COEFFICIENTS DE CONDUCTIBILITÉ

bord qu'il y a deux cas à considérer : lorsqu'on commence à chauffer un coTps en un point, la chaleur serépand peu à peu dans toute la masse, et, pendant un certain temps, la température va en s'éleyantdans toutes les parties; c'est Vétat variable. 11 arrive ensuite un moment où la température demeure invariable en tous les points, tout en étant différente d'un point à un autre; c'est que le corps perd alors par rayonnement autant de chaleur qu'il en gagne par conductibilité. On dit qu'il a pris Vétat permanent ; nous nous occuperons uniquement de cet état, le seul qui ait été étudié.

703. Con<iuctibilité tien soIi«les. —Les diverses substances solides conduisent inégalement la chaleur ; ainsi l'on peut tenir à la main une allumette dont l'autre extrémité est enflammée, tandis qu'on ne peut toucher une longue barre de fer dont Fautre extrémité est chauffée au

rouge sombre. On peut le vérilier à l'aide de l'appareil d'Ingenhousz "^^^W \. (fîg. 446); des tiges de même sec- V^^^V tion, implantées dans laparoi d'une \^^\ ^S^^S caisse pleine d'eau bouillante, ont \ \^

été préalablement recouvertes de \°^J£ /

cire ; il est évident que l'élévation \ Éf '/

de température nécessaire pour yMmmaa, fondre la cire se propagera le plus fig- «fi.

loin sur les tiges les plus conductrices. On pourra donc ainsi classer les solides par ordre de conductibilité. Les métaux conduisent beaucoup mieux la chaleur que les autres corps; parmi eux, l'argent, le cuivre, l'or sont les plus conducteurs. Mais l'appareil d'Ingenhousz ne permet pas de mesurer les coefficients de conduciibilité, tels que nous allons les définir.

704. Coefficients de conductibilité. — Considérons une plaque indéfinie ayant une épaisseur égale à 1 et dont les deux faces opposées sont maintenues à des températures rigoureusement constantes et différant de 1°. On nomme coefficient de conductibilité de la substance la quantité de chaleur qui passerait dans chaque unité de temps d'une surface égale à 1 prise sur la face la plus chaude à la surface correspondante sur la face la plus froide.

Despretz a déterminé les coefficients de conductibilité en étudiant la distribution des températures dans des barres chauffées par une extrémité et ayant atteint l'état permanent (fig. 447); elle étaient recouvertes d'un même vernis pour leur

donner un pouvoir rayonnant identique. Des cavités équidistantes, remplies de mercure, recevaient des thermomètres. Oa démontre que les indications des thermomètres, s'ils soni équitlistants, doivent décroître en progression géométrique.

Fi g. 447.

Ces mesures ont été reprises avec plus de précision par MM. Wiedemann et Franz, qui mesuraient les températures à l'aide d'une pince thermo-électrique.

Les cristaux, dont l'élasticité varie généralement avec la direction considéi'ée, présentent une conductiijilité variable dans les différentes directions.

70o. Kchauffement de» liquides par conTCction. — La conductibilité des liquides est plus difficile à étudier que celle des solides, à cause des courants qui s'y produisent. En effet, lorsqu'on chauffe un liquide par la partie inférieure, les parties chaudes deviennent plus légères et s'élèvent vers la surface, répartissant la chaleur dans toute la masse. On le voit facilement en chauffant de l'eau dans laquelle on a jeté de la sciure de bois. On voit la sciure monter au centre et redescendre vers les bords. Ce mode d'échauffement a reçu le nom de convection.

706. Conductibilité des liquides. — Pour étudier la conductibilité des liquides, et éviter la convection, Regnault pla-

LA CHALEUH TRAVERSE LE VIDE. o4o

çait à la surface d'un vase plein de liquide un récipient traversé par un courant de vapeur d'eau à 100°. Des thermomètres étaient places horizontalement dans le liquide à des distances égales.Dans l'élalpermanent, leurs températures décroissaient encore en progression géométrique. Les liquides conduisent du reste fort peu la chaleur; c'est le mercure qui est le plus conducteur.

