SUR LES NOYAUX DU CONDENSATION PRODUITS DANS LES GAZ. IO

Le cylindre de verre B (diamètre intérieur = 2*", 7) est fermé à sa partie inférieure par un bouchon de caoutchouc, au centre duquel passe un tube de verre C de 1*^™ environ de diamètre, muni à sa partie supérieure d'une portion élargie qui sert de guide au léger flotteur en verre P, glissant librement sur elle. Le flotteur est fait d'un tube d'essai à parois minces, dont l'extrémité ouverte a été coupée normalement aux génératrices, et rodée avec soin. Sa partie inférieure est toujours immergée dans le mercure qui remplit le bas de B, ce qui sépare complètement le gaz en A et dans la partie supérieure de B, de l'air enfermé en P. Le diamètre extérieur du flotteur a a™"* de moins que le diamètre intérieur de B; il y a ainsi, tout autour des tubes, un espace libre de i™". Quand le robinet Ti est ouvert et que l'espace P communique librement avec l'atmosphère, le flotteur monte jusqu'à ce que la pression en A ne diffère de la pression atmosphérique que d'une quantité presque négligeable, dépendant de la différence entre le poids du flotteur et le poids du mercure déplacé par la portion immergée de ses parois.

Si maintenant on coupe la communication avec l'atmosphère (en fermant T») et si l'intérieur du flotteur est mis brusquement en relation avec l'espace vide F au moyen de la soupape V, le flotteur est poussé vers le bas jusqu'à ce qu'il frappe le caoutchouc, contre lequel il demeure hermétiquement appliqué par la pression de l'air au-dessus de lui. Le mercure reste pratiquement en repos, pendant que la mince base du flotteur se fraie un chemin à travers sa masse.

Si en ou\Tant de nouveau Ti on admet l'air au-dessous du flotteur, ce dernier revient à sa position initiale, et l'on peut répéter aussi souvent qu'on le désire la même détente. Pour régler une détente de grandeur donnée, on ouvre Ta pendant que le flotteur est en contact avec le caoutchouc, c'est-à-dire dans la position qu'il occupe immédiatement après la détente. Le réservoir à mercure R est alors fixé à un niveau tel que la pression en A, indiquée par le manomètre, soit en dessous de la pression atmosphérique de la quantité voulue ; on ferme alors T2 et l'on détermine l'ascension du flotteur en ouvrantTi.

Si B est la pression barométrique, la pression du gaz avant la détente est

p, = B -h /n — TT,

où ir représente la pression de la vapeur à la température de l'expérience et m la pression nécessaire pour maintenir dans le mercure le bord du flotteur (on mesure m, qui s'élève à i""" ou 2""" de mer-

f'.-r. Hl. JriL-rt-T

«Mfw|#'%v^u« 4^, lui e^t en cr>iiimiicu«-.itii>a iv-«* / *niiii*fliir^!?» .

H iiirrrurr i'i HÎr lilirc qu^incl fin Ta mis ea r>*^iièCit . a. *-;'-• Av^uâli (Miiitnirtir)n prr*(V'(liînUf.

I«(* nippdrl (In voliiiiir final an \r>lume iuîual«i;i ricr ■'^ -^ii ifck«^ lio^lc v%\ applinihh;)

Il faut rraiarqnri* «pie Pa n\^sl pas la pre>sîoB ^n fli»>aii^^î *:« Ldèloulo !i*acho\c, mais api't'S (pu» la température;» r^fwi-i^ s* ^ikaj-im-

liulw

i«ouuuo la pivsîiioii initiale P|, dans ce* e^pTrî^cu-i^s, «^-st t»:i«jo«is uppiwuiiaùvomeiii é^ale à la pression atuKtspfa«fri«|iir'. il ?=iiffitdaB> bu^u vlo^ Cil* ilc ptviuliv P| - Pj on p, rommt- iii»^uiv- ^ U 3rl?Dle, vu\x ^wt^v uhIui tiiUK

