de
o*",jt par seconde.
Ce nombre résulte d'un très grand nombre d'expériences concordantes au j^. La vitesse v a varié de i5*"" à 3(>*^"' par seconde, et le potentiel V de l'électrode B, de i à 4 volts.
Lne autre série de déterminations de la mobilité de l'ion a été faite avec un tube de plus grand rayon (^i = 4*'")^ ^^ dL\ec deux électrodes, l'inférieure B ayant une longueur de 43*^"' et un rayon de o*^", 4- La vitesse du courant d'air était mesurée à l'aide d'un anémomètre adapté au tube. Une détermination de cette deuxième série a donné :
Déperdition de G :
200 divisions en ii secondes, quand Bêlait au potentiel., o
aoo » i8 >> . » .. 4o volts
Vitesse du courant d'air au niveau de B v' =. 122'"" par sec.
Gela donne, pour la mobilité,
o*™,'2"2 par seconde.
L'accord entre les résultats des deux séries d'expériences est aussi satisfaisant qu'on pouvait l'espérer, étant donnée la nature des expériences.
Toutes ces déterminations de la mobilité des ions ont été faites très peu de temps après que le gaz avait quitté la flamme et alors que sa température était d'environ 200" G. Ceci est important, ainsi que des recherches ultérieures l'ont montré.
5ao m"" olelland.
Cette mobilité est très inférieure à celle trouvée pour les ions des gaz rœntgenisés ( ' ).
Si Ton regarde la charge de Tion comme invariable, on doit supposer que, dans le cas actuel, l'ion chargé a groupé autour de lui un certain nombre de molécules neutres qui augmentent sa masse, sans accroître sa charge, diminuant ainsi sa mobilité. Nous n'avons pas de données suffisantes pour déterminer la dimension de la particule chargée, même en admettant qu'elle porte la charge atomique, car cette particule est si petite que les équations du mouvement visqueux ne s'appliquent pas.
4. — Différences de mobilités entre les ions des deux signes.
Quand on charge les deux électrodes B et C d'un certain signe, puis, dans une autre expérience, du signe contraire, on trouve que la mobilité des ions négatifs est environ i,i5, celle des ions positifs étant prise pour uniié.
Cette inégalité des niobilité> explique Texpérience suivante ( Lord Kelvin) : Si l'on aspire le gaz qui vient de la flamme par un tube mis à la terre à travers une boite métallique isolée, reliée à rélectromètre, et remplie d'un tampon d'ouate peu serré, la boite prend une faible charge négative. Si, maintenant, les gaz ont passé auprès d'une électrode soumise à une force électromotrice alternative (insuffisante pour arrêter tous les ions), les ions négatifs qui vont plus vite sont déchargés en plus grand nombre, et la boite se charge positivement.
^. — Variations de la mobilité des ions.
La mobilité des ions, très peu altérée à petite distance de la flamme, décroit très vite quand on s'éloigne des parties chaudes de la flamme. On aspire le gaz à travers un tube où sont disposées plusieurs électrodes à difl'érentes distances de la flamme. On détermine pour cli«icune la mobilité des ions et la température.
Dislance
Mobilité
de l'exlrémité
en
centimètres
de la flamme.
Tel
mpérature.
par seconde.
roi
iTïo
o,ii
io5
Même résultat avec la flamme de CO substituée à celle du gaz d'éclairage. 11 semble donc qu'il y ait, dans les parties froides, condensation rapide sur Tion de quelque substance neutre qui n'est pas H*0.
(*) RuTHKRFORD, PIUL Mag., novembre 1^*97, Mémoire traduit dans ce Recueil.