707. Conductibilité des gnw.. — La conductibilité des gaz est encore plus difficile à étudier, car il est impossible d'empêcher complètement les courants gazeux, et par suite les phénomènes de convection. Les gaz paraissent d'ailleurs conduire fort mal, sauf l'hydrogène : on peut remarquer en effet que les corps entourés d'une couche d'air qui ne peut se renouveler se refroidissent très lentement. C'est à l'air ainsi interposé que le duvet, l'ouate, les fourrures et en général les substances filamenteuses, qui emprisonnent l'air, doivent la propriété de garantir du froid. Les vêtements de cette nature sont chauds parce qu'ils empêchent la déperdition à l'extérieur de la chaleur développée dans l'organisme.

708. Applications. — Nous avons déjà signalé le rôle des vêtements. Remarquons encore qu'on emploie de préférence les métaux conducteurs tels que le cuivre pour faire les alambics et autres appareils de chauffage. Les glacières sont entourées au contraire de substances mauvaises conductrices.

Les toiles métalliques, grâce à leur conductibilité, refroidissent assez les gaz chauds qui les traversent pour empêcher la combustion de se propager. Aussi Davy a-t-il imaginé d'en entourer la lampe des mineurs pour empêcher l'inflammation du grisou au contact de la flamme (fig. 448) ; il se produit seulement dans la lampe une petite explosion qui ne se propage pas au dehors.

Chaleur rayonnante.

709. L.achnlctir traTcrse le vide. — Les rayons que nous envoie le soleil traversent, pour arriver jusqu'à nous, des espaces que nous considérons comme dépourvus de toute matière pondérable.

54G MANUEL DE PHYSIQUE MÉDICALE

Rumford a d'ailleurs vérifié directement ce fait en soudant un thermomètre dans un ballon qui terminait un tube barométrique. On produisait ainsi dans le ballon un videcomplet, et on le scellait à la lampe; il suffisait ensuite de plonger la partie inférieure du ballon dans l'eau chaude pour voir le thermomètre monter rapidement. Du reste la chaleur n'était pas transmise par le verre des parois, car l'effet était le même en entourant la soudure de glace, ou en suspendant le thermomètre à l'intérieur par un fil de soie.

710. lioi» «le la chaleur rayonnaiiie. — La chaleur suit absolument les mêmes lois que la lumière, et, pour les radiations qui sont à la lois calorifiques et lumineuses, ces deux propriétés sont inséparables : la chaleur accompagne donc la lumière dans toutes ses modifications, elle se réfléchit et se réfracte comme elle ; elle se propage en ligne droite; enfin l'intensité d'un faisceau calorifique divergent varie en raison inverse du carré de la distance.

711. Thermomètres différentiels. — Lorsqu'un corps est soumis à l'action d'un faisceau de chaleur, sa température s'élève au-dessus de celle du milieu ambiant; il faut donc, pour connaître les effets de la chaleur rayonnante, déterminer cette élévation de température. Mais un thermomètre ordinaire ne donnerait que des résultats incomplets, car la température ambiante varie sans cesse, et il faudrait en tenir compte. On a imaginé dans ce but plusieurs thermomètres différentiels : la figure 449 représente celui de Leslie. Deux boules de verre pleines d'air sont réunies par un tube rempli de liquide, par exemple d'acide sulfurique coloré, qui s'élève au même niveau des deux côtés, lorsque les deux boules sont à la même température. Si l'une d'elles s'échauffe, la pression intérieure augmente et repousse la colonne liquide, qui descend et remonte de l'autre côté d'une égale hauteur. On démontre que le déplacement du liquide est proportionnel à la différence des températures des deux boules : l'instrument porte donc des divisions égales, qui indiquent cette différence, sans qu'on ait à se préoccuper des variations de la température ambiante.

Fier. 449.