I\hivv|Wo Tvmi «il. |uir exemple,

r, l\ sUmI èliv e^al à ixV"' iW. mercnrc si la pression barométrique

x^ 'Ksv'- v-l U lem|H^ratuiv i »")"(].; et si la pression barométrique re>le

X N uuM^xv^ ouhv '^ iv**^*" et -So'""\ et la température entre lo* et sô'C,

\\ V. \^^\\\' U m%^Me détente sera toujours compris entre i4*^"-4 ^^

Ou uuusUut le iiii* dont ou veut charger l'appareil en ou\ninlle ^vd^u. î 1,. ot eu uiett<MU un tube latéral fixé à la cliand>iv à conden- ^.Uiow e^x ^«l.uu^i <A\tv une tixuupe à eau, de manière à faire passera iKiNevv I app.uN d un ox^niMut île ^az à faible pression, i Pendant cette ''pei.nuMx il iAxxi u.Uni^dbMuent UKiinlenlr sous le Uolteur 1 une pression avN, j LoMx^ is>nr empêcher tpn* le mercure ne s'élcxe en B.) Le \x\\h' l.ihrd on( «unuMc nocIIi\ et (piand on a produit assez de i:az |"»ui' amrnrr l,i pix wion à èli^* très \oisinr de hi |)ression alnjosphé- "«|nt\ on \\\u\^^ \\

ïSI II LE< N0\AIX I)i: COXIIE.NSATION PBODUITS DANS LKS GAZ. I081

Les robinets T2 et T3 sont lubrifiés avee de l'eau seulement et proléj;és par des eoupelles de inereure. Le mercure en B, aussi bien ^ue celui (|ui couvre le bouchon de caoutchouc sur lequel V est monté, e^t séparé du gaz de Tappareil par une couche creaii distillée.

Dans la plupart des expériences où il fallait une forte détente Tappareii avait la forme décrite ci-dessus. Mais beaucoup d'expériences Uir Tair ont été faites avec un appareil à détente send>lable à celui qui *st décrit dans les Cainb. Phil. Soc. Proc, (loc. rit.). Dans ce derlier le llotteur enfonce dans l'eau, et non dans le mercure, et occupe oute la largeur du tube extérieur comme un piston, au lieu d'être ^uidé par un tube intérieur. Le seul avantage de la première forme *st l'absence de tout risque de contamination du gaz de l'appareil par lair qui peut pénétnîr par dissolution ou diffusion dans Teau où le ilotleur fonctionne, (^'appareil à m<;rcure est également propre à faire les expériences avec des liquides autres que Teau ; cependant, <le lelles expériences n'ont pas encore été faites.

Ces deux formes d'appareils donnent des résultats presque idenliques à ceux qu'a fournis l'appareil employé dans les premières expériences (M. 11 ne semble pas résulter d'erreur appréciable de la ilépression du caoutchouc quand il est frappé par le flotteur, ou de la (piantilé de mouvement accpiiscî par Tair dans la partie étroite du tube.

L'oxygène em|)loyé dans les expériences était préparé par calcinalion du permanganate de potassium: l'IiMlrogène était dégagé du jalladium qui a>ait été chargé au pn'^alabh* du g.iz obtenu par le zinc 't l'acide sulfurique purs, et lavé dans une solution d(» permanganate le potassium a\ant d'atteindre le palladium. Le gaz carbonicpie était >btenu en chauffant le carbonate monopotassique. Dans tous les cas appareil producteur du gaz a\ait été soudi'* à l'appareil au moyen du "halumeau.

3. Noyaux produits par les rayons X. l/aciion <lt> oes rayons no modifii' jas la valeur limite <le la détente capable d'amener la eondcnsation dans l'air, 'oxygène on le gnz rnrbonique ; elle an^mente seulement le nombre des noyanx; a grosseur de ces derniers ne semble pas augmenter avee la durée d'exposition: lenr nombre diniiiiue 1res rapicb^nent quand on a coupé le courant, inais ils mettent quelques secondes à disparaître complètement.

4. Noyaux produits par les rayons uraniques. ~ La détente nécessaire

( « ) F/iil, Tranx, (loc. cit.).

p*9ar pr^^luir^ U c**n<1«?n«^tîoD flan?> l'hydrogène, qui est supérieure à f.3 en l'ab^enc^ «J<r* ra\i»n«. s'abai?>^ à i .aSî en leur présence. L'effel ties rayons umnique> *iir rh\dr«»i:én»- ''omnie *ur l'air e^l i«l«*nliqu«* à celui des rayons X.

5. Nojatax produits par la lainière oltra-Tiolette. — Ils diffèrent des prècèd#»nt*. Si rillumination o*l ft«rte et prolongée, ils peuvent dc\enir as^ex «^ro* p-tur dilTu^er !a lumière et pr«>du'rede* brouillards même sans détente el 4iâu^ l'air non saturé: leur action, nulle sur la vapeur d'eau pure, semble e\i;;er p'^ur >e pro«luire la présr*nr^ de rt»\y;:ène. ce qui conduit à attribuer leur croi«'Sanc«* à une modili-^ation chimique « formation d*eau oxygénée, par e\emple : dan« rh\drii::i-nr humîdf. il ne se produit de brouillards que par détenl»:.

f». Nojaux produits par la lumière solaire. — Ils ne sont captés que par une forte détente de l'ordre de celles qui détermineraient la condensation ^ur le« iioyau\ pro^luit^ par les ravons \ ou le< rayons uraniques.

