IV. — Air : Pression o
fi,.
ii3
VU. — Hydrogène : Pression 3o
mm
0^~ "^^^^^^^^gmA
lOÎO
i4oo
Il 1
\- — Bvdrri^cHius : PresÂoa i"".*i.
rt. ."
r.li 1,33
?j 5.JJ 2,07
LA CONDUCTIBILITE PRODUITE DANS LES GAZ
L'égalité des rapports — et — montre que la conductibilité est proportion-
Ail /Ij
nelle à e*'', d étant la distance des plateaux et a une constante dépendant de la pression et du champ. Dans certains cas, ces rapports ne sont pas égaux, le second étant de beaucoup le plus grand. Ceci se produit dans l'hydrogène pour des champs plus faibles que dans Pair (X et XI). L'auteur réserve l'examen de ces faits et se borne à discuter les effets produits par le choc des ioDs négatifs.
Il lire a de la formule précédente, d'après les valeurs trouvées pour les
rapports — et — (en ne tenant pas compte des valeurs de — plus grandes
/Il n.
que -^Y Les figures 3 et 4 représentent à deux échelles différentes les' ni/
Fig. 3.
courbes — =/( — )* ^n traçant la tangente qui passe par l'origine, on obtient
-(comme on Ta vu dans un Mémoire précédent) la valeur maxima de a qui correspond à un champ donné X lorsqu'on fait varier la pression. Les coordonnées des points de contact pour l'air, l'hydrogène et l'acide carbonique sont respectivement
Si X est constant, et si l'on fait varier la pression pour obtenir le maximum •de conductibilité, la valeur de a sera
et
6,iX 38o
On peut remarquer que ces trois nombres sont sensiblement égaux.
gSo
Si les ions négatifs auxquels nous avons affaire sont les mêmes que ceux qui sont produits dans un gaz par les rayons Rôntgen, les valeurs de 2 doivent être les mêmes dans les mêmes conditions de champ et de pression. Si Ton compare les résultats, on voit qu'il en est ainsi. La comparaison des courbes
Fig. 4.
^îd(
it
Hvdrbaènè
ÇfT
Sd
fO
KX
DO
mo
montre que, toutefois, il existe des différences, surtout pour les grandes
valeurs de— • Cela tient à ce que, dans les premières expériences, les différences de potentiel employées étant trop grandes, d'autres sources d'innisation intervenaient comme nous venons de le voir pour l'ultra-violt'l. La valeur de % obtenue pour les rayons de Honlgen était alors trop élevée. De plu», dans ce cas, Tionisation initiale n'est pas uniforme par suite de la présence de rayons secondaires.
Les courbes correspondantes aux rayons Rontgen sont tracées en trait ponctué pour Thydrogéne et Tacide carbonique. Dans le cas de Tacide carbonique, les deux courbes coïncident pratiquement dans une grande étendue. Pour ne pas compliquer la figure, on n*a pas tracé la courbe de Tair pour les rayons Rontgen; elle se placerait entre les deux courbes air et acide carbonique.
8. Les résultats obteaus avec les plus petites valeurs de ~ sont
suffisants pour amener à conclure que les ions nég:atifs produits par les chocs des ions négatifs et ceux émis par le zinc sous l'influeiice de r ultra-violet, sont identiques aux ions produits par les rayons Rontgen dans le même gaz. Les expériences faites avec Tultra-violel montrent que les ions négatifs produits dans un gaz quelconque par
LA CONDUCTIBILITÉ PRODUITE DANS LKS GAZ. 98 1
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 rayons Rontgen dans un gaz quelconque sont identiquement les mêmes que les ions libérés par Faction 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
— 1> 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 Phil. Soc,, Vol. IX, 1898, part VIII.
982 J.-S. TOWN8BND.
gène. Quand le rapport — est petit, les ions positifs et négatifs
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 agissant
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 Tinfluence d'un accroissement ultérieur du champ, les ions négatifs choqueront les molécules avec une vitesse suffisante pour les dissocier en ions positifs et négatifs. La masse apparente des ions dépend donc du rapport du champ électrique à la pression.
10. Les résultats de ces expériences jettent quelque lumière sur la 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 détachées 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 alternatifs rapides doit être due à ce que les* ions traversent de grandes 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.
LA CONDUCTIBILITÉ PRODUITE DANS LES GAZ. 983
lans Taride carbonique, la condurtibililé doit provenir de la producion d'ions négatifs pelils. Je continue en ce moment les recherches ivec d'autres gaz et vapeurs pour en obtenir quelque preuve supplénenlaire, et l'on peut s'attendre à ce que de semblables phénomènes »e montrent avec d'autres gaz composés.
SUR LA CONDUCTIBILITÉ PRODUITE DANS LES GAZ