TllERMOMULTIPLICATEUR DE MELLONI. 347

712. Thermomttltiplicateur de llelloiii. — Nobili et Melloni ont employé, pour l'étude de la chaleur rayonnante, un instrument qui est un véritable thermomètre différentiel, et qui, par sa sensibilité, dépasse de beaucoup les appareils tels que le précédent. Il se compose d'une pile thermo-électrique et d'un galvanomètre. La pile, que nous avons déjà décrite (§ 286), est formée de vingt-cinq petits couples bismuth-antimoine : l'une de ses faces est exposée au rayonnement de la chaleur, tandis que l'autre reste à la température ambiante. Elle donne, dans ces conditions, un courant dont Vinlensilë est proportionnelle à la différence de température des deux faces. Il suffit donc de pouvoir comparer, dans chaque cas, les intensités des courants produits pour connaître le rapport des élévations de température. Cette comparaison se fait au moyen du galvanomètre. Remarquons seulement que, les déviations de cet instrument n'étant pas en général proportionnelles aux intensités des courants qui le traversent, il est nécessaire de le graduer.

La pile thermo-électrique et le galvanomètre forment la partie essentielle du thermomultiplicateur de Melloni; il est nécessaire d'y joindre un certain nombre de pièces acces-

Fig. 430.

soires, qui peuvent généralement se disposer, ainsi que la pile, sur une forte règle horizontale, à l'une des extrémités de laquelle on place la source de chaleur. Les figures 450 et 4SI (1)

(I) La (igure 430 est enipruntoe aux Manipulations de p/iy.ii(/ue, de Buicnkt.

g^g MANUEL DE PHYSIQUE MÉDICALE.

mollirent l'appareil avec ses pièces principales, qui comprennpnt auPlques supports de forme variée et des écrans opaques ou percés de trous, pour intercepter et limiter le faisceau calo-

^^7*ïr Transmission de la chaleur. — Lorsqu'un faisceau ralorifique, lumineux ou obscur, passe de l'air dans un autre milieu une partie de la chaleur est ordinairement réfléchie et diffusée et le reste est réfracté. Mais, dans cette portion du faisceau' qui a pénétré dans le nouveau milieu, il se fait encore une diAàsion : une partie seulement est transmise et sort de l'autre côté, tandis que l'autre partie est absorbée par le corps et sert à l'échauffer. Les substances qui sont pour ainsi dire transparentes pour la chaleur et transmettent à peu près complètement les faisceaux qu'elles reçoivent sont dites diathermanes; on nomme au contraire athermanes celles qiu ne transmettent presque rien. Le pouvoir diuthermane, c'est-à-dire le rapport de la quantité de chaleur transmise à la quantité reçue varie évidemment avec la nature des substances considérées On le détermine à l'aide de la disposition représentée figure 4'60. On reçoit sur la pile thermo-électrique P un faisceau de chaleur parallèle, d'abord à travers une plaque a, puis directement, cette plaque étant enlevée, et l'on prend le rapport des deux intensités.

Ainsi que pour la lumière, la proportion de chaleur transmise est d'autant plus faible que le corps possède une plus grande épaisseur. Si le faisceau est uniquement formé de radiations simples, ayant même indice de réfraction, Vintensite du faisceau transmis décroît en progression géométrique quand l'épaisseur augmente en progression arithmétique. Mais le coefficient d'absorption varie avec l'indice des rayons considérés, de sorte que Tonne peut formuler aucune loi simple pour les faisceaux de lumière blanche.

Lorsqu'on emploie des radiations qui sont à la fois lumineuses et calorifiques, on constate que les deux propriétés sont inséparables, et se transmettent dans la même proportion ; pour ces rayons, les substances qui sont transparentes sont en même temps diathermanes. Mais il n'en est plus de même si l'on prend des rayons infra-rouges, qui possèdent la propriété calorifique sans être lumineux; il n'y a plus alors aucun rapport entre la transparence et la diathermanéité : le verre, l'alun, si transparents pour la chaleur lumineuse, arrêtent complètement la chaleur obscure; une dissolution d'iode dans le sulfure de carbone, qui est complètement opaque, laisse pas-