7. Noyaux produits par les métaux. — Au\ détentes comprises entre i,2Î et i,i8 le^ no\»u\ paraissent plus nombreux au voi>inage d'une surface métallique.

8. Noyaux produits par Faction de la lumière ultra-violette sur ime plaque de zinc électrisée négativement. — E)ans Vair : La chute minimum de prtr«i*ion nécessaire pour la productitm du bntuillard a été de i5i*", correspondant à une détente i.aîi. la même qu'avec les rayons \ ou les rayons uraniques: la tlen>ît«'' du brouillard augmentait avec la <listance du zinc à la surface de l'eau: le i;liaiii|» a varié «le ii.-2j à 3oo \olts par centimètre. Quand la plaque de zinr était po-itixt*. It*s ré-^ultats étaient les mêmes que lorsqu'elle n'était pas chari:ée : la chute minimum de pression était i8i"*"*.

Pans Vhydrn;:i'ne : La détente nécessaire pour faire apparaître le brouillard e^l x,').^' «correspondant à une chute de pression de i45'"") comme pour IfS ra\on<> X et le^ r«iy«>n< uraniques: la densité du brouillard augmente d'abord a\cc If champ, passe par un maximum et décroit ensuite, probablement parce que h* rhamp entrai:ie alors les noyaux plus rapidement qu'ils ne se forment: ret eilcl *^i' produirait sans doute dans l'air sous une épaisseur moindre ou une dillérence do potentiel plus grande. Quand le zinc est positif^ l'effet du champ e-t exlrénïemenl faible.

SIR ms NOYAUX DE CONDENSATION PRODt'lTS DANS LES UAZ.

io83

Plaque fraîchement polie: épaisseur d'eau au-dessus du quartz ( * ), i*^"". .'>; paisspur de la couche d'hydrogène y 9.*''",3; baromètre, 749""" î température^ ij"<i.

fclurt» du Doniêtrr

en Itiniètn's \p). V. K. M.

171 0 Leclanclié

iCi 6 «

161 20 accu m.

161 vxo

i5i r» Leclanclié

ii3 r> >.

Ziiir positif.

1 (»U '1 ^nulles

1 ou '2 poulies

I ou '2 fjoulles

1 (ui '}. j;oullt'S

Uésultat de la dctcnlc

ZiiH' n(3galif.

brouillard

pluie

brouillard

brouillard léger

brouillard dense

brouillard pas plus dense

beaucoup moins dense

I ou 9. gouttes

très peu de gouttes

I ou 1 gouttes

Court-ci rru il (pus de ciiainp).

1 ou '1 gouttes

I ou '}. gouttes

9. Noyaux produits par Télectricité s'ôchappant d'un fil de platine pointu. — Il ne se produit de noyaux que si la pointe est lumineuse dans l'obscurité.

Dans l'air : Si l'on détend pendant que la pointe se décbarge, la détente inininia est voisine de i/2j; un peu plus faible quand la pointe est négative. Les brouillards sont très fugaces, surtout quand la pointe est positive, et montrent le violent mouvement tourbillonnaire qui accompagne la décharge.

Si l'on réunit brusquement la pointe au sol quelques instants avant de donner la détente, on remarque, dans la chute de pression nécessaire pour produire le brouillard, une diminution d'autant })!us grande que Ton a attendu plus longtemps, mais dans aucun cas on n'a eu de brouillard avec une chute inférieure à 4*"" ou :)*"'". Il semble que les noyaux croissent quand ou les abandonne à eux-mêmes. Ils persistent pendant 1 ou '2 minutes ( selon que la pointe est positive ou négative); leur nombre diminue considérablement pendant ce temps; après (> minutes il n'y en a pratiquement plus.

Dans rhydrogène : Si l'on détend pendant la décharg<*, la détente minimum qui amène le brouillard est sensiblement la même que dans Pair. Les brouillards (d)tenus quand la pointe est positive s'évanouissent de suite; quand la pointe est négative, ils durent •;► à S secondes.

