EFFET DE LA PRESSION

La théorie de la diffusion mutuelle des gaz montre que le coefficient de diffusion est inversement proportionnel à la pression totale des deux gaz qui se diffusent. Cette loi a été confirmée par les expériences de Loschmidt et autres ( * ).

Les résultats donnés dans la seconde Partie montrent que la loi peut s'étendre au cas 011 Tun des gaz consiste en ions. La pression exercée par les ions est tellement faible qu'elle ne peut contribuer à la pression totale que pour une fraction infime, non mesurable. La pression totale est donc, dans ce cas, la pression du gaz dans lequel les ions se diffusent, et nous voyons que, entre les pressions <j-2"»™ et 200""'

(* ) Voir O.-E. Mkyer, Die kinetische Théorie der Gase, Cliapitre VIII ou L. Bolti- MANN, Leçons sur la théorie des gaz, i'* Partie.

LA DIFFUSION DBS IONS PRODUITS DANS l'AIR 967

de mercure, la vitesse de diflTusion est inversement proportionnelle à la pression.

On en conclut que les dimensions d'un ion ne changent pas quand la pression varie entre ces limites.

Ions produits par des méthodes variées.

Les expériences de diffusion montrent que les ions produits parles rayons de Rtintgen, par les substances radioactives et par les rayons ultra-violets ont à peu près les mêmes dimensions et sont soumis aux mêmes changements sous Faction de l'humidité. Le Tableau suivant des coeflicients de diffusion des ions dans l'air montre qu'il y a des différences, dans les différents cas, plus grandes que celles que des erreurs expérimentales pourraient expliquer.

Coefficients de diffusion des ions produits dans l 'air

par différentes méthodes.

Air sec. Air humide.

Ions Ions

Méthode. positifs. négatif:». positifs, négatifs.

Rayons (le Rônlgen 0,028 o,o43 o,o32 o,oi5

Substance radioactive o,o32 o,o43 o,o36 0,041

Rayons ultra-violets » o,o43 » 0,037

Déchar<^e par l'ai tirette ) ' *1

Nous examinerons d'abord les valeurs relatives des charges des ions dans les différents cas.

On a vu {voir Mémoire précédent) que si la mobilité u de l'ion et le cocfricieot de diiïusion K sont déterminés, on peut comparer la charge e d'un ion et la charge E d'un ion hydrogène dans l'élcctrolyse, car on a

-. 3 X iqI^u

Ne = T7

^l, d'autre part,

NE = 1,22 X io»o.

On a déjà vu de cette façon, dans le cas des rayons de Rr»ntgen, que la charge portée par les ions des deux signes est, dans tous les cas, à très peu près identique à la charge E, les différences n'étant pas supérieures aux erreurs expérimentales possibles. Pour étendre

gfyS J.-8. TOWNSEND.

une telle comparaison aux ions produits par d'autres méthodes, il faudrait connaître complètement les mobilités u, 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 Tair à la pression atmosphérique des ions produits par les rayons ultraviolets, la valeur l'-'^'yS par seconde. Si nous prenons la moyenne cle> valeurs de K trouvées dans ce cas pour Tair sec et l'air humide, on a

Ne =1,12 X io*o.

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

A. -P. Chattock (-) a mesuré la mobilité des ions produits par l'aigrette. Les valeurs données sont respectivement i*^™,3^ par seconde et i*^"',Po 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 coefficients 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 pour le coefficient de diffusion pour correspondre aux valeurs des mobilités données ci-dessus ; on obtient ainsi

Ne = 1,66 X io*o pour les ions positifs. Ne = i,4<> X lo**» pour les ions négatifs.

Ces résultats sembleraient indiquer que quelques-uns des ions ont 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 de la pointe. Pour arriver à une conclusion définie en ce qui concerne les charges, il faut nécessairement mesurer u et K pour des ions produits dans des circonstances identiques. C'est ce que l'on pourrait faire avec l'appareil que j'ai employé pour la détermination des coef-

(^) Proceed. Cambr, phil. Soc., t. I\, 1898. Mémoire traduit dans ce Recaeil. <•) Phil, Ma^,, t. 3CLVIII, 1899, p. 407,

ficienls 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 j 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 lésions 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 6 X io~*® et 7 X io~*" 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 fds métalliques incandescents, a trouvé que la masse de l'ion dépend dans une large mesure des circonstances dans lesquelles s'effectue Tionisation. Les mobilités subissent de grandes variations pour de faibles différences de température, ce qui prouve que la masse de Tainas qui se forme autour d'un ion est très variable. Non pas que les rayons de Rontgen 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 Fionisation 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. Mag., t. XLVI, 1898.

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

(') Phil. Mag., t. XLV, 1898.

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