Quand on met la pointe au sol avant de donner la détente, la diminution de la chute de pression minimum est extrêmement faible si la pointe est

(') Le gaz est placé dans une sorte de condensateur dont les armatures, horizontales, sont la lame de zinc et une couche d'eau; Peau repose sur une plaque de quartz à travers laquelle on dirige le faisceau lumineux.

lo84 i:.-T.-B. WIL^ON.

négative (on n'a jamais eu clf brouillard avec une chute inférieure à iS*""), et iiulli' si la pointe est positive. Les noyau\ ne grossissent donc pas dans Thydrogène. En eflfel, après 3o secondes, on peut encore en découvrir qui donnent un brouillard avec une chute de pression supérieure à i5"". Ce fait est favomble à l'hypothèse qui attribue à une cause chimique la croissance des iiovau\.

Dans la décharge de celte espèce, dans l'air ou l'hydrogène, les agents du iraD?>port de l'électricité sont les ions, identiques à ceux qui apparaissent •laas l'air »*\posé aux rayons Rontgen.

10. Action d'an champ électrique sur les différentes espèces de noyaux. — J'ai déjà suggéré (fJamh, PhiL Soc. Proc, loc. cit .) que !•*> n«>vaii\ exigeant des détentes comprises entre i,rî5 et i ,3j pour ♦lél»*nniner la condensation doivent être identifiés à ceux qui rendent ♦'»>ndu«' leurs les gaz soumis aux rayons Rcintgen ou aux rayons nrauîqut?-i. J'en donnais pour seule raison l'existence en très petit uombrv «le ces novaux dans 1 air ou les autres gaz humides, tandis qu\>n peut les découvrir en nombre inmiense dans le gaz rendu rouducleur |>ar les rayons X ou les rayons uraniqucs.

Les ex|>^riences sur les noyaux produits par la décharge d'un fd de platine et t^ux qui sont dus à l'action de la iumièiM; idtra-violette sur une (JjKjue de zinc chargée négativement confirment cette opinion cl, t'u ui^me leni|>s, inclinent à conclure que, dans tous les cas, les lrausfH»rteurs de l'électricité sont de même espèce.

Lc'i rt'>uUias obtenus a\ec l'air exposé à une lumière ultra-violette laiblo i>u à Faction de «-ertains métaux soulèNcnt cependant une difficulté car, dans Ic^ deux cas, il se produit des noyaux exigeant, pour condcuMM- la \apcur d'eau, à peu près le même degré de sursaturation que les novaux associés au pou\oir conducteur du gaz. Et il n'y a aucune preu\c que la présence des métaux ou l'exposition à la lumière ultra-xioletlc donne à l'air des propriétés conductrices.

i>n pourrait crt>in» tpie ce «lésaccord apparent est du à la grande délicatcssi» de la mélhotle de condensation comme méthode de rtvlu^ivhe de< it>ns libr»"* ( chaque transporteur était individucllemt»nl it^pivscnté par uiu' goutte au moment de la détente), et que l'air a, dans ces conditi(»ns, nm' conductibilité réelle, mais trop faible pour (uit» le< mt'thodes ordinaires puissent la déceler. Les expériences (iiii \oul cire ilrcrilcs montrent cependant que les noyaux dus à la nrt'^ence tics mt'taux ou à l'aclion de la lumière ultra-violette sur 1 air humide dillèrcnt des noyaux produits par les rayons X ou les rayons uraniqucs en ce ipiils ne Iransporlcul |>as déleclricilé ou, plus exac- Icincnl. ne sonl pas anVclcs par un chanqi éleclri(pie.

SUH LES XOYACX DE CONDENSATION PRODt'ITS DANS LES (iA/..

L*étu(Ie de l'iiinuence du champ a été faite au moyen de Tappareil représenté par la figure 2, et dont la disposition est facile à comprendre.

Lumière uitra-violelte. — Les rayons employés étaient assez fuibles pour n'avoir pas d'efficacité aux détentes inférieures à ij*™. Il n'y avait aucune différence entre les brouillards obtenus sans champ électrique ou avec un champ de iSo volts par centimètre, que la détente fiU produite pendant l'illumination ou 3 secondes après.

O, plaque de quartz fixée à la cire à cacheter; A, pliiquc d'aluminium

fixée de la même manière.

Hayons Hontgen. — A>ec une détente de i83""", le brouillard, très intense en Tabsence du champ, devenait très léger avec \jo volts/cm.; bien que, en l'absence du champ, il y eût encore des noyaux 10 secondes après la suppression des rayons, on n'avait aucune condensation lors(jue, en présence du champ, on donnait la détente 2 ou même 3 secondes après cette suppression. Ce fait s'explique aisément; en effet, les transporteurs des charges ayant dans l'air une vitesse de i*'",C pour un champ de i voll/cm (*) devaient, dans les expériences, franchir en yy^ de seconde la distance (r'",6; des électrodes entre lesquelles le champ était établi.

Puisque le champ n'avait amené aucune diminution apparente, après 3 secondes, dans le nombre des noyaux produits par des rayons ultra-violets faibles, ces noyaux devaient voyager au moins 3oo fois moins vite dans h' même champ. On ne peut hésiter à conclure qu'ils ne sont pas chargés.

De même, dans une autre expérience où Ton employait une lumière ultraviolette intense (les noyaux devenant par conséquent plus gros), une détente de 04""* en l'absence de champ n'a pas donné de brouillard après 10 secondes d'exposition à la lumière, tandis qu'il y en avait après i3 secondes: il a donc fallu 10 à i3 secondes pour que les noyaux aient pu acquérir la grosseur qui les fait capter par celte détente. Avec i5o volts cm et la même détente, on a obtenu un brouillard aussi épais après 3 minutes d'exposition. Les noyaux mettaient donc plus de 10 secondes à franchir le champ, soit 1000 fois plus de temps que les noyaux produits par les rayons Hrmtgen.

La grande diminution du nombre de gouttes, quand on applique le champ pendant l'exposition aux rayons Rontgen, est facile à comprendre. £n effet,

(*) RuTHEnFORD, PhU, Mag., Vol. XLIV, 1897, p. f^âi; Journ, de Phys., 3» série» t. VU, p. 104 ; voir aussi ce Volume.

loSG C.-T.-K. WII-SON. — SUR LES NOYAIX DK CONDENSATION PRODtlTS, ETC.

le nombre des novaux présents à chaque instant est proportionnel à la vitesse avec laquelle ils prennent naissance et au temps pendant lequel ils persistent. Avant Tapplication du champ, la vie moyenne des noyaux, dépendant de leur vitesse de recorahinaison ou de diffusion jusqu'aux parois, est de l'ordre de I seconde, puisque après a ou 3 secondes il en reste encore une forte proportion. Sous l'action du champ électrique employé dans les expériences, leur durée doit être réduite à quelque chose comme j^^ de cette valeur. Le nombre des p;outtes doit donc diminuer dans le ménic rapport. L'énorme différence constatée dans l'aspect du brouillard, dans le champ et sans lui, est complètement d'accord avec ce résultat. L'absence totale d'une différence de cette espèce avec les brouillards produits par l'action de la lumière ultraviolette prouve encore que les noyaux qui lui sont dus ne se déplacent pas sous l'action de la force électrique.

Bayons uraniques, — Les noyaux correspondants sont chargés, car le champ empêche la production du brouillard.

Métaux. — Les phénomènes sont les mêmes avec et sans force électromotrice. Les noyaux ne sont donc pas chargés; ils ressemblent à ceux que produit la lumière ultra-violette.

Les ions ne sont donc pas les seuls noyaux exigeant, pour produire une condensation, des détentes comprises entre i^x'j et 1,^7: la lumière ullra- \iolettc faible et certains métaux produisent des noyaux semblables qui, n'étant pas chargés, ne sont pas des ions.

L'expérience n'a pas encore permis de décider si les noyaux existant toujours iCn petit nombre dans l'air humide, et y provoquant la condensation, sont ou jie sont pas chargés (*). Elle a montré que l'application d'un champ électrique est sans influence sur la formation des brouillards très denses produits par les détentes supérieures à i,38 et correspondant à un degré de sursaturation -suffisant, dans notre hypothèse, pour les produire indépendamment de la j|)résence de noyaux autres que les molécules mêmes de gaz ou de vapeur.

11. Les ions et la condensation. — La conductibilité donnée aux gaz •par les rayons X, les rayons uraniques ou l'action de la lumière ultra-violette sur une plaque de zinc électrisée négativement est due à des corpuscules de même nature, car ils agissent de la même manière comme agents de condensation, et ont des vitesses égales dans des champs électriques égaux. Ils ne sont pas de même nature que les poussières, puisqu'il faut une sursaturation d'au moins 4^^ pour qu'ils puissent condenser la vapeur d'eau. La valeur approximative du rayon d'une goutte d'eau équivalente est 8,6 x io~^ cm; ils ne sont donc pas beaucoup plus gros que les molécules. On pourrait expliquer la persistance d'une goutte ou d'un noyau de cette grosseur en supposant qu'il transporte une charge de i,5 x lo-' unités E.S.

<*) Voir Phil, Mag,y juin 1904.